03.04 地球大氣最外層的逃逸層每年都有很多大氣逃逸到太空,為什麼我們的大氣壓始終未變?

蒲公英的約定數


我們的地球之所以能感覺到溫暖完全在於太陽,這源於太陽的光能和熱能。太陽每秒釋放的能量超越了人類文明使用能量的總和還要多,簡單的說。就是把地球上的所有核武器引爆,其釋放的能量也沒有辦法和太陽一秒鐘相比。既然太陽釋放了夾雜著毀滅性的能量。那麼它是否會對地球造成破壞。答案是的!

我們的地球因為有地磁場的保護和大氣層的保護,才不會受到太陽致命的輻射,由於大氣層由多種氣體構成,而這些氣體的組成部分大部分都是原子和亞原子顆粒,我們知道。這些原子和亞原子顆粒具有著一定的質量,因此它們會相互吸引,如果把地球上的所有大氣層的質量加起來的話,是一個非常恐怖的數字,因此它牢牢的和地球吸引的,即使被太陽蒸發了一部分,也不會完全的消失。

不過更多的是我們人類,我們人類每天都在向空氣中釋放大量的溫室氣體,不僅僅人類,這些包括動物和植物都會釋放出大量的氣體,由於地球有磁場的保護,因此地球的消耗數量小於補充數量,因此當大氣層消失一部分,那麼地球會在短時間內進行修補,這就是為什麼太陽風如此之強,卻沒有將地球的大氣層給吹散掉。不過火星就沒有這麼幸運了,如果你去觀看火星,你會發現。同處可宜居帶,火星和地球上的環境可謂是一個天一個地。

其實遠古時期的火星,它的表面不僅僅包含的水,還用著適宜的溫度和環境。35億年前的火星,它的環境要比地球舒適的多,但是由於受到超大小行星的撞擊,這一次的撞擊使火星的地核完全的受到了打擊,雖然火星仍然在自轉,但是它所自轉產生的能量不足以形成巨大的磁場,在沒有磁場的保護下,火星的大氣層開始逐漸的被太陽剝離,隨之火星的溫度開始逐漸的升高,繼而火星的海洋逐漸的蒸發殆盡。

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宇宙V空間


地球上的大氣確實是在流入太空,而且一直在向太空逃逸。這個過程自從地球誕生那一刻起就沒有停止過。那麼為什麼在如此漫長的歲月中,大氣壓變化不大呢?這是因為逃逸到太空中的大氣相對於整個濃厚的大氣層來說,數量顯得十分的微不足道。

我們知道,地球的質量不算小,至少在幾顆類地行星中質量是最大的,這就能保證地球有足夠的引力把大氣牢牢地吸引住,並且在地球磁場的保護下,形成了厚度達數千公里的大氣圈。

地球上的大氣圈一般分為對流層、平流層、中間層、熱層(暖層)和逃逸層(散逸層),而大氣的密度是隨著距離地面的高度增加而減少。科學家曾經在探空火箭的幫助下,發現在遠離地面3000公里的高空,仍有極其稀薄的大氣。也有人認為,大氣圈的邊界,可能會延伸到離距離地面6400公里左右的“太空”。而在距離地面約500公里的逃逸層中,空氣已經極為稀薄,在最高處其密度與太空環境中的密度基本相同。而且,在這個高度下,空氣受到的地心引力影響很小,所以有想當一部分氣體分子可以從這一層飛出地球引力範圍進入太空。所以這層大氣被稱為逃逸層(散逸層)。目前科學家們對於逃逸層的上界,還沒有統一看法。實際上,散逸層從地球到太空是個逐漸過渡的過程,並沒有明確的界限。

對於地球大氣,由於其中各種氣體分子的摩爾質量不同,能夠逃逸到太空中的氣體比例也是不同的,氫氣和氦氣的質量較小,所以,最容易逃離成功。而像二氧化碳、氮氣、氧氣以及水蒸氣等,因其摩爾質量較大,逃逸出去的就很少。所以,在地球大氣成分中,氮氣、氧氣和二氧化碳佔據了99%以上的比重,氫氣幾乎就消失不見了。

