Аэростатика. РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА. Глоссарий по физике

Аэростатика (от греч. аеr - воздух и статика - )часть азродинамики, в к-рой изучается равновесие газообразных сред. В отличие от гидростатики, А. имеет дело с воздухом и др. газами, сжимаемость к-рых во много раз превосходит сжимаемость жидкостей. Наиб. применение А. получает при изучении равновесия атмосферы Земли и планет и в теории воздухоплавания. Осн. ур-ниями А. являются ур-ния равновесия, неразрывности и баланса энергии. Ур-ние равновесия сил, действующих на объём газа, имеет вид:

где р - давление,

- плотность, F - вектор массовых сил. Ур-ние неразрывности сводится к условию

=0, выражающему независимость плотности r от времени t. Ур-ние баланса энергии в А. выражает условие теплового равновесия газа:

где q - секундный приток тепла, отнесённый к единице массы,

- теплоёмкость газа при пост. объёме. При передаче тепла посредством теплопроводности ур-ние (2) принимает вид:

(

- коэфф. теплопроводности). Ур-ние (3) означает, что всё подводимое тепло идёт на изменение внутр. энергии единицы массы. Если известна зависимость коэфф. теплопроводности от температуры, то ур-ния (1), (3) и ур-ние состояния газа представляют замкнутую систему. Ур-ния А., применённые для совершенного газа в поле сил тяжести, дают барометрическую формулу. Осн. ур-ние (1) при отсутствии массовых сил выражает Паскаля закон ,а при учёте сил тяжести позволяет определить гл. вектор сил давления газа на поверхность погружённого в него тела (см. Архимеда закон).

Из условий теплового равновесия (2) при учёте только теплопроводности можно получить линейный закон убывания температуры в зависимости от высоты над поверхностью планеты. Действит. распределение температуры по высоте и строение атмосферы зависят ещё от конвекции, теплообмена за счёт солнечного и земного излучений и от переменности состава атмосферы (диссоциации и ионизации под воздействием солнечного излучения). Ур-ния (1)-(3) позволяют найти условия устойчивого и неустойчивого равновесия среды. Конвекция в атмосфере часто возникает из-за неустойчивости при прогревании ниж. слоев, примыкающих к поверхности планеты.

Знаете ли Вы, как разрешается парадокс Ольберса?
(Фотометрический парадокс, парадокс Ольберса - это один из парадоксов космологии, заключающийся в том, что во Вселенной, равномерно заполненной звёздами, яркость неба (в том числе ночного) должна быть примерно равна яркости солнечного диска. Это должно иметь место потому, что по любому направлению неба луч зрения рано или поздно упрется в поверхность звезды.
Иными словами парадос Ольберса заключается в том, что если Вселенная бесконечна, то черного неба мы не увидим, так как излучение дальних звезд будет суммироваться с излучением ближних, и небо должно иметь среднюю температуру фотосфер звезд. При поглощении света межзвездным веществом, оно будет разогреваться до температуры звездных фотосфер и излучать также ярко, как звезды. Однако в дело вступает явление "усталости света", открытое Эдвином Хабблом, который показал, что чем дальше от нас расположена галактика, тем больше становится красным свет ее излучения, то есть фотоны как бы "устают", отдают свою энергию межзвездной среде. На очень больших расстояниях галактики видны только в радиодиапазоне, так как их свет вовсе потерял энергию идя через бескрайние просторы Вселенной. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.