为什么地球上的空气不会流入太空?

对于为什么地球上的空气不会流入太空呢之话题,我个人的观点认为,地球上的空气不会流入太空的主要原因,是地球有稳定大气层的自然形成。为什么会这样说呢?

因为,地球拥有相当大的体积和质量,还拥有一个不可视见的巨大的磁场存在,在地球自然形成的环境状态下,会使地球磁场形成了包裹着地球的大气层自然现象,在地球形成的大气层之中,分为对流层、平流层和高层大气三个围封圈面,能实现水圈和蒸发物质的不断循环,才会形成地球上的生态系统,才会形成地表上空气环境现象的自然存在。

大气层由于受到地球磁场的磁性定位影响,一方面,能有效地起到保护地表上空气环境稳定性的作用,保持着地球生态系统的稳定性;另一方面,能锁定大气层中存在的各类物质(包括了空气),使其只能在大气层磁控的太空间范围内进行循环运动,而不能散发出大气层的外围空间。

由此可见,地球上的空气不会流入太空的主要原因,是地球有稳定大气层的自然形成。不知这样的回答是否准确?!如读者阅后觉得我说的对,希给个点赞并关注我,可阅读到我相关科学领域前沿上千个的答题,欢迎大家一起来讨论和学习。宇明于东莞市。(注:原创作品,抄袭可耻。)

为什么地球上的空气不会流入太空?

谁说地球空气不会流入太空?如果我告诉你,它天天都在流失,大家相信吗?有人不相信不要紧,因为科学事物本来就有许多人都不相信。不相信的人如果有耐心,就请看完此文,大概就会相信了。

说到空气,就要先了解一下大气层

我们地球如果从地核算起,一共分为五层,这五层分别是地核、地幔、地壳、水圈、大气圈。地球的实体只有前面三层,如果细分,前面三层并不是界限分明的,每一个层次中间都有一个渐变的过渡层,今天就不多扯了这些了。

主要说说大气圈。所谓大气圈说的就是空气,空气成一圈包围着地球,因此又叫大气层。大气层是我们地球生态最重要的一个存在,正是因为有了大气层,生物们才能够呼吸,才能够阻挡和隔离太阳和宇宙发射过来的致命辐射,才有了风雨雷万千气象,让地球显得生机勃勃。

大气层没有一个准确的厚度,一般划分为对流层、平流层、中间层、电离层、外层等五个层级。因为地球一直在自转,而且是围绕着一个自转轴转,这样从南北两极到赤道的离心力就不一样,两极最小,赤道最大,这样地球本身也被甩成一个赤道有些突起的椭圆形球体。不过由于地球是个刚性天体, 因此这种变形不是很大,扁率只有1/299.67。

但由于大气是流体,赤道被甩出的状态就明显了很多。如对流层,平均厚度为12千米,在两极地区只有8千米左右,在赤道上空却有17千米。

大气层各层次主要特点

顾名思义,对流层就是大气冷暖空气对流的地方,地面海面被太阳晒热的空气上升,上面的冷空气下降,这样循环往复全球流动,就产生了风雨雷电等自然现象,因此我们人类在地表感知的所有气候现象都发生在对流层。

大气层的厚度(也就是海报高度)无法准确定量,因为在海拔数万千米高空,还有大气分子存在,不过人们一般把地球大气厚度定为1000千米。这1000千米的大气,对流层密度最大,仅十几千米厚度就占据了全部大气总质量的75%以上,占有大气层的水汽总质量更是高达90%以上。

平流层在对流层上面10~50千米处。这里的空气不再上下对流,而是水平移动的平流;这里几乎没有水汽,每天都天气晴朗,不会发生天气变化。在平流层里距地表20~30千米这个区域,由于太阳紫外线作用于空气分子,形成了臭氧层,阻挡着太阳紫外线和高能粒子对地表的轰击,是地球亿万种生物的一道保护屏障。整个平流层上下温度差不多,因此要叫同温层。

平流层再往上到85千米高度,是大气中间层。这一层大气最显著特点是随着高度升高,温度递减很大,由此产生了强烈的对流,这里的空气吸收太阳紫外辐射被电离,有时会出现夜光云。

