हाइड्रोस्टेटिक संतुलन
द्रव की एक मात्रा, जो एक गैस या तरल हो सकती है, को हाइड्रोस्टैटिक संतुलन में कहा जाता है, जब गुरुत्वाकर्षण द्वारा उत्सर्जित नीचे की शक्ति तरल पदार्थ के दबाव से ऊपर की ओर ऊपर की ओर बल द्वारा संतुलित होती है। उदाहरण के लिए, गुरुत्वाकर्षण द्वारा पृथ्वी के वायुमंडल को नीचे की ओर खींचा जाता है, लेकिन सतह की ओर हवा ऊपर की सभी हवाओं के भार से संकुचित होती है, इसलिए वायुमंडल का घनत्व वायुमंडल के ऊपर से पृथ्वी की सतह तक बढ़ जाता है। इस घनत्व अंतर का मतलब है कि हवा का दबाव ऊंचाई के साथ घटता है ताकि नीचे से ऊपर की ओर दबाव ऊपर से नीचे की ओर दबाव से अधिक हो और यह शुद्ध ऊपर की ओर बल गुरुत्वाकर्षण के नीचे की ओर बल को संतुलित करता है, जिससे वातावरण अधिक या कम निरंतर ऊंचाई पर रहता है। जब द्रव की मात्रा हाइड्रोस्टैटिक संतुलन में नहीं होती है, तो यह अनुबंध करना चाहिए यदि गुरुत्वाकर्षण बल दबाव से अधिक है, या आंतरिक दबाव अधिक होने पर विस्तार करें।
इस अवधारणा को हाइड्रोस्टेटिक संतुलन समीकरण के रूप में व्यक्त किया जा सकता है। इसे आमतौर पर dp / dz = andgρ के रूप में बताया जाता है और हाइड्रोस्टेटिक संतुलन में एक बड़ी मात्रा के भीतर द्रव की एक परत पर लागू होता है, जहां dp परत के भीतर दबाव में परिवर्तन होता है, dz परत की मोटाई होती है, जी का त्वरण होता है गुरुत्वाकर्षण और ρ द्रव का घनत्व है। समीकरण का उपयोग गणना के लिए किया जा सकता है, उदाहरण के लिए, सतह के ऊपर दिए गए ऊंचाई पर ग्रह के वायुमंडल के भीतर दबाव।
अंतरिक्ष में गैस का एक मात्रा, जैसे कि हाइड्रोजन का एक बड़ा बादल, शुरू में गुरुत्वाकर्षण के कारण अनुबंध करेगा, जिसके केंद्र की ओर दबाव बढ़ रहा है। संकुचन तब तक जारी रहेगा जब तक कि बाहर की ओर गुरुत्वाकर्षण बल के बराबर बाहरी बल न हो। यह सामान्य रूप से वह बिंदु होता है जब केंद्र पर दबाव इतना अधिक होता है कि हाइड्रोजन नाभिक एक साथ मिलकर नाभिकीय संलयन नामक प्रक्रिया में हीलियम का निर्माण करता है जो भारी मात्रा में ऊर्जा छोड़ती है, जो एक तारे को जन्म देती है। परिणामी गर्मी गैस के दबाव को बढ़ाती है, जिससे एक बाहरी बल का उत्पादन होता है जो आवक गुरुत्वाकर्षण बल को संतुलित करता है, जिससे तारा हाइड्रोस्टेटिक संतुलन में होगा। गुरुत्वाकर्षण बढ़ने की स्थिति में, शायद अधिक गैस स्टार में गिरने से, गैस का घनत्व और तापमान भी बढ़ेगा, अधिक बाहरी दबाव प्रदान करेगा और संतुलन बनाए रखेगा।
सितारे लंबे समय तक हाइड्रोस्टेटिक संतुलन में बने रहते हैं, आमतौर पर कई अरब साल, लेकिन अंततः वे हाइड्रोजन से बाहर निकल जाएंगे और उत्तरोत्तर भारी तत्वों को फ्यूज करना शुरू कर देंगे। इन परिवर्तनों ने अस्थायी रूप से तारे को संतुलन से बाहर कर दिया, जिससे एक नया संतुलन स्थापित होने तक विस्तार या संकुचन होता है। लोहे को भारी तत्वों में फ्यूज नहीं किया जा सकता है, क्योंकि इसके लिए अधिक ऊर्जा की आवश्यकता होगी, जिससे उत्पादन की प्रक्रिया खत्म हो जाएगी, इसलिए जब सभी तारे का परमाणु ईंधन अंततः लोहे में तब्दील हो जाता है, तो कोई और संलयन नहीं हो सकता है और तारा ढह जाता है। यह एक ठोस लोहे के कोर, एक न्यूट्रॉन स्टार या एक ब्लैक होल को छोड़ सकता है, जो स्टार के द्रव्यमान पर निर्भर करता है। एक ब्लैक होल के मामले में, कोई ज्ञात भौतिक प्रक्रिया गुरुत्वाकर्षण पतन को रोकने के लिए पर्याप्त आंतरिक दबाव उत्पन्न नहीं कर सकती है, इसलिए हाइड्रोस्टैटिक संतुलन को प्राप्त नहीं किया जा सकता है और यह सोचा जाता है कि स्टार एक विलक्षणता के रूप में ज्ञात अनंत घनत्व के एक बिंदु पर सिकुड़ता है।