據統計,地球大氣層每年逃逸到太空中的氣體質量大約為幾十萬噸,但是和整個大氣總質量約6000萬億噸來說就顯得九牛一毛了。另外,地球的火山、地外的彗星、流星、以及地球這個巨大的生態圈都能帶來新的氣體會彌補這點損失。氣體的逃逸和產生是一個動態平衡,不會打破。可以看看火星,質量是地球的十分之一,引力大約是地球的三分之一,表面還沒有任何生態圈,都能擁有相當於地球大氣的1%的大氣。所以對於地球大氣的逃逸情況人類完全不需要擔心。


清明的星空


因為逃逸的氣體質量相比於大氣總重而言,實在是可以忽略不計了。

地球大氣總重大約是6000萬億噸,而每年逃走的氣體只有幾十萬噸的樣子,此外大氣還會不斷得到新的補充,因此大氣壓總體是穩定的。

大氣層頂層是直接接觸外太空的,因此不少朋友就想了,那些氣體飄來飄去的,不是應當散開到太空去嗎?為什麼還能被地球掌控呢?

關鍵點就是一個:引力。

氣體為什麼不飄散到太空裡,道理和蘋果為什麼不往上掉是一樣的。它們都被地球引力束縛著,而要逃離這一束縛的唯一可能,就是具備適宜的速度。

依據金斯定則,如果氣體粒子的方均根速率,是當前高度處逃逸速度的1/4或1/5以上,那麼就有機會自由逃離了。比如氫氣、氦氣等,這些小質量的氣體就能逃走。

但總體來說,相比於6000萬億噸的總質量,能逃走的氣體少之又少,而且地球上的各種自然活動,都有機會為大氣補充新的氣體。

因此咱們地球的大氣層是穩定的(對了,還有一方面是地球磁場對太陽風的抵禦作用)

期待您的點評和關注哦!


賽先生科普


地球表面有著厚達上千公里的大氣層,總質量達到了6000萬億噸,可以說我們的地球正是包裹在空氣中,就這樣被大氣層裹夾著在太陽系中運行,地球的位置在距離太陽1.5億公里左右遠的地方,每年圍繞太陽運行一週,那麼在地球圍繞太陽運行的過程中,地球周圍的空氣會不會丟失呢?


這當然是會的,可以說地球上空的空氣總量時刻都在變化中,我們先看一下地球大氣層的構成,最貼近地面的為對流層,往上是平流層,再向上是中間層,中間層再往上是暖層,暖層又叫熱層,這裡也是大氣層溫度最高的地方,再向上就屬於地球大氣的散逸層了。

暖層和散逸層都屬於電離層,就在這個散逸層頂端,一些較輕的氣體分子和原子會不斷地逃逸到太空中,而來自太陽風的吹拂也會導致這裡的氣態分子丟失一部分,因此就在這一層面上,地球大氣時刻都是在丟失部分質量。



然而地球在太空中運行的過程中卻又會不斷的吸收一些氣態分子,並且也能不斷地從太陽風中獲取一些電離氣體分子,地球的極光就是捕獲的太陽風氣體!這樣的狀況也說明地球的大氣在丟失部分質量的同時也在補充部分的質量,因此它總是可以維持總量的平衡,所以這種狀態下地球的大氣基本上可以不多也不少,一直維持在6000萬億噸左右,這樣一來地球表面的大氣壓也就不會有大的變化了。


不過由於日照、風向和天氣變化等原因,地球上每個地方的氣壓也是在變化中的,只是變化並不大罷了。


科普大世界


原因有5點哦:

1.能逃走的少之又少

大氣層的厚度是很厚很厚的,基本厚度上在1000公里以上。不過主要的大氣都集中在對流層、臭氧層和平流層裡。

(圖1.大氣逃逸模擬圖)

這一段的厚度只有30公里左右。而這一段的大氣質量幾乎佔到了所有大氣質量的98.2%!

