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大气是地球生物赖以生存的条件 , 也是地球作为独一一颗存在性命的星球最特别的一点 。 曾有研讨发明地球大气的规模并不只局限在地球表面 , 它们乃至还在距离高空63万千米的处所呈现 , 这是因为太阳风在吹走它们 。 研讨发明地球大气每一年被吸走10万吨 , 但为何大气层没有显著变薄?
地球的质量是相当稳定的 , 即使是发射到地球轨道上的卫星和火箭 , 最终会因为地球引力坠落 。
地球最大的质量损失来自逃逸的氢和氦 , 地球每秒钟失去大约3公斤的氢 , 氢和氦分别以每年95000吨和1600吨的速度逃逸 , 这些元素太轻 , 无法被地球的重力锁住在地球 , 往往会逃逸到太空中 。
几十亿年来大气层没有因此变薄主要有两个原因 。
首先 , 与地球大气层的总质量相比 , 这点损失并不算什么 , 地球大气层质量虽然只有地球质量的百万分之一 , 但总质量也是一个非常巨大的数字 , 约为5.5千万亿吨 。
其次 , 氢气本身只占空气成分的比例只有0.0001% , 即使全部失去 , 也几乎不会影响大气层 , 此外地球上氢的储备丰富 , 以现在氢的逃逸速度 , 地球所有的氢元素被耗尽需要数万亿年的时间 , 而地球寿命也就只有50亿年左右 , 所以即使等到太阳变成红巨星的时候 , 这些逃逸的氢和氦也不会对大气层有什么影响 。
另一方面 , 氦则是另一回事 , 它虽然占大气体积的0.00052% , 但它主要是从天然气中通过一种叫做分馏的方法获得的 , 考虑到氦对象核磁共振扫描仪这样的设备至关重要 , 同时被用于冷却超导磁体 , 因此氦在地球上越来越少了 。 事实上 , 有美国科学家曾反对美国政府在2015年之前以极低价格出售氦储备的决定 。
除了氢和还 , 科学家现在还知道 , 地球大气每天还会损失大量氧气 , 氧气流出事件被称为“气体喷泉” , 是在极光活动期间从地球逃逸出来的 。 在极地地区的地球磁场的弱点区域就像一个漏斗 , 把猛烈的太阳风引到大气层顶部 , 这就导致了极光的出现 , 并将大气中的气体以极光喷泉的形式蒸发到太空中 。 在这些极光中 , 地球大气中所损失的氧气也是微乎其微的 , 而且光合作用有助于恢复氧气 。
因此 , 地球的大气层不会很快消失 , 至少要等到太阳变成红巨星的50亿年之后 , 那时 , 膨胀的太阳会把地球大气层蒸发得无影无踪 。
【宇宙每年“吸走”地球10万吨大气,为何至今不见大气层变薄?】当然 , 地球也不是光失去质量 。 天文学家估计 , 地球每年以宇宙尘埃的形式获得约4万吨的质量 。 宇宙尘埃是太阳系形成初期的微小岩石、金属和其他碎片 。
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