地球每年被太空“吸走”10万吨大气层。为什么到目前为止大气还没有变得稀薄?...大气和液态水适宜生命存在。以我们的地球为例,如果没有以上任何一个先决条件,人类就不可能在地球上出现和生存。然而,很多人不知道的是,看似稳定的地球外部条件,却在不断变化。
很多人都知道大气层的重要性,但很少有人知道,外层空间每年要“吸走”地球近10万吨的大气层。自诞生以来,这种状态甚至持续了数十亿年。那么,为什么我们到目前为止还没有看到大气层变薄?这么长时间的积累,气息早就应该消失了。其实,这主要是因为大气处于动态平衡状态。
气氛
气氛又叫气氛。空气,正如今天人们所说的那样,实际上是大气的一部分。值得一提的是,早在46亿年前地球刚形成时,就已经出现了大气层。经过初级大气和次级大气的复杂演化,这就是今天非常稳定的大气。
大气层主要分为三层:对流层、平流层和中间层。但除此之外,在外层空间其实还有外层电离层电离层和外逸层外逸层。宇宙每年吸走的10万吨大气层,基本上就是从外逸层吸收。当然,每一层的不同功能其实都是保证我们人类活动不可或缺的重要因素。
首先是对流层,也就是天气变化层。我们今天经历的所有天气都是由对流层的变化形成的。气象站想要
提前预测接下来的天气变化,主要是通过气象层的观测来寻找答案。
举个简单的例子,对于风、霜、雨、雪这样的变化,科学家们只需要就可以观测到某区域12公里以上对流层大气密度的变化了能够知道。借助“预报”天气,人类可以及时做出调整和反应,确保日常生活不会受到任何影响。
其次是平流层,大气的密度和质量都远小于对流层。但论重要性,平流层绝对不逊色于对流层。要知道,如果没有平流层的保护,当太阳光线直接打在地球表面时,我们人类难免会因为过度吸收紫外线而受到伤害。幸运的是,平流层厚厚的臭氧层帮助我们成功降低了这种危害。
最后,大气层分为三层,中间层、电离层和扩散层。与前两层相比,这三层似乎有些微不足道,但实际上,没有这三层大气层抵御空间环境的侵袭,前两层大气层的形成是不可能的。
就像我们修高速公路一样。没有路基的支撑,哪来的路面?不仅如此,在中间层和电离层,由于磁层与太阳风带电高能粒子的碰撞,地球两极都会出现极光现象。话不多说,相信大家也能想象到极光的绚烂。
了解了大气层的基本构成之后,我们就可以思考为什么大气层至今没有变得稀薄。不仅如此,既然大气层受到地球引力的影响,环绕着近地空间,那么是什么原因导致大气层迷失在宇宙之中呢?虽然和地球大气层的总质量相比,每年10万吨的量显得微不足道,但只要时间足够,大气层肯定会被消耗殆尽。
逃脱脱衣
其实问题的答案早就写在了大气的命名中。逸散层,顾名思义,就是散逸和逃逸的大气层。这一层无论是含气量、密度还是质量,都远低于其他层。特别是与对流层相比,外逸层“轻如鸿毛”。
在这种情况下,外逸层必然会从地球逸出,从地球向太空辐射。这一点其实很好理解。以我们生活中常见的气球为例。因为重力大于空气向上的浮力,所以普通的气球只能下沉,不能上升。但是如果是氢气球,结果就和正好相反。
在逃逸层就是这种情况,由于气体的密度和质量都比较低,所以不可能沉到下面的层中。另外,距离地球表面太远,地球所能给予的引力已经不能满足部分气体的离去,所以会被太空吸收。
此外,太空中来自太阳和宇宙的高能辐射,也会引导这部分气体远离地球表面。大家应该知道,在中层和电离层,主要是高能粒子。而这些高能粒子恰恰是最容易受到高能辐射的影响的。
当距离地球表面足够近时,高能粒子即使因重力影响而产生高能辐射而相应移动,也很难离开地球。但如果距离地球表面太远,那么在辐射的影响下,气体分子运动的速度会加快,气体会逐渐离开地球进入太空。
正是因为这两个原因,据说宇宙每年从地球上“吸走”大约10万吨的大气层。那为什么地球的大气层还不稀疏?其实这也主要是因为地球内部和太空外部两个原因。在双方的共同加持下,气氛的量与质都会达到平衡,气氛自然不会变得稀疏。
内循环
首先是来自地球内部的支持。我们都知道植物的光合作用就是将二氧化碳和水合成有机物并释放出氧气。我们人类和各种动物吸收氧气并呼出二氧化碳。也恰好是不同生物之间不同的生存方式和消耗方式,让大气层处于的平衡状态。
有人会问,地表生物的平衡与近地空间大气层有什么关系?这个要看大气中含量的比例。很多人都知道对流层的存在和重要性,但并不清楚对流层在大气中到底占了多少比例。事实上,对流层集中了至少四分之三的空气质量和90%以上的水汽质量。
就对流层而言,在大气中的整个质量比是无可替代的。此外,平流层、中间层和电离层的各自的比例远大于外逸层的。从这一点可以看出,只要大气中的对流层层数能够平衡,散逸层的损失真的是微不足道的。
当然,千里堤塌于蚁巢。外逸层所占比例虽小,但不容忽视。那么地球内部的能源供应是从哪里来的呢?