而剩下的1.8%的質量的大氣從內向外越來越稀薄。

(圖2.大氣層垂直分佈圖)

從大氣層的分層來看,483公里以外的才是散逸層,這部分的大氣是容易逃逸的,但它們的質量又佔1.8%大氣質量的少部分。

所以,能逃走的少之又少。

2.萬有引力

PO主提到,會不會像火星一樣,變成一顆紅色的星球。

(圖3.地球和火星對比圖)

短時間內,概率非常低。

地球和火星,質量比是接近9比1!而半徑比是2比1。問題迎刃而解。

GM=gR2

(公式1.黃金代換公式)

可以輕鬆口算出,同樣是接近星體表面的大氣,火星和地球分別對其的束縛力是4比9!

火星:我也很絕望啊!

3.磁場的強大

磁場的存在,可以保護行星大氣不被太陽風暴快速、大量剝離。

(圖4.地球磁場對大氣層保護原理示意圖)

地球有,火星微乎其微。

4.動態平衡

因為地球的質量和體積都比火星更大,那麼地球也就更大概率捕獲小流星、星體等。而這些質量很小的流星等等,經過地球表層大氣的時候,被摩擦、燃燒成氣態和粉末,補充著地球的大氣。

火山噴發等情況也在給地球大氣補充。

(圖5.火山噴發對地球大氣層補充示意圖)

這部分的量可以和忽略不計的逃逸的大氣,形成一個動態平衡。

5.時間

PO主主要問了我們的大氣壓為何始終未變?

(圖6.人類歷史和地球生命史的巨大差距)

我們人類對大氣壓的觀測才多少年啊,地球大氣壓的變化動輒千萬年、億年。所以,即使地球大氣壓在變化,我們這一點時間也看不出它的波動。


不入流的大劉


題主可能覺得,地球的大氣好像是赤裸裸地暴露在太空中,應當很快就散掉了。但實際上,地球的大氣分子都被拴在地球上,很少有分子能夠掙脫「韁繩」,散逸到太空中。

這裡就要講一個概念,叫「束縛態」,意思就是說,物體因為某些緣故,被束縛在一個固定的地方。舉個例子,鍋裡的菜為什麼不會自己離開鍋,跑到灶臺上呢?因為能量不夠,速度不足,無法自己飛出去。這就是束縛態。

但是反過來想,如果速度足夠了,能量足夠高了,那確實就會飛出去,這就脫離了束縛態。

地球上的氣體也是如此,它們中的大部分,速度都不夠高。沒有辦法脫離地球的引力。

我們都知道,要脫離地球的引力,需要打到第二宇宙速度,也就是11.2km/s。

氣體分子雖然在做著無規則的運動,其中也確實有速度非常高的粒子,但在常溫下,能達到11.2km/s的,少之又少。

我之前曾經做過計算(可以參考我之前的回答,歡迎關注),如果不考慮高能粒子的作用,地球一年散逸掉的氧氣分子,以個位數計!


章彥博


人類生活在地球上,都是在大氣層裡面生存。但你知道嗎,地球上的大氣一直在向外太空逃逸,那這麼多年過去了,為什麼大氣壓一點也沒變?

地球上的大氣層一般分為,對流層、平流層、中間層、熱層和逃逸層,從地球誕生的那一刻起,大氣最外層的逃逸層,每年都有很多大氣流入太空。

但是這些流出去的大氣,空氣都是比較稀薄的,對於整個濃厚的大氣層來說,數量體積都是微不足道的。

據統計,地球大氣層每年逃逸出去的氣體,質量高達幾十萬噸。但是整個大氣層總質量高達6000萬億噸,這樣一相比根本算不了什麼。

其實真正能讓大氣始終未變原因,是地球的保護機制和補充機制。

保護機制

雖然地球在太空中非常渺小,但是相對幾顆類行星,質量還是最大的,這就保證了地球有足夠的引力。

厚度數千公里的大氣層,就是被引力牢牢吸引住的,這其實,也相當於是地球對大氣層的保護機制。

補充機制

而且地球上的大氣層,並不是一成不變的,地球上的火山、地球外部的流星、整個地球生態圈,都會帶來新的氣體,彌補流失出去的大氣。

有大氣流失出去,也有新的氣體產生,這是一個動態平衡的過程,也是地球的補充機制。

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找靚機科普君


地球的大氣層的最外層叫做逃逸層,在太陽紫外線和宇宙射線的作用下會減少。據計算,地球大氣層每年逃逸到太空中的氣體質量大約為幾十萬噸,但是和整個大氣總質量約6000萬億噸來說就顯得九牛一毛了。



