每年10万吨,地球被吸走的大气去哪儿了?为什么没有变薄?
地球的大气层是从什么时候开始有的呢?它是一直存在不变的吗?
有没有人一样,早先以为实现有了地球,再有大气层的?好吧!可能只有我一个。或许我们没有深究过大气层的诞生时间,但是这里想要提到一点的是: (地球)大气层的形成几乎额和地球诞生的时间一致,如果笼统算作宇宙的大气的话,时间可能更早。
原始的"大气"大约在50亿年前就已经开始形成,就是最早期的星云。
在宇宙大爆炸后,产生的第一批原子元素元素最多的就是氢和氦,当地球开始形成时,这些元素也就跟着一起构成了初始的大气层, 并且不完全停留于表面,还有一些元素在地球还只是一团相对松散的物质构成时,就和它们一起渗透到地底,最后因为地球的引力作用不断被压缩排挤,最后逃逸到太空,成为大气层的一部分。
大气层为地球生命的诞生创造了必要的条件,太空和宇宙辐射都被拦截在外,又为地球带来温室效应,保持温度相对稳定与平衡。
因为地球引力的影响,这层大气始终包裹在地球外层,就像是一件轻纱,但据科学家估计,实际上的大气层总质量达到6000万亿吨,并维持了数十亿年。
但是,科学家们发现, 地球上每年都会有10万吨左右的大气层被吸走,并且是和大气层的形成时间一样,是一直存在的现象。 为什么大气层被吸走了那么多"成员",依然没有变薄?是什么在提供补给?
"逃跑"的大气层
地球上的大气层为什么会被"吸"走?其实与其说大气是被吸走的,更不如说是大气的"自我逃逸"。
从化学成分上来说, 大气层的构成元素主要是氮(占比约78%),其次才是氧(约21%), 再其次就是一些惰性气体和水蒸气、二氧化碳、甲烷等。 在微观角度上,大气层的变化过程就是分子的运动过程。
在 太阳风 的作用下,这种运动过程会加剧,然后 从大气层中剥离,每年"逃逸"的大气成分大约有10万吨。
我们可以这样理解,就是地球的大气层随时随地都有离开队伍的成员。 这些"掉队"的大气去哪里了呢?
随着太阳风产生的粒子活动,大气的基本构成元素会被带到太空的各个角落,成为太空中密度极低的物质存在,说不定会在某个地方被某个具有引力的物质(天体、星云等都有可能)重新捕捉,成为其队伍中的一员。
但是数十亿年来,地球的大气层天天都在被迫减少, 为什么大气层没有变薄甚至消散? 前面已经提到,地球自身的引力作用将大气层束缚在地表,不能轻易"逃跑"。除此之外, 大气层另有其它方式实现自我补给。
大气补给
地球的质量足够大,其产生的引力完全有能力锁住足量的大气层,使它们成为在一定范围内相对集中的"软壳",包裹整个地球。
这层"软壳"也成为了保护地球物质的盔甲, 温度、辐射、生命活动都在它的掌控之下, 同时地球的成员也会针对这样周到的保护给予相应的回报。
比如 植物通过不断的呼吸作用产生氧气和其他物质活动(比如人类活动、火山喷发和动物遗骸)产生的二氧化碳、二氧化硫、甲烷和其它气体,还有这种物质蒸发(如海洋水蒸气等), 都会成为接近地表的大气层中的一员,加固这件"软壳"的结构。
同时, 路过的彗星 也是地球索取的对象, 它所携带的气体会被地球捕捉,将这些外来客纳入自己的版图。
再有就是上面提到的太阳风的粒子,当这个高能带电粒子来到地球时,会带走部分外层的大气,但这份"白拿"的代价就是也会 有一部分太阳风粒子被地球的引力捕捉,反而成为滞留在地球的成员,就像是"交换生"一样的存在。 这当中的"交战"我们可以参考一下地球上产生的极光,这就是太阳风和地球大气层粒子碰撞产生效应。
我们可以这样想象: 地球外层的大气层受到太空中其它物质活动的干扰,会随着它们粒子运动消散,但是地球也会捕捉它们成员,互相"策反",同时内部也会有很多物质提供气体补给,将消散的大气重新补上。
这样就达成了一个 消散和补给之间的动态平衡, 甚至 很多时候补给会远大于消散的量。
因此, 地球的大气层并不会因为太空长期不变的明目张胆的"拿"而变得稀少甚至消失。地球上的大气层始终都保持着一个稳定的状态,对于地球生命来说是一件相当完美的事情。
拓展思考-臭氧层
上面提到了大气层消散与补给,这里就想到多年前常说的 臭氧层被破坏 的相关事情。虽然总的大气构成上,臭氧的占比并不高,但是对于人类来说却也相当重要。
它 是地球大气层中吸收太阳光辐射中有害短波的重要构成部分,可以防止生命受到紫外线的伤害。
我们可以思考讨论一下: 在以前,我们常会听说臭氧被破坏产生空洞的相关事情与影响,甚至还编写进了教科书,但是近几年却很少提到了。这是为什么呢?
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