电离层一般发生在从海拔50千米到800千米这样一个巨大区域。由于受到太阳和宇宙射线的高能辐射,60千米以上整个大气都处于部分或全部电离状态,极光就是出现在这个层次。这种状态对无线电影响很大,会让无线电改变传播方向和速度,发生折射、反射、散射,甚至被吸收衰减。

在这个区域还被称为热层或暖层。因为这里的空气分子被太阳辐射变得很热,温度可达1000~2000℃。但由于这里空气分子密度极低,实际感觉还是异常寒冷。

外层,又称散逸层。这个区域包括海拔800千米以上,到3000千米。这个区域的空气已经十分稀薄,大气密度小于海平面的1亿亿分之一,虽然占据空间体积巨大,但总质量只占大气总量的10^-11,也就是1000亿分之一。实际上,在数万千米高空,依然有这里的空气分子存在,那里也还是叫散逸层。

散逸层大气不断流失

地球生物赖以生存的浓密大气主要集中在对流层、平流层,那里的大气在地球引力作用下,被牢牢锁住在那里,是流不走的。散逸层接触的是高度真空的太空,而且地球的引力作用在这个高度已经比较难抓住空气分子了,加上太阳风的吹袭,稀薄的大气就会不断流失。

因此,大气流失主要是在散逸层。有人会说,羊毛出在羊身上,散逸层的大气哪里来?还不是薅社会主义羊毛,从对流层、平流层、中间层、电离层逐级薅走的。没错,从根本上说是这样的,但大气这样慢慢溜走这么一点并不怕,怕就怕太阳风刮走。

要知道太阳风风速可是每秒数百到上千千米,是地球上最大飓风速度的10000~20000倍!这些高速流动的带电粒子,如果直接轰击地球大气,大气将全部被电离,并很快被吹走,人们就再也不稀奇看到北极光南极光了,而是全球到处每天都可看到漫天烟花一样斑斓绚丽的极光,要不了多久,恐怕地球就成了光秃秃的了,不要说人类,一根茅草就不会留下。

地球磁力场保护了地球大气

但咱地球可不是一般的星球,是久经沙场的武功高手,练就了一身金钟罩铁布衫,这个金钟罩铁布衫就是地磁。地球磁场从海拔700千米一直延伸到7万千米高空,因为太阳风是带电粒子,遇到地磁就没脾气了,被地球磁力线顺手牵羊四两拨千斤,在远离地表的地方顺着磁力线流向远方,这样阻挡了绝大部分太阳风对大气的侵袭,大气流失极少。

不过雁过拔毛,太阳风流过地球总不甘心一无所得,有时候就会发威,当太阳风强烈时,就会从地磁两极薄弱处入侵那么一小撮,这些带电粒子与大气发生作用,就会迸发出色彩斑斓的闪光,这就是所谓的北极光、南极光地由来。

大气流失数量如何弥补

不过不管怎么说,地球大气还是每时每刻都在流失那么一点点,这一点点是多少呢?科学家经过测算,地球大气每天将有数百吨流失到太空,一年下来有10万吨左右。10万吨对我们普通人来说似乎是个很大数字,可能有人就要惊呼了:这还得了,坐吃山空,如此下去,10年、100年,再远点1000年,地球大气岂不就要流光了,咱们的子孙后代岂不都要被憋死了?

现在我告诉你,把心放在肚子里,大气保管你够用,不但你够用,你的子子孙孙都够用,因为大气一直在再生,一直保持着平衡。

这个再生主要来自三个个方面:一是地球绿色植物在阳光照耀下,通过光合作用,孜孜不倦地制造着氧气,补充大气流失和生物消耗的需要;二是火山爆发等各种地质活动,会将蕴含在地壳中的气体不断释放出来,补充大气总量;三是地球围绕着太阳公转,就像一个大吸尘器一直在清扫着轨道的宇宙尘埃和气体分子,将它们不断吸附回来。

事实上,地球大气自从形成以来,一直保持着一个基本平衡,只是大气组成结构会不断发生一些变化。比如远古大气没有或极少氧,是海藻等绿色植物通过光合作用释放出氧,大气才渐渐形成了今天的样子,而生物正是随着大气的变化而不断进化演化走到今天的。

地球大气组成和总量

现在的地球大气主要组成成分为(体积比例):氮78.1%、氧20.9%、氩0.93%、二氧化碳0.03%,还有约0.01%其他稀有气体,主要为氖、甲烷、氪、氢、氙、二氧化氮等。

地球大气重量约有6000万亿吨,每年即便流失10万吨,只占总质量的1.7*10^-11,也就是1700亿分之一,1000年也只会流失1.7亿分之一,这点流失,是不会影响到你的子子孙孙呼吸的。实际上,地球大气一直在不断补充,保持平衡,这下放心了吧?