除了生物本身的碳氧平衡,生物活动、海洋蒸发、火山喷发等,都为大气提供支持。也正因如此,我们才不会感觉到任何明显的气氛变化。
外供
其次是地球外的“大气”补给,主要来源于外层空间所含的微量气体和地球释放的彗星、陨石等气氛气体。
你们要知道,地球不是静止的,它一直在围绕太阳公转,运动速度超过每小时10万公里。在地球轨道上,任何空间物体都可能对地球构成威胁。据研究数据显示,地球每天要受到超过100吨来自太空的粒子的轰击。
只是与我们的想象不同,这些物件大多只有鹅卵石那么大。正因为如此,当它们以极高的速度冲向地球时,会在大气层中迅速燃烧殆尽。如果在夜间观察到这种燃烧现象,由于距离较远,很容易与流星相混淆。而在这个过程中,这些物体所携带的气体,也会补充到大气中。
磁场保护
值得一提的是,地球的磁场除了补充地球内部和外部空间外,还维持着地球大气层的稳定。地球磁场时刻在变化,磁场内部有一条相对均匀的磁力运动轨迹,人类称之为磁力线。正是这些磁力线的存在,阻止了大气层直接被太阳风“吹”走。
很早以前,科学家们就检测到太阳风的存在,它主要是太阳日冕喷出的高温高速粒子流。当这股粒子流到达地球时,也会伴随着足够强度的磁场。如果没有地球磁场的阻力,大气层在太阳风的席卷下根本无法保持稳定。
我们可以通过城墙的对比来理解,当太阳风袭来时,地球磁场会迫使太阳风绕地球一圈,继续运动。在这种情况下,恰好形成了被太阳风包围的磁场。在这个空间里,外逸层下的大气层是非常安全的,而又因为外逸层直接与太阳风接触,必然会“牺牲”一部分大气层。
科学家们还没有想出什么办法来解决这种想象。一方面,是因为这种损失对于地球大气总量来说是微不足道的。另一方面是因为这项技术实现的的难度太高了。毕竟在65000公里的高空保护大气层,完全就是天方夜谭
但即便如此,科学家们仍在试图弄清楚磁场与大气层之间的变化量和关系。温室效应让无数人无比紧张的温室效应其实是大气中气体质量比的变化。
如果宇宙能够选择性地吸收大气层,那么温室效应的问题就可以迎刃而解了吗?只是实现起来的难度绝对超乎常人的想象。没有人知道人类要多久才能真正掌握大气层的变化。
结语
其实,在当代科学研究中,除了研究和探索更符合客观真理的定理和现象外,最重要的是如何让人类能够长寿。。科幻作家刘慈欣曾说过:“把时间给文明,不给文明”。我们所做的一切,都是为了在岁月里
填满文明,而不是自私地想着如何让文明像常青树一样永远存在。
根据科学家们的推测,也许在数十亿年后,大气层也会随着时间的推移而消失。但那个时候,也许人类文明已经发展到我们现代人无法想象的高度,人类再也不用担心大气问题了。只是在这些美好的愿望发生之前,我们依然不能放松警惕。另外,既然发现了问题的存在,自然有必要进行研究。
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