Paul M. Sutter in Universe Today – Übersetzt von Harald Horneff
In dieser Serie erkunden wir die sonderbare, doch auch wunderbare Welt der astronomischen Fachsprache! Das Thema heute: Hydrostatisches Gleichgewicht!
Das hydrostatische Gleichgewicht ist ein Zustand des Gleichgewichts zwischen der Schwerkraft, die die Dinge zusammen-ziehen, und dem Druck, der sie auseinandersprengen will. Das hydrostatische Gleichgewicht kommt in der Astrophysik häufig vor, von der Erdatmosphäre bis hin zu riesigen Galaxienhaufen.
Das Wort „Hydro“ kommt vor, weil das Konzept zuerst im Zusammenhang mit Flüssigkeiten untersucht wurde, aber es kann auch auf Konzepte wie die Zusammensetzung von Gesteinsplaneten angewendet werden. Das Wort „statisch“ impliziert, daß dieser Zustand, wenn er einmal erreicht ist, für eine lange Zeit bestehen bleibt.
Die Atmosphäre der Erde befindet sich in einem hydrostatischen Gleichgewicht. Die Schwerkraft der Erde zieht die Atmo-sphäre ständig nach unten. Wenn sich dem nichts entgegensetzen könnte, würde sich die gesamte Luft um die Erde zu einer dünnen Hülle zusammenziehen. Andererseits ist die Atmosphäre warm, und diese Wärme ist mit einem Druck verbunden. Der Druck alleine würde unsere Atmosphäre in den Weltraum hinausfliegen lassen.
Die nach innen gerichtete Anziehungskraft der Gravitation gleicht den nach außen gerichteten Druck aus, und die beiden sind miteinander verbunden. Am Ende bleibt die Atmosphäre angenehm und dicht … und genau dort, wo sie ist.
Das Gleiche geschieht mit Wolken aus interstellarem Gas und Staub. Diese Nebel können das hydrostatische Gleichgewicht über Millionen von Jahren aufrechterhalten, aber wenn sie gestört werden oder zu viel Masse ansammeln, kann die Schwer-kraft überwiegen und sie beginnen zu kollabieren, wobei Sterne entstehen.
In den allergrößten Dimensionen halten ganze Galaxiencluster das hydrostatische Gleichgewicht aufrecht. Das Plasma, das den Raum zwischen den Galaxien füllt, das so genannte Intracluster-Medium, ist unglaublich heiß. Es würde in das Zentrum des Clusters stürzen, wenn es nicht in der Lage wäre, sich selbst durch seinen eigenen Druck zu stützen.
Das Konzept des hydrostatischen Gleichgewichts spielt eine wichtige Rolle bei der Definition eines Planeten. Objekte, die zu klein sind, haben nicht genug Schwerkraft, um sich selbst in eine kugelförmige Form zu ziehen. Größere Objekte, wie die Erde, können dies jedoch erreichen.
Und schließlich befinden sich die Sterne selbst in einem hydrostatischen Gleichgewicht, das es ihnen ermöglicht, Milliarden von Jahren oder länger zu leuchten. Der durch die Energie der Fusionsreaktionen erzeugte und nach außen gerichtete Druck gleicht die Anziehungskraft der Schwerkraft aus. Würde der Stern beginnen, zu viel Wasserstoff zu fusionieren, würde die zusätzlich erzeugte Energie den Stern aufblähen, die Brennstoffmenge verringern und die Fusionsrate senken, wodurch der Stern wieder ins Gleichgewicht käme.
