早上出门深吸一口新鲜空气,风一吹头发飘起来,突然冒个傻念头:这些围着地球转的大气,咋没顺着风飘去太空呢?太空里空空荡荡的,又没东西拦着,要是它们溜号了,咱们可就没氧气呼吸,连蓝天都见不着了。其实这背后不是靠单一力量硬留,而是一套超默契的组合操作,把这份空气外套稳稳锁在了身边。
要是把一杯水倒在太空中,水会瞬间变成小水珠飘走,但地球的大气却没这样。关键在于地球自带的引力抓手,像一双看不见的手,把绝大多数气体分子紧紧拽在身边。想挣脱这双手可不容易,得达到11.2千米每秒的速度,这差不多是民航客机速度的30倍。咱们身边的氢气分子,最快也就跑1.9千米每秒,连逃离门槛的五分之一都不到,更别说氧气、氮气这些重量级分子,根本没力气冲破引力的包围圈。
你摸过烧开水的壶嘴吗?靠近壶嘴的地方热气最浓,越往上越淡,大气的压强也像这样。地面附近气压最高,越往高空气压越低,这种从下到上的压强梯度,就像在和引力拔河,一拉一扯间刚好平衡。海平面的气压大概是101325帕斯卡,正是这个压力托住了上方的大气,不让它们被引力拽得往下沉,也不让它们没了约束往上飘。99%的空气质量都集中在离地50公里以内,相当于大部分空气都贴在地球表面,想飘远都没机会。
白天晒太阳时,你可能想不到太阳还在偷偷发力。它会不断喷发出高速带电粒子流,也就是太阳风,这些粒子跑得比火箭还快,要是直接撞向大气,用不了多久,大气就会像沙堆被风吹散一样,一点点被剥离。还好地球有个隐形的防护罩,全球性磁场。它能把太阳风里的带电粒子引向两极,这些粒子和大气碰撞,就形成了超美的极光。反观火星,因为没有这样的强磁场,过去的大气早被太阳风刮走大半,现在只剩稀薄一层,连液态水都留不住。
别以为大气是铁打的营盘,其实它也在悄悄换兵。每年大概有7.5万到10万吨的轻质气体,比如氢和氦,会慢慢逃去太空。但你不用慌,地球大气总质量有6000万亿吨,这点流失量就像从大海里舀走一勺水,根本不算啥。而且地球还在不停补货:火山喷发会释放二氧化碳、水蒸气,植物光合作用能把二氧化碳变成氧气,甚至地球还会悄悄捕获太空中的微量气体。这么一来,大气总量长期看基本没变化,一直维持着微妙的平衡。
原来我们每天习以为常的呼吸、抬头看到的蓝天,背后都藏着地球这么精密的守护系统。引力托底,大气自己找平衡,磁场挡下太空里的麻烦,再加上持续的补充,才让这片空气一直围着地球转。
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