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?