為什麼地球上的空氣不會流入太空?

這輩子都不可能中獎的

首先必須先給答案:切實和其他答主說的一樣,地球上的空氣並不是一點都不會流入太空,而是逸入太空的很少罷了!

地球的空氣

我們都知道是圍繞在地球外圍的,其主要的原因就是地球的引力作用,雖然空氣質量很輕,但它總歸有質量,因此空氣和地球之間也就存在著引力作用。

所以這也就解釋了為什麼海拔越高空氣越稀薄,很大的原因就是隨著距離增加引力就會變小。那麼當到達一定高度後,空氣成分中比較輕的氣體自然會“逃出”地球,去見識外面的花花世界。


雖然每年逃逸到太空的大氣約幾十萬噸,和空氣總質量約6000萬億噸來比就顯得九牛一毛了,更不用說地球這個巨大的生態圈會彌補這一損失。

從計算來看氫氣的逃逸過程

我們都知道不同氣體的摩爾質量是不同的,而氣體分子在無時無刻做著熱運動,具有動能,使氣體分子散逸,另一方面又受地球引力的作用,該作用阻止氣體分子逃出大氣層。這兩個過程相互制約,但對於不同的分子效果不同。


所以我們將氣體分子能夠擺脫地球引力作用擴散到太空中去所具有的速度叫逃逸速度。接下來我們就粗略計算下:

首先給出氫氣和氧氣的摩爾質量:

然後算出兩種氣體的平方根速率(氣體分子速率不同,我們只能用平方根速率來定性考慮)


可以看出明顯氫氣的速率大得多!而逃逸速度大小可通過分子熱運動動能等於相對無窮遠的引力勢能求出!最後我們把氣體在大氣中的逃逸速度與方均根速率數值加以比較,便可對上述問題加以說明,二者之比為:

代入具體數值可以得到各種氣體的K值:氫氣:5.88 氧氣:23.53 水蒸氣:17.65 氦氣:8.32 氮氣:22.0 氬氣:26.31 二氧化碳:27.59!明顯會發現氫氣與氦氣最小,這也就是為什麼大氣中氫氣與氦氣含量特別低的原因之一。


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科學認識論

答:地球上的空氣,是會流向太空的,並非你認為的不會流向太空。


首先,地球引力束縛著大氣,使得大氣層緊貼地面,而且越接近地面,大氣層的密度越高。



因為氣體中也遵循浮力原理,所以越輕的氣體,越容易跑到上層,比如氫氣和氦氣等等,這些氣體到達大氣層上方後,因為太空是真空的,所以這些氣體會擴散到太空中去。


而且地球受太陽風的影響很大,導致這些氣體被“吹”向背朝太陽的一面。



據估計,地球大氣總重約6000萬億噸,每年逃逸到太空的大氣約幾十萬噸,就算地球大氣不再補充,都足夠地球逃逸數百億年。


而且對於部分氣體,地球還能通過生物鏈,把地面以下的元素轉為為空氣成分,但是總的來說,地球每年擴散掉的氣體,相對於總體來說是很少的。

更重要的,從氣體速率分佈公式——玻爾茲曼-麥克斯韋分佈來說,能達到地球逃逸速度的,畢竟是少數。





艾伯史密斯

首先空氣會流入太空,只是非常少。因為隨著海拔的升高,地球對其的引力也在減弱,對於一些運動速度較快的粒子就無法束縛;還有一些由於受到太陽輻射導致升溫、或者太陽風的侵襲,都可能會脫離地球。


