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


地球上的生命之所以能夠安然無恙的生活在地球上,很大一部分功勞歸功於地球的大氣層。大氣層讓地面上的生物避免了直接接觸致命的太空,起到了重要的緩衝作用。

地球大氣層厚度在1000公里以上。大氣層是分為很多層的,從地面開始向上分別是對流層、平流層、中間層、熱層和逃逸層。逃逸層是地球大氣層的最外層,這裡的空氣受到地球的引力非常的小,空氣分子很容易擺脫地球引力的束縛逃逸到太空當中。這樣的話,正如問題描述的那樣,逃逸層的空氣時時刻刻都會跑到太空當中,地球上的空氣質量會不會減少?大氣壓會不會發生變化呢?

首先肯定一點,既然地球上的大氣壓一直沒有發生明顯的變化,那麼只能說明一個問題,每年因大氣逃逸減少的質量是很少的,並且地球大氣質量是能夠得到有效補充的。

科學家估算,地球大氣質量大約有6000萬億噸,差不多佔到了地球總量的百萬分之一。地球最底部的對流層佔據了四分之三的大氣質量,而最上層的逃逸層中空氣密度極為稀薄,密度僅僅是海平面處的一億億分之一。因此即使逃逸層的空氣每時每刻都在發生逃逸,實際上損失的質量是非常小的,每年也就是六七萬噸的樣子。

然而,地球上每時每刻都有新的氣體產生。地球上的生物新陳代謝產生了大量的氣體;地球上的火山噴發也會產生大量的氣體;每天墜落到大氣層中的小行星和大氣摩擦也產生大量的氣體;地球也會俘獲太陽風暴中的粒子產生部分氣體。地球上的空氣總量基本上是不變的。

這麼來看地球上的大氣壓基本上保持穩定。當然這也是有前提條件的,即在海拔高度相同的條件下。海平面上的氣壓和海拔5000米以上的高原地區的大氣壓肯定是不同的。

地球擁有厚厚的大氣層,還多虧了地球的另一件法寶,那就是地球的磁場。如果地球沒有磁場的話,地球上大氣層就會被太陽風“吹走”,變得像火星那樣的稀薄。那樣的話,地球既留不住太陽的陽光的熱量,也留不住表面的水,環境將變得十分惡劣。生命或許不會存在。

在未來也許有一天,地球內核冷卻,地球磁場就會消失。地球可能就像火星那樣大氣變得極為稀薄。大家認為有這種可能嗎?


我就是兔斯基


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


答:每年地球大氣的逃逸量,和總量相比微乎其微,而且大氣的逃逸和補充處於動態平衡。


大氣逃逸

地面之上800km~3000km的高度,屬於地球大氣的逃逸層,導致地球大氣逃逸的原因有很多,比如下面兩個:

(1)距離地面遠,引力作用弱,在氣體分子的熱運動分佈中,會有部分氣體達到逃逸速度(主要是氫氣和氦氣);

(2)距離地面遠,地磁場弱,太陽風作用於外層大氣,導致氣體逃逸;

利用氣體分子的麥克斯韋-玻爾茲曼分佈,可以估計出地球每年逃逸的氣體,大約是幾十萬噸數量級,而地球大氣總質量為6000萬億噸。

兩者相比起來,地球每年逃逸的氣體,還不到總量的十萬億分之一;所以對逃逸的氣體來說,根本不會影響到地面大氣壓強的變化。


大氣補充

一顆行星的大氣壓強,和行星本身的質量、體積、磁場強度、大氣成分都有密切關係;在部分氣體逃逸到太空的同時,也有一些機制給大氣加以補充:

(1)物質的氣化,比如大海中的水蒸發、岩石中的甲烷溢出等等;

(2)固體物質燃燒,火山噴發也會產生大量的氣體物質;

(3)隕石氣化,隕石進入地球大氣層時,與大氣層摩擦產生上萬度的高溫,從而把隕石氣化;據估計,每天都有上萬噸的隕石,被地球引力捕獲;

