為什麼太空中的真空環境沒有把地球的空氣吸走?

2020-12-20 魅力科學君

在日常生活中,當我們把一個足夠堅固的空瓶子裡的空氣抽走一些後,就在瓶子的內部營造出了一個類似真空的環境,在這種情況下,我們會感覺到這個瓶子的瓶口會產生強大的吸力,由此似乎可以推測出,真空會強力吸收空氣。

根據這個結論來進一步推測,所謂的太空是指距離地球表面足夠高的空間,可以粗略地認為太空就是真空環境。那麼為什麼太空中的真空環境沒有把地球的空氣吸走呢?

其實以上推測出的結論是錯誤的,事實上,被抽走空氣空瓶子並沒有強力吸收空氣,而空氣之所以頑強地往空瓶子裡跑,其實是因為地球的大氣壓力。

大家都知道,地球被一層厚厚的空氣包裹著,所有的生命都在地球大氣層的庇護之下。地球的空氣是一種混合氣體,它主要由氮氣(78.1%)、氧氣(20.9%)、氬氣(0.93%)、以及少量的二氧化碳、水蒸氣和其他稀有氣體組成。

雖然這些氣體性質不一,但是它們都有一個共同的特徵,那就是它們都具有質量,根據牛頓的萬有引力定律,凡是有質量的物體都會受到引力影響,正是因為如此,地球才能通過自身強大的引力將空氣束縛在自己周圍,與時同時,這些空氣就會對地球表面產生一定的壓力,這被稱之為大氣壓。

一個標準的大氣壓為760毫米汞柱(1.013 x 10^5 Pa),在地球表面,這大約相當於每平方釐米承受1.0336公斤。這看上去很恐怖,但實際上在大多數的情況下,這種壓力在各個方向都是相等的,而地球上的生物早就適應了這種壓力,失去了大氣壓反而才會出大問題。

關於大氣壓的真實存在,實際上有一個很明顯的例子,比如說有一個不堅固的空瓶子,例如空礦泉水瓶子,我們將瓶子裡的空氣抽走後,它就會因為內部失去了與外部大氣壓平衡的壓力而被壓扁。

正常情況下,因為空瓶子裡充滿了空氣,所以它的內外所受到的大氣壓是相等的,而當我們將空瓶子裡的空氣抽走後,它內部就失去了大氣壓,在這種情況下,外部的空氣就會在大氣壓的作用下向瓶子內流動,從而造成給我們造成一種空氣被真空強力吸收的假象。

知道了真空其實根本就沒有吸收空氣的能力後,這個問題的答案也就清清楚楚的了。順便講一下,雖然太空中的真空環境不會把地球的空氣吸走,但是由於太陽風的侵襲,地球的大氣層每年都會損失差不多10萬噸的空氣(基本上是氫氣和氦氣)。

不過由於氫和氦是宇宙中最常見的元素,地球在宇宙空間中運動的時候,會時不時地捕捉到這些氣體,與此同時,一些墜入地球大氣層小型天體也會給地球帶來一些補充,所以地球的空氣總量會保持一個動態的平衡。

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