地球上的空氣為什么不會流入太空呢?其實是會流入的,只不過我們目所能及的地方,空氣不會流失罷了。
地球是一個被大氣包裹的巖質(zhì)行星,而這層包裹我們的大氣就被我們稱之為地球的大氣圈。大氣圈是地球生態(tài)的重要保障,或者說是基礎所在,如果沒有大氣,動物便無法呼吸,如果沒有大氣,宇宙高能射線分分鐘就能將我們的DNA斬斷,如果沒有大氣,地球上就不可能有風雨雷電等自然現(xiàn)象,地球的水圈循環(huán)自然也就無法達成,總之,倘若沒有大氣,地球就會變?yōu)橐活w普通的巖質(zhì)行星,和我們所知的其它巖質(zhì)行星一樣一片死寂,沒有生機。
那么地球為什么能夠擁有大氣呢?地球大氣又為什么不會流失到太空之中呢?地球能夠擁有大氣,自然是因為地球的引力作用,而說地球大氣不會流失,則是完全錯誤的。
兩者之間的引力與距離的平方成反比,所以距離地球越遠,引力作用則越弱,在與地球距離足夠遠的地方,引力不再能將大氣分子牢牢束縛,于是少量的氣體分子便會散逸到宇宙之中。
會流入太空的只是高層大氣,而我們目所能及的地方,空氣并不會流失。地球的大氣結構從下往上可以分為對流層、平流層、中間層、電離層和外層五個部分,對流層是我們最為熟悉的部分,它的平均厚度約為12千米,所謂對流層,就是冷暖空氣對流的地方,地表的空氣由于日照而蒸騰上升,而高處的空氣則因為溫度降低而下落,于是冷暖空間交匯形成對流,接著各種天氣現(xiàn)象便出現(xiàn)了,我們?nèi)粘K姷娘L雨雷電皆出于此。對流層也是整個大氣圈層中密度最高的部分,占據(jù)了大氣總質(zhì)量的75%。
在對流層之上就是平流層了,這里不再有風雨雷電,終日天氣晴朗,大氣又上下對流改為水平移動,能夠阻擋紫外線保護地球生命的臭氧層就位于這里。
平流層之上是中間層,由于大氣密度的降低,這里的溫度開始變得寒冷。在中間層之上,由于受到太陽的照射,大氣全部處于電離的狀態(tài),這里就被稱為電離層。而電離層之上就是外層了,外層又稱為散逸層,通常指海拔800千米到3000千米的區(qū)域,散逸層顧名思義,就是大氣分子會散逸到太空之中的區(qū)域。雖然這里距離地球已經(jīng)十分遙遠,但大氣分子只會緩慢地散逸,并不會被太陽風大量地吹走,這全都有賴于地球磁場的保護。地球能夠擁有大氣,一方面是因為引力的作用,另一方面就是源于磁場的保護,二者可謂缺一不可。
在數(shù)千千米的高空,磁場也能發(fā)揮作用嗎?當然,地球磁場可以一直延伸到地表7萬千米以上,所以保護數(shù)千千米的大氣不成問題。
為什么磁場可以保護大氣呢?原因很簡單,所謂的太陽風實際上是高能帶電粒子流,而帶電粒子會順著磁力線流走,從而使得地球大氣免受太陽風的侵襲。既然地球高層大氣并不會大面積流失,只會少量散逸,那么它的流失速度又有多快呢?其實這個數(shù)字還是很嚇人的,地球高層大氣每天流失的量要以百噸來進行計算,而一年就會流失將近10萬噸。10萬噸這個數(shù)字雖然唬人,但架不住基數(shù)大,地球大氣的總質(zhì)量約為6000萬億噸,所以即便是成千上萬年也流失不了多少,更何況地球大氣可并非只出不進。
地球大氣的補充主要來自于兩個方面,外部和內(nèi)部。
地球高層大氣分子會因為引力不足而發(fā)生散逸,這些散逸的大氣分子并不會憑空消失,它們依舊會徘徊于地球軌道附近,在地球運動的過程中,會再次將部分氣體分子吸附,以此來彌補自身的流失。另一方面,地球上植物的光合作用以及地球內(nèi)部的地質(zhì)活動都會釋放出氣體,這就是地球大氣的內(nèi)部補充,其實算起來,地球大氣的補充速度比流失速度還要快。
所以說我們根本不需要擔心地球大氣會流失殆盡,我們唯一需要擔心的就是地球大氣的組成成分,縱觀地球的歷史,大氣成分始終處于不斷變化之中,而人類文明的高速發(fā)展又給大氣成分的變化增加了很多人為的影響,大氣圈是地球生態(tài)的重要基礎,保護大氣就是保護我們的未來。