自然科普:地球大氣每年損失約10萬噸,大氣會不會耗光?
來源:科學信仰
發布時間:2021-04-25
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地球是一顆生機盎然的星球,而這一片生機勃勃的景象是很多因素共同作用的結果,為(wei) 了能夠讓地球安心孕育生命,它被安放在了一個(ge) 與(yu) 太陽不遠不近的位置,又被套上了一層又一層的保護罩,而其中的一層就被我們(men) 稱之為(wei) 大氣。

大氣其實是一個(ge) 廣義(yi) 的概念,每當提起大氣,我們(men) 總會(hui) 想到飄浮在我們(men) 頭頂的雲(yun) 層,但其實大氣不僅(jin) 在我們(men) 的頭頂,也在我們(men) 的身邊。地球是一顆岩質行星,而在其岩質表麵之外,就是包裹它的大氣,我們(men) 以及地球所有的生命形式就生活在這片大氣之中。對於(yu) 生命體(ti) 而言,大氣最直接的作用就是為(wei) 我們(men) 提供呼吸的保證,但它的作用卻遠不止如此。地球所有的能量都源自於(yu) 太陽,如果沒有太陽,生命就不可能在地球上萌發,但太陽光過於(yu) 耀目了,陽光中的紫外線輻射是任何生命都難以承受的,所以生命體(ti) 需要一個(ge) 能夠抵禦紫外線的保護罩,它就是大氣。

宇宙是一個(ge) 充滿了危險的地方,除了太陽所發射的紫外線輻射,還有各種宇宙射線,若不是大氣幫我們(men) 擋住了這一切,地球必定一片死寂。

如果說太陽紫外線和宇宙射線是魔法攻擊,那麽(me) 小行星的撞擊就是物理攻擊了。在銀河係之中,太陽係所處的位置還是相對安全的,外加上木星這種大質量行星的保護,地球很少會(hui) 遭遇大質量小行星的撞擊,但來自宇宙的小朋友卻時常造訪。在宇宙空間中,遊離著很多體(ti) 積非常小的行星碎片,它們(men) 經常會(hui) 因為(wei) 地球引力的影響而墜入其中,隻不過,它們(men) 在與(yu) 地球大氣高速的摩擦過程中被消耗殆盡了,有一些體(ti) 積稍大的,也被磨成了小石塊。

如果地球沒有大氣,那麽(me) “天降石塊”這種事很可能就會(hui) 成為(wei) 家常便飯。

不過地球擁有大氣,所以無論是來自宇宙的魔法攻擊還是物理攻擊,都無法威脅到地球生命的安全,那麽(me) 這為(wei) 地球生命提供保護的大氣到底有多少呢?從(cong) 狹義(yi) 的角度來講,通常認為(wei) 地球大氣厚達50公裏,但地球的引力範圍遠不止如此,通過衛星觀測發現,在距離地表63萬(wan) 公裏的地方,仍然存在微量的大氣分子,所以從(cong) 廣義(yi) 的角度來看,也可以認為(wei) 地球大氣厚達63萬(wan) 公裏,而這些大氣的總質量超過了6000萬(wan) 億(yi) 噸。

看來,氣體(ti) 雖輕,但由於(yu) 地球大氣總量龐大,所以質量還是相當可觀的。那麽(me) 這些氣體(ti) 會(hui) 不會(hui) 離開地球呢?這些氣體(ti) 分子都被地球引力所束縛,如果沒有外力幹擾的話,是不會(hui) 離地球而去的,但宇宙中就是偏偏存在著幹擾的外力。

太陽會(hui) 射出一種超聲速等離子體(ti) 帶電粒子流,我們(men) 稱其為(wei) 太陽風。

太陽風可謂是又快又猛,而地球與(yu) 太陽之間的距離僅(jin) 為(wei) 1.5億(yi) 公裏,在如此近的距離上,強烈的太陽風很容易就能夠將地球大氣吹散,不過好在地球擁有磁場,磁場保護了大氣免受太陽風吹散。如此說來,地球大氣是不是就不會(hui) 發生耗損了呢?並不是。

地球大氣雖然擁有磁場的保護,但太陽風實在是太猛烈了,所以在地球的高層大氣之中,仍然會(hui) 有部分氣體(ti) 被吹走。此外,我們(men) 也說過了,從(cong) 廣義(yi) 的角度上來講,地球大氣可以追溯到地表63萬(wan) 公裏以上,從(cong) 這個(ge) 角度來看,月球都位於(yu) 地球大氣之中,而這些稀薄的高層大氣,即使沒有太陽風的吹拂,也會(hui) 發生自行散逸,因此地球大氣還是會(hui) 減少的。

每年地球大氣會(hui) 消散多少呢?目前很難得出非常精確的結論,不過科學家計算認為(wei) ,地球大氣每年會(hui) 消散超過10萬(wan) 噸。

10萬(wan) 噸,對於(yu) 6000萬(wan) 億(yi) 噸的地球大氣而言,並不算多,但畢竟太陽和地球的存續期還很長,有朝一日地球大氣會(hui) 不會(hui) 徹底消失呢?這是不用擔心的,地球大氣雖然會(hui) 消散,但也會(hui) 得到補充,很多氣體(ti) 分子雖然自行散逸離開了地球,但仍位於(yu) 地球軌道附近,在地球運行的過程中會(hui) 重新吸附這些氣體(ti) 。

除了外部吸附以外,地球內(nei) 部也會(hui) 製造氣體(ti) ,比如在地殼運動過程中,地球內(nei) 部的二氧化碳和二氧化硫等氣體(ti) 會(hui) 隨著火山等地質活動進入到大氣之中,而地球上的生命活動也會(hui) 產(chan) 生包括二氧化碳、氧氣在內(nei) 的很多種不同的氣體(ti) ,所以地球大氣就在這樣的補充與(yu) 消散中實現了平衡,除非地球磁場消失,否則地球大氣是不會(hui) 耗盡的。


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