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地球之所以诞生生命 ， 在基础环境条件方面除了处于太阳系的宜居带、存在液态水、拥有适宜的磁场之外 ， 其外层包裹着一层比较浓密的大气层也是其中的一个必备要素 。 有大气层的存在 ， 既可以为地球上形成碳氧循环提供物质基础和演化空间 ， 同时也使大量来自地外空间小行星和彗星在大气层中燃烧殆尽 ， 从而为地球的稳定以及生命体的形成提供了安全的保障 。
由于气体也是一种流体 ， 它无论是在容器中 ， 还是处在地球外围的空间中 ， 都会产生相应的气压 ， 其中近地面的空气压力较大 ， 随着高度的上升空气密度逐渐变小 ， 气压也相应减小 。 但与太空的近乎真空相比 ， 地球大气层中的气压还是相当大的 。 大家知道 ， 如果我们在两个容器中盛放不同压力的气体 ， 如果将容器连通 ， 那么气体将会从高压容器向低压容器流动 ， 最后达到二者的平衡 ， 那么为何地球上的大气没有向气压更低的太空扩散呢？
在这里就不得不提万有引力 ， 这也是大家都自然会想到的问题 。 因为地球本身是一个大质量的行星 ， 按照广义相对论 ， 凡是有质量的物体 ， 其对周围时空就会造成弯曲现象 ， 其它物体在这个弯曲的时空里 ， 按照引力场方程表述的规律那样 ， 会沿着一条测地线进行运行 ， 物体的质量越大 ， 对周围时空的弯曲程度就越明显 ， 其它物体在测地线中的环绕速度也越快 ， 也越接近引力源中心 。 广义相对论解释了万有引力产生的原因 ， 从根本上揭示了物体在空间中的运动形式 。 作为地球外围的大气层 ， 同样也遵守着这个规律 ， 也无时无刻不在受到来自地球质心的万有引力 。
按照万有引力公式 ， 同样的物体 ， 其距离地球表面越近 ， 所受到的地球引力就会越大 ， 大气层中的气体虽然看不见、摸不着 ， 但是其从整体上来看 ， 质量也是非常庞大的 ， 据科学家们测算 ， 地球上的大气层总质量可以达到5*10^15吨 ， 约占地球总质量的千分之一 ， 在地球的表面 ， 大气层所提供的气压 ， 相当于每平方厘米的面积有1万牛顿 ， 即1个标准大气压 。 然而 ， 随着大气层高度的上升 ， 气体分子与地球质心的距离逐渐被拉大 ， 那么其受到的地球引力数值就会明显衰减 ， 因此气体密度呈现越往上就越小的状态 。
地球的大气层根据气体密度不同以及气体呈现的物理性质 ， 从下往上依次分为对流层、平流层、中间层和热层 ， 其中对流层的高度仅有12公里左右 ， 与整个大层的厚度近1000公里相比实在是太过于微小 ， 但是对流层中的气体分子总量却可以占到整个大气层中的80%以上 。 另外 ， 在对流层的上方平流层中 ， 也几乎聚集了剩余大气分子总量的90%以上 。 再往上的中间层、热层和散逸层中空气已经非常稀薄了 ， 特别是散逸层 ， 在太阳高能粒子的冲击下 ， 呈现的是高度电离的状态 ， 稀薄的气体所组成的是等离子体状态 ， 温度可以达到1500摄氏度 ， 气体分子的内能非常大 ， 具有较大的几率可以突破地球引力的束缚 ， 最终扩散到宇宙空间中 。
通过上面的分析 ， 我们可以很容易地得到两个结论 ， 第一是地球的大气层并不是均匀的 ， 其密度会随着高度的提升而逐渐减小 ， 实际上当到达散逸层的外围时 ， 气体分子的密度已经非常稀薄了 ， 几乎接近太空的环境 ， 因此地球的大气层与外太空根本没有明显的界限 。
第二 ， 处于大气层最外围的气体分子 ， 是处于高电离化、高能量化的状态 ， 其运动能力明显要比近地面的空气分子强大得多 ， 有较大的概率会逃逸到外太空环境中 。 据科学家们测算 ， 地球大气层每年都会向外太空输送几十万吨的大气 。 所以问题中的地球大气层不向外太空扩散是不准确的 。
那么 ， 为什么地球自诞生以后的40多亿年里 ， 大气层没有扩散消失呢？一方面 ， 是大气层向外扩散的总量占比实在是太过于微小 ， 因为散逸层的气体密度本来就非常小 ， 能够扩散逃逸的 ， 与地球大气层总量相比仅是极小极小一部分 。 与此同时 ， 地球由于其强大的引力 ， 还会每时每刻从外太空中将一些非常稀薄的游离气体 ， 拉回到大气层中 。 另外 ， 来自地球内部的地质运动 ， 比如地震和火山喷发 ， 也会将一部分来自地球内部的气体物质带到大气层中 ， 因此 ， 从大气层的输出和输入总量上达到了一种动态的平衡 。
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