……

以上地球大氣的逃逸和補充,處於動態平衡當中,只要外部條件沒有太大變化,地球的大氣壓強就基本保持不變。


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艾伯史密斯


因為從逃逸層跑出去的大氣實在是太少了,根本影響不了地球的總體氣壓

地球大氣雖然分為好幾層,但是98.2%的大氣都集中在30km以下,而散逸層的高度在800km以上,所以說地球每年飛出去的大氣只佔總大氣質量的很少一部分,對地球大氣壓的影響忽略不計。

地球大氣層的範圍是非常大的,國際空間站雖然身在太空但是也還是處於地球的熱層中,儘管那裡的空氣含量已經基本沒有了,但是航天器如果長時間的運行還是會被僅剩的稀薄大氣給降低速度降低軌道,如果不用額外動力把軌道拉上去那麼這個航天器就會被地球的引力拉扯從而墜入地球。

地球上的大氣總質量是6000萬億噸,每年跑出去的大氣不過幾十噸而已,和總量比起來是沒有任何威脅的,並且地球大氣層還會因為彗星撞擊和地球本身的火山活動而產生新的大氣。


最重要的是地球磁場可以阻擋太陽風中的高能帶電粒子,不然地球的大氣層就會被太陽風不斷的剝離,沒有了大氣層的地球就跟現在的火星是一個樣子,火星以前也是擁有稠密大氣的,就是因為沒有磁場阻擋太陽風,結果日積月累就被太陽風給剝離了大氣層,變成今天我們看到的紅色星球。

地球有著磁場的保護完全不用擔心大氣層消失,並且地球自身也在斷斷續續的產生新的大氣,每年跑出去的大氣對地球來說根本不算什麼,大家不用擔心。


宇宙探索未解之迷


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


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)

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賽先生科普


組成我們地球大氣層的氣體主要這三種:氮氣、氧氣、二氧化碳,大氣的總質量約6000萬億噸,並且大氣的質量的99.9%集中在海平面80公里高以下的空間內,所以,那僅剩的一點兒空氣分佈在以上那麼龐大的空間內,逃逸點兒就逃逸去吧,於地球無礙。

散逸層是地球大氣的外層,由於距離地心較遠,加之粒子的運動速度很快,所以有些氣體粒子會逃逸離開地球。散逸層比較高,距離地表大概在800公里之外,並一直可以綿延至3000公里開外。

有的人會問,地球的大氣層綿延的就那麼遠嗎?

是的,不過在1000公里開外的大氣層,主要就是以氧、氦、氫為主了,到了3000公里之外,就稀薄的和真正的太空差不多了。

散逸層的大氣總質量僅佔地球大氣總質量的10^(11)分之一,寥寥無幾。實際上,地球已經存在幾十億年了,大氣層還是那麼多。

當然了,一些外來天體,比如彗星、流星、小行星在入侵地球大氣層時,大部分都會被摩擦殆盡,這是對地球大氣損失的補充。還有一些自然現象,比如火山噴發、自然蒸發、植物的光合作用等等等。

退一萬步講,即便是地球大氣一直像這樣的損失,沒有補充,地球也可以承載生命直至太陽消亡的那一刻來臨。


科幻船塢


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


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


這問題很簡單啊,地球本身就是由星際間物質因引力凝聚而成的,過程就是不斷吸引周邊物質充實自身,體積和質量不斷增長。我們現在感覺不到地球的增長,那是幾十億年以來,地球軌道周邊能吃的東西基本都被他吃乾淨了,除了一個月球。基本上只要沒有更大天體的影響,地球內部不發生能量反應的話,地球只會越來越大,越吃越肥。

在這個過程中,或許有部分氣體會逃逸離開地球,但是卻會有更多受到地球引力的吸引加入地球。總的來說只要沒有劇變,地球是傾向於吸引周圍物質的。


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