大气一直在流失,地球总质量能平衡吗?

还有人可能担心,虽然大气能够有一个平衡,但地球每年都在流失质量,不会越来越轻吗?这点就更不用担心了,地球质量不是在变轻,而是在不断变重。

这是因为地球每天都在接受天外来客,这些来客就是宇宙尘埃和流星陨石等,经测算,这些都东西不但能够补充地球大气流失的质量损失,而且还富富有余,每年至少要富余10万吨之多。这样又有人担心了,地球岂不会变得越来越重,越来越大吗?

如果随便计算一下就知道,地球增加这点质量是微乎其微的。地球总质量有60万亿亿吨,每年增加10万吨,1000年也只增加了1亿吨,地球依然还是60万亿亿吨,这点质量撒在地球上,给地球增加了35个纳米的厚度,这个厚度比新冠病毒还小1/3,人类根本无法感觉。

这样,各位放心了吧?事实上,只要人类自己不作死,好好维护好自然生态,地球就会给人类加倍的回报,我们的子孙后代也无需担心空气问题。对这个观点各位有什么看法?欢迎讨论。如能给您带来点知识的享受,本人深感荣幸,并期盼得到您的支持点赞和关注。

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为什么地球上的空气不会流入太空?

首先,地球上的空气并不是不会流入太空,事实上地球上空气的最外层,也就是逃逸层每时每刻都有爱流入太空,而“逃逸层”这个名字也恰好诠释了这种现象,太阳风随时都会吹散空气外层的气体!

不过地球上的空气太过庞大,科学家们估计达到6000万亿吨重,而每年流入太空的空气不过几十万吨而已,照这个速度地球上的空气足够流失百亿年了!

同时,由于更轻的气体会在空气的上层,意味着逃逸层流入太空的气体多是氢气或者氦气!

那么如此多的空气为何被地球牢牢锁住呢?

地球强大的引力是很重要的因素,引力牢牢地保护着服务我们生命的空气,同时也是我们立足于地球的根基!

除了地球引力,强大的地球磁场同样对扛着猛烈的太阳风,不然即使再多的空气也很难对抗太阳风的力量!

我们的邻居,火星,就是一个因为失去磁场的保护而失去了空气的最高例子,没有了磁场,太阳风可以长驱直入,肆无忌惮地破坏火星上的大气!

所以,我们应该感谢老天给我们的一切,也更应该保护我们的地球近乎完美的环境,不让地球成为第二颗“金星”,因为失控的温室效应而成为“地狱”!

为什么地球上的空气不会流入太空?


地球上的空气每年都在向太空中流失,只不过流失的空气量和地球的空气总量比起来微不足道,地球大气层中的“逃逸层”中的空气每时每刻都在流入太空,每年都能流失几十万吨空气,可惜地球的空气总量是6000万亿吨。

地球的空气之所以不会全部消散在太空中是因为两方面的原因,第一个原因是地球本身的引力牢牢的把大气层“吸附”在身上,就跟我们被地球引力吸附在地球上一样,质量惊人的大气层也被地球引力所吸附。我们知道如果物体想摆脱地球引力的吸附,那么就需要达到11.2km/s才能跑出去。

而逃逸层之所以每年逃走几十万吨大气就是因为逃逸层处于大气层的边缘部分,受到的地球引力非常小,该层的空气粒子运动速度又非常高,所以轻轻松松就逃脱了地球的引力魔掌流失到了太空中。

地球大气层没有消失的第二个原因就是因为地球磁场的保护作用,其实地球一直在接受太阳风中的高能带电粒子的“洗礼”全靠地球本身的磁场挡住了太阳风,不然地球大气层就会被太阳风慢慢剥离最后完全消失,地球就会变成一个没有生命的地狱。

早期的火星上也是拥有液态水和稠密大气层的,就是因为火星磁场的减弱消失,导致太阳风不断的带走火星大气层,大气层越来越薄最后火星就变成了今天的样子。

为什么地球上的空气不会流入太空?

