| Gigapascal (GPa) | Nanopascal (nPa) |
|---|---|
| 1 Gigapascal | 1 × 1018 nPa |
| 2 Gigapascal | 2 × 1018 nPa |
| 3 Gigapascal | 3 × 1018 nPa |
| 4 Gigapascal | 4 × 1018 nPa |
| 5 Gigapascal | 5 × 1018 nPa |
| 10 Gigapascal | 1 × 1019 nPa |
| 20 Gigapascal | 2 × 1019 nPa |
| 25 Gigapascal | 2.5 × 1019 nPa |
| 50 Gigapascal | 5 × 1019 nPa |
| 100 Gigapascal | 1 × 1020 nPa |
| Referentie | Gigapascal (GPa) | Nanopascal (nPa) |
|---|---|---|
| Atmospheric pressure at sea level | 0.000101325 GPa | 1.01325 × 1014 nPa |
| Healthy blood pressure (120 mmHg) | 0.000016 GPa | 1.6 × 1013 nPa |
| A car tyre | 0.00022 GPa | 2.2 × 1014 nPa |
| A racing bicycle tyre | 0.0006 GPa | 6 × 1014 nPa |
De gigapascal is een drukeenheid gelijk aan een miljard pascal, geschreven GPa. Het zijn duizend megapascal en tienduizend bar. Het is de eenheid waarin de materiaalkunde stijfheid aangeeft in plaats van sterkte, en waarin de drukken binnen in planeten en in hogedruklaboratoria worden beschreven.
De elasticiteitsmodulus is haar voornaamste gebruik. Staal heeft een elasticiteitsmodulus van ongeveer 200 gigapascal, koper 117, aluminium 70, gewoon glas 70, beton rond 30, hout in de vezelrichting 10 tot 15, en rubber minder dan een tiende van één. Die getallen beschrijven hoeveel een materiaal onder belasting rekt, niet wanneer het breekt, en zij verklaren waarom een stalen balk met dezelfde sterkte als een aluminium balk toch minder doorbuigt.
De diamant markeert de top van de gewone schaal. Zijn modulus van ruwweg 1200 gigapascal is de hoogste van elk natuurlijk materiaal, en daarom maakt men er aambeelden van voor hogedrukwerk: niets anders kan zo hard duwen zonder eerst zelf te vervormen. Synthetische diamant wordt industrieel gemaakt bij ongeveer vijf gigapascal en hoge temperatuur, in persen die eigens gebouwd zijn om die druk te houden.
Het binnenste van de aarde wordt in dezelfde eenheid beschreven. De druk aan de onderkant van de korst ligt rond één gigapascal, op de grens tussen mantel en kern rond 136, en in het middelpunt van de planeet rond 360. Diamantaambeeldcellen in het laboratorium halen tegenwoordig de centrale waarde en gaan eroverheen, waardoor het gedrag van ijzer en silicaten onder planetaire omstandigheden rechtstreeks kan worden onderzocht in plaats van afgeleid.
Ter vergelijking oefent het diepste punt van de oceaan slechts ongeveer 0,11 gigapascal uit. Die vergelijking is het bewaren waard, want zij laat zien hoeveel groter geologische drukken zijn dan alles wat met water te maken heeft: de bodem van de Marianentrog is een duizendste van de druk in het middelpunt van de aarde.
Onder de gigapascal beschrijft de megapascal de sterkte, en erboven blijft weinig over dan sterrenfysica en theorie. De terapascal duikt vooral op bij de elasticiteitsmodulus van koolstofnanobuisjes en in het binnenste van reuzenplaneten, zodat de gigapascal in de praktijk het plafond is van het bereik waarin laboratoria en ingenieurs werken.
Eén gigapascal is gelijk aan 1 000 000 000 pascal, 1000 megapascal, 10 000 bar of ongeveer 145 000 pond per vierkante duim.
De nanopascal is een drukeenheid gelijk aan een miljardste pascal. Het symbool is nPa. Zij markeert het verre einde van de drukschaal, het gebied waar het denkbeeld van druk als een duw op een vlak ophoudt van nut te zijn en een uitspraak wordt over hoe weinig deeltjes er zijn.
Het duidelijkste tehuis van de eenheid is het uiterst hoge vacuüm. Gewoon laboratoriumvacuüm haalt millipascal; het ultrahoogvacuüm, gebruikt door de oppervlaktefysica en door de bundelbuizen van deeltjesversnellers, haalt micropascal. Daaronder ligt het uiterst hoge vacuüm bij nanopascal en lager, en het bereiken ervan vergt een dichte kamer, urenlang uitstoken bij tweehonderd graden om gas uit het metaal zelf te drijven, en pompen die moleculen vangen in plaats van ze te duwen.
Bij zulke drukken is een kamer niet leeg. Eén nanopascal bevat nog altijd zo'n kwart miljoen moleculen per kubieke centimeter, wat heel veel lijkt tot men het vergelijkt met de vijfentwintig triljoen in hetzelfde volume kamerlucht. Wat telt is niet het aantal maar de gemiddelde vrije weglengte: een molecuul reist nu duizenden kilometers voor het een ander raakt, en slaat dus tegen de wanden lang voor het een buur ontmoet.
Precies daar draait het om. De oppervlaktewetenschap heeft een monster nodig dat de hele proef lang schoon blijft, en bij gewone druk raakt een verse laag in ongeveer een nanoseconde bedekt met aangehecht gas. Bij één nanopascal blijft datzelfde vlak dagenlang schoon. Het vacuüm is er niet om lucht weg te nemen maar om tijd te kopen.
De ruimte levert de natuurlijke vergelijking. De lage aardbaan ligt rond één micropascal, nog dicht genoeg dat de dampkring satellieten afremt en ze uiteindelijk omlaag trekt. De ruimte tussen de planeten telt men in nanopascal. De ruimte tussen de sterren ligt veel lager, rond één femtopascal, wat geen aardse pomp ooit heeft geëvenaard: de beste laboratoriumvacuüms zijn nog altijd dichter dan de ruimte tussen de sterren.
De stralingsdruk belandt op vergelijkbare grond. Zonlicht op een volkomen opnemend vlak oefent op de afstand van de Aarde ongeveer 4,5 micropascal uit, en op de afstand van de buitenste planeten zakt dat tot nanopascal. Zonnezeilen werken met deze getallen, en daarom moeten ze reusachtig en licht zijn om een bruikbare kracht te verzamelen.
Eén nanopascal is gelijk aan 0,000000001 pascal, 0,001 micropascal, 1000 picopascal of ongeveer 0,000000000000145 pond per vierkante duim.