流体静力平衡(英文:Hydrostatic equilibrium)是指当由于地球重力产生的压力和由
压力梯度形成的与前者方向相反
压强梯度力之间的平衡。这两种力之间的平衡也称为静
力学平衡或静水压平衡。
对于相对静止或
匀速运动的流体,
牛顿运动定律表明该物体所受合力为零–向上的力和向下的力相等。这种平衡被称为静水压平衡
我们可以将该气体分解为若干微
长方体体积元素。当只考虑其中一个元素时,我们可以解决当所有为长方体是一个整体的境况。
在这个等式中,减号来自于方向–这个力支持了体积元素,而不是将它们拉下去(我们认定
正方向
微
立方体的体积等于顶部或底部的面积乘以高度-计算立方体的等式
注意最后的这个等式在静水压平衡的境况下,可以根据三维的
纳维-斯托克斯
方程式解决。
静水压平衡和
流体静力学与流体的
平衡原理密切相关。静水压平衡是对于计量水中物质的特别平衡,静水压平衡可以用来发现它们之间的比重。
流体静力平衡是恒星不会向内坍缩(
内爆)或爆炸的原因。在天文物理,在
恒星内部给定的任何一层,都是在热压力(向外)和在其外物质的质量产生的压力(向内)平衡的状态,这种平衡称为流体静力平衡。恒星就像一颗气球,在气球中,气球内部的气体向外挤压,
大气压力和弹性材料提供足够的向内的
抵抗压力,使气球的内外
压力平衡。在恒星的情况下,恒星内部的质量提供向内的压力,
各向同性的
重力场压缩恒星使它成为最紧凑的形状:球形。
但是请注意,一颗恒星只能成为理想的球体,原因只与自身的重力相关。在实际的情况下,所有其它的力都是改变向外的,最常被注意到的就是由
恒星自转产生的
离心力。一颗自转的恒星会依据其
角速度成为在流体静力平衡下的
椭球体;在此点上,它将成为
雅可比(不规则)椭圆,更高的旋转速度就会形成梨形。一个极端的例子就是
织女星,它的
自转周期是12.5小时,因此它的赤道比两极胖了约20%。
在
星系团介质中它也是重要的,它限制了存在星系团核心部分的气体总量。