地球上的空氣為什么不會(huì)流入太空呢?其實(shí)是會(huì)流入的,只不過我們目所能及的地方,空氣不會(huì)流失罷了。
地球是一個(gè)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(chǔ)所在,如果沒有大氣,動(dòng)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?cái)?,如果沒有大氣,地球上就不可能有風(fēng)雨雷電等自然現(xiàn)象,地球的水圈循環(huán)自然也就無法達(dá)成,總之,倘若沒有大氣,地球就會(huì)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(jī)。
那么地球?yàn)槭裁茨軌驌碛写髿饽??地球大氣又為什么不?huì)流失到太空之中呢?地球能夠擁有大氣,自然是因?yàn)榈厍虻囊ψ饔?,而說地球大氣不會(huì)流失,則是完全錯(cuò)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(yuǎn),引力作用則越弱,在與地球距離足夠遠(yuǎn)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(huì)散逸到宇宙之中。
會(huì)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(huì)流失。地球的大氣結(jié)構(gòu)從下往上可以分為對(duì)流層、平流層、中間層、電離層和外層五個(gè)部分,對(duì)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(duì)流層,就是冷暖空氣對(duì)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?yàn)闇囟冉档投侣洌谑抢渑臻g交匯形成對(duì)流,接著各種天氣現(xiàn)象便出現(xiàn)了,我們?nèi)粘K姷娘L(fēng)雨雷電皆出于此。對(duì)流層也是整個(gè)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(duì)流層之上就是平流層了,這里不再有風(fēng)雨雷電,終日天氣晴朗,大氣又上下對(duì)流改為水平移動(dòng),能夠阻擋紫外線保護(hù)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(yáng)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(huì)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(yuǎn),但大氣分子只會(huì)緩慢地散逸,并不會(huì)被太陽(yáng)風(fēng)大量地吹走,這全都有賴于地球磁場(chǎng)的保護(hù)。地球能夠擁有大氣,一方面是因?yàn)橐Φ淖饔?,另一方面就是源于磁?chǎng)的保護(hù),二者可謂缺一不可。
在數(shù)千千米的高空,磁場(chǎng)也能發(fā)揮作用嗎?當(dāng)然,地球磁場(chǎng)可以一直延伸到地表7萬千米以上,所以保護(hù)數(shù)千千米的大氣不成問題。
為什么磁場(chǎng)可以保護(hù)大氣呢?原因很簡(jiǎn)單,所謂的太陽(yáng)風(fēng)實(shí)際上是高能帶電粒子流,而帶電粒子會(huì)順著磁力線流走,從而使得地球大氣免受太陽(yáng)風(fēng)的侵襲。既然地球高層大氣并不會(huì)大面積流失,只會(huì)少量散逸,那么它的流失速度又有多快呢?其實(shí)這個(gè)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(jìn)行計(jì)算,而一年就會(huì)流失將近10萬噸。10萬噸這個(gè)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(jìn)。
地球大氣的補(bǔ)充主要來自于兩個(gè)方面,外部和內(nèi)部。
地球高層大氣分子會(huì)因?yàn)橐Σ蛔愣l(fā)生散逸,這些散逸的大氣分子并不會(huì)憑空消失,它們依舊會(huì)徘徊于地球軌道附近,在地球運(yùn)動(dòng)的過程中,會(huì)再次將部分氣體分子吸附,以此來彌補(bǔ)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(dòng)都會(huì)釋放出氣體,這就是地球大氣的內(nèi)部補(bǔ)充,其實(shí)算起來,地球大氣的補(bǔ)充速度比流失速度還要快。
所以說我們根本不需要擔(dān)心地球大氣會(huì)流失殆盡,我們唯一需要擔(dān)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(chǔ),保護(hù)大氣就是保護(hù)我們的未來。
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