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!

地球的空气

我们都知道是围绕在地球外围的,其主要的原因就是地球的引力作用,虽然空气质量很轻,但它总归有质量,因此空气和地球之间也就存在着引力作用。

所以这也就解释了为什么海拔越高空气越稀薄,很大的原因就是随着距离增加引力就会变小。那么当到达一定高度后,空气成分中比较轻的气体自然会“逃出”地球,去见识外面的花花世界。


虽然每年逃逸到太空的大气约几十万吨,和空气总质量约6000万亿吨来比就显得九牛一毛了,更不用说地球这个巨大的生态圈会弥补这一损失。

从计算来看氢气的逃逸过程

我们都知道不同气体的摩尔质量是不同的,而气体分子在无时无刻做着热运动,具有动能,使气体分子散逸,另一方面又受地球引力的作用,该作用阻止气体分子逃出大气层。这两个过程相互制约,但对于不同的分子效果不同。


所以我们将气体分子能够摆脱地球引力作用扩散到太空中去所具有的速度叫逃逸速度。接下来我们就粗略计算下:

首先给出氢气和氧气的摩尔质量:

然后算出两种气体的平方根速率(气体分子速率不同,我们只能用平方根速率来定性考虑)

可以看出明显氢气的速率大得多!而逃逸速度大小可通过分子热运动动能等于相对无穷远的引力势能求出!最后我们把气体在大气中的逃逸速度与方均根速率数值加以比较,便可对上述问题加以说明,二者之比为:

代入具体数值可以得到各种气体的K值:氢气:5.88 氧气:23.53 水蒸气:17.65 氦气:8.32 氮气:22.0 氩气:26.31 二氧化碳:27.59!明显会发现氢气与氦气最小,这也就是为什么大气中氢气与氦气含量特别低的原因之一。

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