編者按：通過人類宇宙探索我們可以知道，外太空基本上處於一種真空狀態；而我們也知道真空包裝的容器被打開就有氣體擴散進去，所以按照理論，有真空的地方就會有氣體擴散進去，所以地球表面的氣體會不會擴散到星際空間去，照此來想，總有一天我們的大氣層會全部逃逸出去，地球就會缺少大氣的保護，人類也就無法繼續在地球生存，本文與大家一起探秘一下。
地球上的水和空氣會不會擴散出去
星際空間是不是真空
1、星際空間存在著星際物質
在我們通常的觀念當中，認為星際空間是虛空的，沒有任何物質，這裡是黑暗寂靜的真空，當然這只是一種大致的描述和認識。星際空間的確是黑暗的，沒有物質反光，但距離真正的「真空」還是有差別的，在星際空間氣體非常的稀薄，也存在著一些物質，這些物質包括星際氣體、塵埃和粒子流等，人們把它們叫做「星際物質」。
星際空間基本處於真空狀態
2、星際物質的組成
星際物質中主要由星際氣體存在，星際氣體主要成分為氫和氦兩種元素構成，星際物質的組成元素和恆星的成分是一樣的。這些星際氣體都是從宇宙中的各個星球逃逸出來的氣體，在星際空間進行遊蕩，隨著時間和空間的變換，在引力作用下，某些地方的氣體和塵埃可能相互吸引而密集起來，形成雲霧狀。人們形象地把它們叫做「星雲」。
星際空間存在著很多塵埃
3、星際空間不完全是真空
由此可見星際空間不完全是真空狀態，在星際之間還是會有一些不屬於任何星球的物質在遊蕩，當然這些物質在某個特定時間會被大質量的形體吸引過去並進行捕獲，從而變成某一個星球的一部分，但總體而言相比地球這樣的天體的表面，星際空間可以忽略地看做是真空。
然而相對地球表面，星際空間可以被看成是真空
那為何地球上的氣體不會大量擴散到星際空間呢？
1、地球引力的存在
我們地球屬於太陽系目前已知的八大行星中的一顆，1750年，英國19歲的年輕科學家卡文迪許測量出地球的重量是5.965×10^24kg 。雖然地球在星際空間裡面不算是一顆質量很大的天體，可這個級別的天體產生的萬有引力是非常大的，因此將地球看做是一個整體，那麼和地球相對的每一個分子都經受著地球的引力，在地球巨大引力場中，空氣被牢牢地吸引住了，並在地球磁場的保護下，形成了數千公裡的大氣圈。
地區的引力場讓空間彎曲，阻止表面物質逃逸
2、第二宇宙速度
第二宇宙速度是指當物體飛行速度達到11.2千米/秒時，就可以擺脫地球引力的束縛，飛離地球進入環繞太陽運行的軌道，不再繞地球運行。這個脫離地球引力的最小速度就是第二宇宙速度。各種行星探測器的起始飛行速度都高於第二宇宙速度。因此即便是一個分子要脫離地球，也要考慮脫離速度，當然分子和太空飛行器還是有所不同，分子的速率測算則用另外一種方式。
超越第二宇宙速度讓宇宙飛船飛離地球
3、氣體分子逃離的速度
氣體的速度可以用分子熱運動動能來解釋，當對氣體進行加熱，氣體分子的動能會增加，就如同對液態水進行加熱，水分子動能會增加，一部分水分子的動能瞬間會很高，而對於氣體熱動能，可以用麥克斯韋—玻爾茲曼分布來解釋，這個理論在統計力學中常用來關聯熱平衡條件下粒子的速度和溫度。
麥克斯韋—玻爾茲曼分布
4、地球表面的大氣到底有沒有逃逸
要解決這個問題我們就要來看，氣體分子有沒有在受熱的情況下達到第二宇宙速度，如果達到了就會逃逸，如果達不到，就永遠不會逃逸。
溫度在1000K時各種氣體的逃逸概率
從上圖我們可以看出，氫氣在1000K（約727攝氏度）的溫度下，逃逸地球引力的概率為1.3乘以十的負六次方，這個概率還是很大的，所以地球大氣層中氫氣和氦氣含量非常非常低，因為地球的質量還不夠大，沒有足夠的魅力吸引住氫氣和氦氣，當然像其水和氧氣也是有一定逃脫機率的，但是非常小，基本上沒有可能，所以大家放心吧，我們賴以生存的水和氧氣是不會跑掉。
氫氣和氦氣最容易逃離地球束縛
既然有逃逸，那地球會不會變得越來越輕
1、有逃逸就會變輕
根據估計，從地球上每年逃逸到太空的大氣約幾十萬噸，猛一看是一個很大數據，那大家會擔心地球會越來越輕，其實並不是這麼簡單的，地球的氣體一方面在向星際空間飄散氣體出去，如氦氣，每秒鐘就有約60克跑出地球的束縛，變為星際物質。那是否地球一直在變輕？
要走的最終留不住
2、地球也在捕獲星際物質
然而地球也在捕捉一些星際物質，譬如每年地球也會捕獲實際到幾十萬噸的星際塵埃，如彗星，我們經常看到的流星雨就是地球在捕獵，因此氣球其實一直在變重，當然相對於地球而言，捕獲的這點物質基本上是九牛一毛，在幾十億年中不會有多大的影響。
流星雨是地球在捕獵
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