本文會出現少量公式，可能引起不適，但不看公式不影響您的閱讀。
前言
我們生活在一個蔚藍色的星球上，生機盎然。
地球，有著恰到好處的位置，恰到好處的質量……
而我們的鄰居——火星，就顯得沒有那麼幸運。
距離又遠，質量又小；大氣不夠，沙暴還不少。
火星表示：
太陽系的行星豐富多彩，水星幾乎沒有大氣，金星有著高壓的濃厚大氣，火星大氣稀薄，木星、土星、天王星、海王星是典型的氣態行星。
致使它們大氣成分如此不同的原因，大多數人都會想到——質量。有了足夠的質量，就有了足夠的引力，才能把大氣牢牢“鎖住”。
除此之外還有什麼呢？
決定大氣逃逸的因素
把大象塞進冰箱要用三步，但飛出地球似乎更簡單，只要一步——把你以足夠大的速度扔出去。
這個最小的速度叫逃逸速度，就是第一宇宙速度
大氣就是由許許多多的各種氣體分子組成的，這些分子速度各異，其中就有一些厲害的速度很快，達到了逃逸速度。
什麼樣的星球可以更好地鎖住大氣呢？
質量越大，逃逸速度越大，氣體越難逃逸。
半徑越小，逃逸速度越大，氣體越難逃逸。
每個天體有不同的逃逸速度。還記得被木星引力吸過去的小破球嗎？
那麼氣體分子的速度是怎樣的呢？
根據我們小學學過的分子動理論的知識可以知道，氣體有一個方均根速率 ，可以代表粒子速率的一般情況，它近似等於平均速率。
什麼樣的氣體速度越大、越容易逃脫地球吸引呢？
從公式可以看出：
溫度越高的氣體。例如，剛剛出鍋的菜，我們可以遠遠地聞到香味，但冷卻後卻很難聞出味道。
相對分子質量越小的氣體（或者說越輕的氣體）。例如小時候玩的氫氣球，萬一不小心沒有抓住，就飛走了，說明氫氣比空氣“輕”。
金斯定則
在行星科學中，有一個經驗性的定則——
金斯定則。該定則指出：
通俗地說，就是這個氣體分子平均速率足夠小，就逃不出去。
結合上面的描述，一通操作之後，我們得到了，如果這個氣體想要保持在該天體的大氣中，至少需要的相對分子質量 為：
綜上所述，行星大氣是由什麼因素決定的呢？
溫度越低的星球
質量越大的星球
半徑越小的星球
當然，質量和半徑有一定的關係，這幾個參數我們不能分開比較。
並且，這只是理想狀態。在太陽系中，行星無時無刻不在收太陽風的侵襲，就像魔爪剝去厚厚的大氣。（這個很重要）
下面我們看看綜合在一起會是什麼情況。
八大行星舉例
水星
水星基本參數
水星與地球大小對比
水星幾乎沒有大氣。水星體積和質量決定了它留不住輕的氣體（如氦氣和氫氣）。
另外，它的特殊位置——離太遠最近，決定了它的大氣會被太陽風剝離。
水星大氣十分稀薄，基本上是來自於太陽風吹來的氦氣和氫原子。
水星大氣成分（括號中的數字是相對分子量）
金星
金星基本參數
金星與地球大小對比
金星的大小和地球十分相似。不過也難以束縛太輕的氣體，而氮氣和二氧化碳卻可以被束縛。
但為什麼氮氣可以束縛，而氧氣卻不行呢？
氧氣是很活潑的氣體，比如鐵放久了會生鏽，這是氧參與的反應。氧氣的釋放，需要生命，而生命需要水。
由於金星的磁場非常弱，太陽風就可以毫無緩衝地撞擊金星上層大氣。強烈的太陽風讓金星上層大氣水蒸氣分解為氫和氧，氫原子因為質量小逃逸到了太空，而氧元素則與地殼中物質化合。於是大氣中便沒有了氧。
看來，罪魁禍首又是“太陽風”。
金星大氣成分（括號中的數字是相對分子量）
地球
地球基本參數
地球想必不用多介紹，她是我們賴以生存的家園。
地球的氣體種類很豐富，下面只是選取佔比較多的氣體。
地球的優勢在於，水可以被束縛，綠色植物通過光合作用產生了氧氣，我們得以在地球上自由呼吸。
地球大氣成分（括號中的數字是相對分子量）
火星
火星基本參數
火星與地球大小對比
火星比地球小。
很多人都猜測火星有生命，探測生命一直是人類火星探測的熱門話題。
目前科學家證實，火星曾經有水。但它的水也是經過很多年的蒸發，流失到了到太空，導致瞭如今的荒涼。
火星大氣成分（括號中的數字是相對分子量）
木星
木星、土星、天王星、海王星都是太陽系中的大質量氣態行星。大氣具有相似之處。這裡只舉出木星一例。
木星基本參數
木星與地球大小對比
木星比地球大太多了，所以結構和地球以及其他三個小的岩石行星有很大不同。
木星的μ僅有0.0242，這使得氫氣和氦氣可以被木星牢牢鎖住，不能逃逸到太空中。
木星有大量氫氣，這才有了流浪地球中吳京炸木星的情節。
流浪地球劇照
木星大氣成分（括號中的數字是相對分子量）
於是你知道了，像地球這樣大小的行星為什麼不會變成木星那樣的氣態行星——因為地球質量小，不能束縛大量氣體。
下圖是“專家號”探測器拍攝的火星大氣圖像數據。
“專家號”紫外譜儀成像（圖源：APOD）
圖1，藍色的是氫氣，可以直觀看出氫氣彌散在火星周圍，正逐漸被剝離。
圖2，綠色的是氧氣，氧氣分子質量較大，可以很好地固定在大氣中。
圖3，行星表面，可與1、2圖作對比。
圖4，三種圖的疊加。
注：本文為讓沒學過物理的同學得以看懂，有些地方做了簡化。
參考文獻
1. 劉玉鑫. 熱學. 北京大學出版社
2. 高崇伊. 行星大氣的金斯逃逸. 蘭州大學物理系
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