為什麼空氣總是附著在地球表面,而不會逃逸到真空中?

這個問題在悟空問答上看過多次,之前一直認為提問題的人有些傻:這不是很明顯因為地球引力嗎?

但是,後來看了一些其他方面的資料,發現空氣能附著在地球表面實際上並不是一件簡單的事。

如果大氣僅僅是因為地球的萬有引力吸附在地表,那麼,質量為地球11%的火星上,大氣濃度應該有地球的10%左右,然而實際上火星大氣只有地球的1%左右,是理論上的十分之一。

彗星一條長長的彗尾,這是人眾皆知的現象,而彗尾的產生,主要由下面四個力形成的合力的作用。

1.當氣體和伴生的塵埃從彗核上蒸發時所得到的初始動量。

2.陽光的輻射壓將塵埃推離太陽。

3.太陽風將帶電粒子吹離太陽。

4.朝向太陽的萬有引力吸力。

但是,彗尾總是朝向遠離太陽的方向,那是因為上面4個力中,起決定作用卻是粒子密度只有地球風粒子密度2000億億分之一的太陽風。

為什麼空氣總是附著在地球表面,而不會逃逸到真空中?

哈雷彗星

太陽風是由太陽拋射出的高速氫離子、氦離子以及電子組成的等離子體,地球上12級颱風的風速大約為32.5米/秒,太陽風的等離子體風速卻達到350~450千米/秒。

這種高速的等離子體,就如以太陽為中心發射出來的電流,這片打擊面涉及整個太陽系的電流,除了因粒子本身運動對物體產生的壓力之外,還會產生磁場。

這種高能粒子轟擊行星表面的大氣分子,將其分解為離子,然後在其磁場和“風力”的作用下,合夥將大氣從行星上吹散。

這就是火星上為何大氣如此稀薄的原因。

但是,地球上有一種天然形成的獨有氣質,將太陽風擋在了數千公里之外,這種天然氣質就是“磁場”。

地球磁場理論上是下面這種封閉的環形線,從太陽吹來的高速等離子體,在地球磁場中發生偏轉,從而繞地球而過。

為什麼空氣總是附著在地球表面,而不會逃逸到真空中?

地球磁場理論圖

但是,在實際中,太陽風本身的磁場對地球磁場產生壓制,在面向太陽的一端,磁力線被壓扁,而在遠離太陽的一端形成一條長長的磁尾。

為什麼空氣總是附著在地球表面,而不會逃逸到真空中?

受太陽風壓制的地球磁場

正是因為這一天然氣質,地球大氣猶如在一個天然的避風港中一般,其受到太陽風的影響比火星等無殼星球小得多,從而保護地球大氣不被太陽風給吹散。

為什麼空氣總是附著在地球表面,而不會逃逸到真空中?

太陽風對地球的影響


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