地球大氣是在逃逸,但是對於地球而言,逃逸的同時,地球也會捕獲一些外來氣體。越高的大氣越容易逃逸,越低逃逸越困難。逃逸地球的大氣主要在散逸層,但是非常緩慢。地球的火山、彗星、流星、空間飄蕩的氣體雲都能帶來新的氣體。逃逸和產生是一個動態平衡,不會打破。


再者,就算得不到補充,相對如此當量的大氣,一直逃逸也需要100多億年時間。相對逃逸氣體最多隻佔總量的100億分之一。一百億分之一氣壓的變化,就算人類最精密的儀器也不可能感受得到。更別提地球時刻補充著氣體,所以我們雖然看似地球大氣逃逸,但是沒有感覺到什麼不適。

太陽一秒鐘消耗400萬噸氫參與聚變反應,每秒鐘釋放的能量相當於一秒鐘內同時爆炸910億顆100萬噸級的氫彈。但是對於太陽質量而言,也是微不足道,以它的質量計算,最少還能像這樣燒50億年。大氣逃逸也好,太陽燃燒也罷,丟失這點東西,和沒丟失沒啥區別。


壹點科譜


地球大氣最外的逃逸層每年都有很多大氣逃逸到太空,當地球表面的大氣分子運動速度大於豎直方向的逃逸速度以後,大氣分子就可以逃逸出地球大氣層。對地球來講,每年逃逸的幾十噸大氣,和地球大氣總質量6000萬億噸相比,實在是微乎其微。

行星表面大氣的分佈和行星質量,大氣組分,溫度等參數密不可分。而太陽系中,太陽風是很重要的因素,太陽風對行星的大氣起著吹散和驅趕的作用,火星等星體就是典型的滿足太陽風驅散大氣逃逸的條件。

火星以前也具有稠密的大氣,因為缺乏磁場的保護,表面的大氣和水幾乎逃逸乾淨了。而土星木星,天王星等遠離太陽,相對不易被太陽風吹散大氣。

我們所在的地球地核磁場一直延伸到地球之外,阻止了太陽風的剝離效果,太陽風對於地球磁層的透過率在百分之一之下,所以大部分的太陽風能量被地球磁層所阻擋,如下圖所示。

地球大氣是一個動態的平衡狀態,有逃逸也有吸入,而且每年逃逸的質量和大氣總質量相比,實在是九牛一毛,不用擔心。


量子實驗室


地球系分內空,中空,遠空,外空,

A,內空

內空離地球實體表面大約100公里左右,

B,臭氧層

內空上面是臭氧層寬度幾十公里,它與內空相對隔離,相對密封內空,保護著地球表層內外空間,內空大氣層就成為獨立的大氣空間。

此臭氧層因自然環境條件特殊,任何物質不論體積,面積,質量等大小,都不會上浮下掉,隨地球系自轉運行力,圍繞地球內空運行。

由此,才成為人造衛星自然軌道,

本君把它命名為,《地球系第一自然衛軌》

C,中空《地球系第二自然衛軌》

中空在內空外臭氧層上,與遠空相對不同,它們之間也有相對隔離相對封閉的隔離層,此隔離層與第一衛軌相似,

本君把它命名為《地球系第二自然衛軌》.

D,遠空《地球系第三自然衛軌》

遠空與外空是相對隔離相對封閉的空間,在遠空邊緣大氣層空間,它隨地球系自轉運行,而外空大氣層不隨地球系自轉運行,是自然大氣層空間,由於雙方運行力不同,運行方向不同,運行的大氣成份也不同.它成為遠外空的相對隔離相對封閉大氣層空間!它隨地球系大氣空間澎漲收縮,保護著地球系的獨立運行,它不會釋放和吸收內外大氣。

由此,此邊緣層大氣間也和第一,第二自然衛軌相似。

本君把它命名為《地球系第三自然衛軌》

所以,提問者是外行











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