谁说地球上的空气不会流入太空的?地球上的空气可以流入太空,只是不多罢了。

据统计,地球上的空气每年会流失几十万吨,但是相对于总量6000万亿吨来说,这算不了什么。在地球引力作用的束缚下,地球大气层牢牢包裹在地球的外围。地球空气超过95%的都在几十千米以下的大气层内。

我们都知道海拔越高空气就越稀薄,但是太空中并非是完全真空的,科学家发现,哪怕是距离地面几千千米远的太空中,依然有空气分子存在。虽然在我们看来,空气很轻,但是空气总归是有质量的,空气分子也会受到地球引力的束缚作用。

分子无时无刻不在进行着永不停息的分子热运动,并且具有动能,温度越高的话,分子热运动的平均动能也会越大,但是哪怕对于处于同样状态下的气体分子来说,它们的动能也是有区别的。有的分子热运动的动能很小,小于平均动能,而绝大多数都是在平均动能的附近,但是也会有很小的一部分气体分子的动能非常大,大到足够可以挣脱地球的束缚而跑到太空当中去。

地球大气层有一个地方被称之为逃逸层,那些脱离地球束缚的气体分子,就是在逃逸层的边缘。对于不同的气体分子来说,逃逸的难易程度是不一样的,那些摩尔质量小的气体,不仅更容易跑到地球大气层的上空,而且也更容易从逃逸层逃离。最容易逃逸的要数氢气和氦气,这或许也是为什么地球大气中氢气和氦气含量比较少的原因。即使原始地球大气中氢气和氦气含量也不少,但是却慢慢逃离地球了。

按照地球大气的逃逸速度,即使是空气没有得到补充,完全逃逸也需要几百亿年的时间,更不用说地球大气还可以得到补充。当然了,地球大气为什么很难逃离地球不仅仅是因为地球引力的作用,地球磁场也功不可没。那是因为太阳风中的高能粒子时时刻刻都在想法设法把地球上的大气层给剥离掉,但是好在地球有磁场保护,才使得太阳风不能肆虐到大气层的内部。火星就不一样了,虽然火星上也有大气层,但是流失的速度却太快了。火星原本的大气层比现在要浓厚得多,但是在太阳风的肆虐下,大气被一点一点抽走,就是因为火星上没有磁场。如果地球也没有了磁场的话,那么地球大气也会要不了多久就会流失干净,地球上也就不会有生命存在了。

为什么地球上的空气不会流入太空?

为什么地球上的空气不会流入太空?

这个观点是不准确的,地球的大气层每时每刻都在流失,而且流失的数量还不少。那么,有朋友不禁要问了,地球诞生已经40多亿年了,为什么大气层没有因这种持续性的流失而变得越来越稀薄呢?下面,我尽量用简单的语言给大家解释解释。

地球的大气层以及引力的束缚

地球的大气层,从地面开始算起,根据高度、温度、密度、组成等特征的不同,可以依次分为对流层、平流层、中间层、热层以及散逸层5个圈层,其中对地球表面的生物影响最大的是对流层,这一层的平均高度仅为12公里,与上千公里的大气层总高度相比,似乎微不足道,但是对流层中的大气分子数量,占据了整个大气层的80%以上,而且水汽的含量占到了90%以上。

对流层再往上,平流层中的大气分子数量,占到整个大气层的10%左右,这里空气不再发生对流,随着高度的增加,温度逐渐上升。由于空气环境非常稳定,飞机以及太空探测器往往都在这个区域运行。在该层中,在太阳紫外线的作用下,与空气发生相关反应,形成臭氧,聚合成薄薄的臭氧层,有效阻挡了太阳紫外线和其它部分高能粒子对地表的冲击,这种有效的保护机制,对包括人类在内的各种生命体的生长和发展创造了至关重要的环境。