根據

金斯定則,如果氣體粒子的方均根速率是地球表面逃逸速度的5倍或者4倍,那麼它就會逃逸。

見上圖,R是理想氣體常數、T是溫度、M是氣體的摩爾質量

比如質量較輕的氫氣和氦氣就在不斷的逃逸出地球


此外在大氣層的劃分中,

最外層叫作散逸層,顧名思義這部分的氣體會不斷的逃逸出地球。這層的範圍比較大,一般定為海拔在800千米到3000千米之間。

和下面的熱層類似,由於太陽充足的短波輻射,導致溫度非常高(也即是粒子運動速度非常快,不過因為氣體的密度實在過於稀薄,不會對航天器造成破壞),所以這

些零散的氣體就會輕易逃離地球。

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賽先生科普

地球上的空氣當然在流入太空,而且一直在向太空逃逸。只不過對於整個濃厚的大氣層來說,數量顯得微不足道。

由於地球是個巨大的物質體,能夠對周邊的物質形成引力場。在引力場中,空氣被牢牢地吸引住了,並在地球磁場的保護下,形成了數千公里的大氣圈。

氣體的密度隨著距離地面的高度增加而減少。科學家們曾經在探空火箭的幫助下,發現遠離地面3000公里的高空,仍發現有稀薄的大氣。有人認為,大氣圈的邊界,可能延伸到離地面6400公里左右。

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)。

對流層最貼近地面,大氣活動劇烈,風雨雷電都發生在這一層。這一層的厚度約為16公里左右,極地與赤道地區厚度相差很大。溫度隨著高度而降低。

平流層距離地面約50公里,大氣比較穩定,臭氧層就在這一層,溫度隨著高度而升高。

中間層距離地表80公里左右。高度增加,溫度會降低。進入大氣層的流星,基本上都被燒燬在這一層。

熱層是從80公里到500公里的大氣圈,這一層溫度極高,隨著高度的增加而迅速升溫。

逃逸層在熱層以上,這層空氣在太陽的紫外線和宇宙射線的作用下,大部分會發生電離現象。逃逸層空氣極為稀薄,最高處其密度與太空密度相同。

由於這裡的空氣受地心引力影響很小,氣體可以從這層飛出地球引力範圍,而進入太空。

當然,空氣中的各類氣體分子由於摩爾質量的不同,能夠逃逸到太空的比例是不同的,氫氣和氦氣的質量較小,所以,最容易逃離成功。

而二氧化碳、氬氣、氮氣、氧氣和水蒸氣等,因其摩爾質量較重,逃逸的就很少。所以,地球大氣圈裡,氮氣、氧氣和二氧化碳的比重非常之大,氫氣幾乎消失不見了。

目前科學家們對於逃逸層的上界,還沒有統一看法。而實際上,散逸層從地球到太空是個逐漸過度的過程,並沒有明確的界限。

所以,人類可以說是生活在地表上,也可以說是生活在地球大氣圈內部。


史海探奇

地球上的空氣不會流入太空?錯了!會流入太空!

但是太少了!微乎其微,別說讓人類感覺到,估計地球自己也感覺不到吧。以至於給人造成假象,好像地球大氣會一直保持這樣的狀態。但是為什麼地球空氣不像火星,月球那樣是稀薄的大氣呢?這裡簡單列舉兩個原因!

第一,萬有引力。萬有引力對於一切有質量的物體都起作用。地球大氣的厚度在1000千米以上,雖然我們都知道空氣的質量很小,但是厚度高達1000千米的大氣層其質量不可小覷,地球大氣大約有5*10^15噸!和地球總質量的比率大概在0.86/1000000!既便如此,地球還是對它有極強的吸引力!單單是為了抵抗地球自轉和公轉的話,萬有引力的力量是足夠的了。

第二,地球磁場!地球磁場會和大氣分子作用,在地球大氣最外層形成一層電離層,這是一層由帶電的氣體組成的保護層。我們的大氣時常面臨的危險就是太陽風,而太陽風就是狂暴的帶電粒子風暴。

火星之所以沒有一個強大的磁場,就是因為火星在磁場消失後,並沒有及時產生一個新的磁場,所以才被太陽風暴蹂躪的一片荒蕪。如果地球磁場消失的話,單靠萬有引力那點力量,幾次太陽風就把地球上的空氣給吹跑了!

