平均每一分钟,地球的大气层就有180多公斤的空气逃逸到外太空,简单算一下就可以得出,地球每年会逃逸大约1亿公斤的空气。这样的数据不禁让人担心,这样下去地球的空气会不会越来越少,甚至不再适合我们生存了呢?今天我们就来探讨一下这个问题。
一个内部为真空的瓶子,如果我们把它的盖子打开,那么外部的空气马上就会以极快的速度涌入瓶内,这是我们常见的情形。看起来真空是可以“强力吸收空气”的,根据这样的认识,那么“地球的空气也会被大气层外的真空吸收”这种看法似乎也是合情合理。
但事实却不是这样,真正的原因是地球通过引力的作用,将大量的气体紧紧的吸引住了,从而形成了大气压,我们观察到的现象看起来是“真空吸收了空气”,而实际上却是“大气压将空气压进了瓶子”。因此真空并不会对空气产生吸引力,我们不用担心外太空的真空会源源不断地将地球的空气吸走。
地球大气层的主要成分是氮(约占78%)和氧(约占21%),这两种较重的元素是逃不出地球引力的控制的,能够逃逸的空气其成分绝大多数都是氢和氦,由于它们的质量很轻,地球的引力不能有效地束缚住它们,通常它们都会聚集大气层的最外层,在太阳风以及地球公转运动等等因素的影响下,它们就会不停的逃逸出去。
由此可见,我们只需要担心氢和氦会不会越来越少了。地球上的氦气通常都是地球内部的放射性元素衰变而形成的,氦又是惰性元素,它很难与其他元素形成化合物,所以大气层中氦气将很快逃逸。
那么地球上的氦会越来越少吗?答案是肯定的!正是因为氦的不可再生性,地球上的氦将会越来越少,最近就有科学家表示地球上的氦将在未来的几十年内完全消失,这的确让人感觉很遗憾。
大气层中的氢主要来自于水,地表的水会有极少的一部分被太阳辐射光解成氢和氧,同时大气层中的水蒸气还会有极少的一部分到达电离层,在这里它们也会被电离成氢和氧,其中氧被地球引力留下,而氢则会逃逸。这样看起来,地球上的水就会越来越少了,那么真会这样吗?我们接着看。
其实逃逸的氢的数量对于整个地球的水的总量来讲,其比例是极小的,就算一直持续下去,地球上的氢要全部逃逸的话,恐怕没有个几百亿年是不可能的。
而且由于氢是宇宙中丰度最高的元素,它在宇宙空间中广泛的存在,地球在进行公转运动的时候,会通过各种途径捕捉到很多氢元素,例如太阳风、陨石以及游离的氢元素等等,这样地球上的氢元素就会在一直范围内达到一个“收支平衡”。
总而言之,地球的引力将绝大部分的空气牢牢的束缚住了,而那些不能有效束缚的元素,地球又可以在星际空间中得到补充,因此我们完全不必担心地球的空气会越来越少。