平流层再往上的中间层、热层和散逸层中,随着高度的降低,空气变得越来越稀薄,特别是在散逸层中,在太阳辐射的作用下,大气分子呈现出高度电离的状态,形成一圈等离子体包裹着地球,温度高达1500摄氏度以上。

按照万有引力定律,一个物体距离地球越近,那么所受到的地球引力也越大,大气层同样如此。地球的大气层总质量约为5*10^15吨,在近地面物体所受到的大气压,达到了每平方厘米约1万牛顿,这个大气压被定义为1个标准大气压。随着高度的上升,大气分子所受到的地球引力逐渐减少,因此气体密度越往上就越低,大气压强也越来越小。

所以,地球的大气层分布并不是均匀的,在到达散逸层之后,气体的密度变得越来越小,一方面这里的稀薄气体受到的引力很小,另一方面,气体分子的动能很高,所以有很大的几率会突破地球引力的束缚,从而扩散到宇宙空间中。只不过,在散逸层及其外围空间,大气的密度仅有地球表面的1亿亿分之一甚至更少,所以逃逸出去的大气数量,与地球大气层的总体数量相比,几乎可以忽略不计。

地球大气层的“流失”

刚才提到了,地球大气层的流失,主要发生在散逸层。由于散逸层的空气密度非常小,因此它与宇宙空间的界限非常模糊,在这么广阔的高温、弱引力环境下,这里的稀薄大气在自身高速运行以及每时每刻都在发生的太阳风“吹拂”下,自然会向真正的宇宙空间中散失。据科学家们推测,地球每年通过散逸层流失的大气总量,达到数十万吨。

由于大气层中的气体是一种流体,当散逸层中的大气持续向宇宙空间输出气体分子时,在它之下的大气层,也会源源不断地向散逸层输入气体,就像阶梯一样,从下往上不断地输送气体,从而保障各层之中大气的密度保持一种动态的平衡。

那么,这里面就有一个问题,如果只输出不输入的话,大气层作为一个整体,经过几十亿年的历程,大气层为何气体没有变得越来越稀薄呢?究其原因,地球大气层拥有着自身一整套的保护和输入机制。

地球大气层的“保护”和输入机制

从保护机制上来看,地球的磁场发挥了至关重要的作用。地球磁场覆盖了地球一直到7万公里的高空,完全将地球的大气层笼罩在其中。来自太阳和宇宙空间的高能粒子,特别是太阳风,当到达地球的磁场区域时,带电粒子便会受到地球磁场的强烈作用,或反弹回宇宙空间,或偏离原来线路避开地球,或沿着磁力线方向被引导到地球的两极,从而绝大部分的带电粒子被地球磁场“卸下”了,有效避免了无数高能粒子对大气层的冲击,否则在太阳风的吹拂下,地球的大气层早就像火星那样,所剩无几了。

当然,只有“保护”机制还不够,毕竟这些高能粒子,还是有很少一部分,会在两极与大气分子发生作用,产生极光现象,从而消耗着一部分的大气分子。另外,处在散逸层外围的大气分子,也在时刻进行着逃脱地球引力的“抗争”,如果没有其它的输入途径,那么久而久之,地球的大气也会变得越来越少,就像“温水煮青蛙”一样。

好在地球有大气的“输入”机制。这种输入包括两个主要渠道,一种是内部,一种是外部。从内部来看,大量绿色植物,可以利用太阳能进行光合作用,从而制造出氧气,氧气在生物圈中循环,形成其它各种气体物质,从而补充一部分的大气物质。另一方面,地球的火山喷发、地震等地质活动,也能够将蕴藏在地球内部的多种气体物质,从地球内部带到大气层中来。

从外部途径来看,在地球围绕着太阳、太阳围绕着银河系中心公转的同时,在引力的作用下,也会将沿途星际空间中非常稀薄的一些气体物质和星际尘埃,像吸尘器一样给吸进地球的大气空间中来。另外,一些陨石、小行星撞击到地球大气层,也会给地球输入一部分的气体物质。

所以,地球的大气层虽然会持续地向宇宙空间中流失气体,但由于地球有着非常有效的保护和补充输入机制,40多亿年下来,地球的大气层始终保持着动态的平衡状态。

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