此外,多多少少還有大氣分子之間凝聚力的原因。但是作用很有限了。

即便在如此強大力量的保護下,地球大氣仍然不免有大氣逃逸的危險。最明顯的情況就是,幾年前的南極臭氧空洞,以及時常發生的極光現象。極光現象就是地球電離層和太陽風粒子作用的結果,看上去很美麗,其實很危險!保護環境,不但要保護大氣環境,保護地球磁場更是重中之重。


宇宙偵探喵星人

以物質的發展規律來說,空氣會流入太空裡,但是空氣並沒有流入外太空。這是因為有地球的吸引力,這些地球的引力場把這些氣體給吸引住了,因此形成了地球大氣層。地球的大氣層也是近地的比較濃厚,高處的大氣層就比較稀薄。

月球沒有大氣層,是因為月球的質量,不夠形成引力場來留住空氣,月球的大氣層就留向太空。

木星的質量很大,它就有密度很高的大氣層。

通過地球幾十億年的演變,地球僅保留下來大約含大氣質量23%的氧氣和76%的氮氣,而氫氣和氦氣已經幾乎全部飛離到太空去了。




弄潮科學

前面已有兩位大神的專業回答,重複的觀點就不去現了。我只補充一點:空氣與大氣層的區別。

題主問:“為什麼地球上的空氣不會流入太空?”

這裡的空氣其實是指最接近地表的對流層,也就是我們平常說的呼吸到的空氣。而大氣層則是指整個地球引力範圍內的氣體,隨著氣體成份、塵埃顆粒含量不同,質量、密度減小而呈環形漸變的層級劃分,在

對流層外依次是平流層、中間層、熱層、逃逸層。

地表的空氣對流層,主要成份是:氮(N2)約佔78%,氧(O2)約佔21%,稀有氣體約佔0.939%。氮的性質不活潑,不容易液化,我們常能直觀觀測到的是氧氣的變化。在地表高山隨海拔提高都能很明顯地感覺到氧氣越來越稀薄。而越接近地表的空氣,塵埃顆粒的密度越大,相應的空氣單位質量就越大。當空氣隨著溫度的變化,在對流運動中,高溫的空氣上升,到一定的高度時,遇到高空冷氣,就會冷凝,空氣中的水蒸汽就會凝結成雲,包裹住空氣中的雜質和塵埃,質量到達臨界點後,變成雨一起下落回地面。因此,相對來說,地表的空氣的確不會流入太空,能流入(或逃逸)進太空的都是大氣層最外層的質量最小的氣體。

在最外層的逃逸層與太空之間並沒有分明的分界線,它的氣體濃度是漸變式發散的,外太空也並非完全是絕對真空,仍然是有很稀薄的氣體存在。


姝子

星球的引力和自轉,使得星球能夠捕獲穩定的大氣層並形成大氣環流,為生命的產生形成必要條件。另外,保持地球大氣層薄厚合適,成分適於生命的因素比較複雜,其影響因素包括地球的公轉週期,磁場的規則運動,以及地球和太陽適當的距離。


高維腦洞

要檢驗空氣是否有重量,方法基實也很簡單,只要往一個氣灌加壓,再稱一下看看氣灌的重量是否增加了,一稱之下就可知道空氣是否有重量了。空氣是有重量的,空氣的重量也是用這個方法稱出來的,空氣重量是與氣壓變化而改變的,增加氣壓只增加了單位體積內的空氣總量,如果空氣沒有重量,氣灌不會因為裡面的空氣總量增加,使氣灌重量增加,所以空氣是有重量的,由於空氣有重量,所以在沒有外力干預的情況下,空氣是不會漂流離開地球的。


龍一歐

習慣性感官視覺下的見證!這跟地球大自然磁場有關,不是空氣逃不逃逸的問題,也不是地球有特殊的🔒定功能!然而是地表環境變遷的方式,不同時期的地表環境有可能讓地球進入循環模式,當然高智慧生命也不能擺脫對熟悉環境的依賴,當然愛護環境也有可能延緩地球模式的循環,不僅如此其它星球也有其獨特運行當時,只是我們有些東西自己無法感受罷了


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