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氫氣從地球大氣層逃逸到外太空?地球有朝一日會變成火星嗎?


菜菜葉菜菜葉地球是一個有著濃厚大氣層的岩質星球,我們人類和其他萬千生命物種就生活在地球的大氣層中,它是地球的最外圍部分,其厚度雖然沒有固定的...

- 2021年8月01日19時55分
- 科學文摘 / 菜菜葉1

菜菜葉1

地球是一個有著濃厚大氣層的岩質星球,我們人類和其他萬千生命物種就生活在地球的大氣層中,它是地球的最外圍部分,其厚度雖然沒有固定的說法,但是比較濃厚的部分至少有50公裏厚。

地球大氣層總質量高達6000萬億噸,約為地球總質量的百萬分之一,但實際上地球大氣層也時刻都在被太陽風剝離,因為太陽耀斑等噴發出來的太陽風速度非常快,可達每秒鐘500~1000公裏,這些太陽風在太陽系所在的宇宙空間中橫行無忌,雖然地球大氣層有磁場的保護,但是還是會有部分太陽風會吹拂到地球的大氣上,導致地球高層大氣中部分氣體(主要是電離狀態的氫和氦原子)被吹走。

地球的磁場就像一個盾牌,偏轉和改變太陽風進入的路線,就像岩石會阻擋水流一樣。太陽風中的粒子在地球的周圍流過,並慢慢地聚集在一起,形成一個細長的尾巴(稱為磁尾),其中包含等離子體和相互作用的磁場線。
然而,地球的磁層屏蔽確實有它的弱點。

在地球的兩極,磁力線是開放的,就像標准條形磁鐵一樣(這些位置被稱為極尖)。這裏太陽風粒子可以向內朝向地球,充滿能量粒子的磁氣圈。
正如粒子可以沿著這些開放的極線向內移動一樣,粒子也可以向外移動。

雖然地球這個大胖子足夠大,萬有引力能牢牢抓住厚厚的大氣層,正是這一層“棉被”,給了地球生命誕生、進化,並最終走向繁榮。但這層寶貴的大氣,卻每分鐘都在逃逸。

總的來說,每秒鐘大約有1公斤的物質從地球的大氣中逸出,相當於每天90噸。僅挑出冷離子(輕氫離子,逃逸所需能量較少,因此在磁層中能量較低),逃逸質量每年總計數千噸。

地球雖然每分鐘都在發生氣體逃逸現象,但是地球是不會像火星那樣變得空氣稀薄的。為什麼呢?

不管每分鐘有多少磅的氫氣從地球的大氣層逃逸到外太空,這是很正常的。氫氣是宇宙當中最輕的氣體,它的密度只有0.0899克/升。雖然地球的質量也非常的大,但是引力還是無法阻止地球上的氫氣發生逃逸的。

因此在地球大氣層中,氫氣的含量是十分低的,只有大氣層總量的百萬分之一。即使是這樣地球上的氫氣也是有補充的。水在地球上是非常豐富的。地球上的水會在特定的情況下被分解產生部分氫氣。

地球是一顆充滿生命力的星球。地球上的活躍的板塊運動每天都會從地球內部排出大量的氣體;地球上的生命活動每天也會產生大量的氣體補充到大氣層當中。因此地球上大氣總量整體上保持平衡,不存在空氣越來越稀薄的問題。

另外,地球大氣在未來的很長的時間內會保持穩定的。地球要比火星存在很多優勢可以保住濃厚的大氣層。


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