地球為什麼有大氣層?

2021-01-14 浩瀚宇宙

如果地球上沒有空氣,動物將無法呼吸,植物將無法進行呼吸作用,所以大氣層是地球上所有生物賴以生存的基本條件,但是我們都知道月亮上並沒有大氣層,有些行星上也沒有大氣層,比如水星,那麼為什麼地球有大氣層,而月亮上沒有呢?說起來原因也很簡單,就是地球的引力足夠強大,而且有一個強大的磁場。



太陽系八大行星中,木星,土星,天王星,海王星,都因為質量很大,所以吸附了很多氣體而成為氣態星球,這說明引力的確起著主要的作用,地球的質量雖然沒有他們大,但也有著強大的引力,所以也可以吸附大氣層,但是如果你認為地球有大氣層只是地球引力強大的原因,那就不對了,比月球的質量還小得多的冥王星引力當然要小很多,但它卻有稀薄的大氣層,但是比冥王星的質量大好多的水星的大氣層卻非常小,而科學家們認為火星在遠古的時期也是有著相對濃厚的大氣層,所以這就不得不考慮地球磁場的作用了。



之所以說地球磁場起到了很大作用,原因還是來自太陽,因為太陽內部強大的核聚變向外釋放能量的時候,太陽表面就會發生耀斑,這種耀斑爆發的同時,會從太陽內部吹出大量的太陽風,太陽風屬於恆星風,很多人不懂為什麼恆星風能夠吹走行星的大氣,不知道為什麼磁場能夠幹擾恆星風,其實道理並不複雜,恆星風的的主要成分其實就是失去了電子的氫離子,這些氫離子被太陽內部強大的壓力擠出來後,以極快的速度在太空中前進,速度在每秒350到1000公裡之間,這種速度是地球上最快的風的一萬倍以上,就是土星,天王星,海王星上面的風和太陽風比起來也差得遠,當這種氫離子風以極快的速度撞擊到行星大氣層時,就會將速度帶來的動能傳遞到大氣分子上,推動大氣分子達到逃逸速度,從而逃離行星引力的束縛作用,時間長了,大氣層就被吹沒了,水星幾乎沒有大氣層,原因就是這樣的,火星的大氣層現在十分稀薄,同樣也是這個原因。



那麼地球和金星的大氣層為什麼沒有出現這樣的現象呢?這兩者又是不同的原因,我們先說地球,其實我們地球的大氣層之所以存在,就是因為地球磁場的保護作用,不然大氣層不可能像現在這樣濃厚,主要原因還是得從太陽風說起。



剛才說了,太陽風都是失去了電子的氫離子,這種氫離子與氫原子不同,它是帶正電荷的,所以太陽風是帶有電荷的風,既然帶電荷,那它就會受到磁場的幹擾,當太陽風來到地球的7萬公裡之外的時候,就會遇到地球磁場的磁力線,這個範圍一直從7萬公裡延伸到距離地球表面700公裡高處,太陽風站向地球行進的過程中,在這一範圍內會被地球磁力線控制,並順著磁力線移動,於是這些氫離子風就開始偏離吹向地球的方向,或者隨著磁場的引力線垂直砸向地球的南北極。我們在地球兩極及其附近地區看到的極光現象,實際上就是太陽風被地球磁力線捕捉到地球上來時的情景。



這樣一來我們就能發現,太陽風大部分都是接觸不到地球大氣層的,當然也就沒法吹走大氣分子了,大氣層也就安然無恙了,地球磁場就是以這樣的方法來保護我們的大氣層的,可以說它就是地球的「隱形護盾」。



那麼地球為什麼會有磁場呢?這個原因來自於地球內部,科學家認為地球內部特別是地核部位有大量的鐵元素,這些鐵元素在高溫高壓作用下形成了帶電量不等的離子體,即原子中的電子克服原子核的引力,變成自由電子,加上巨大的壓力作用,自由電子趨於朝向壓力較低的地幔,這樣就使地核處於帶正電狀態,地幔附近處於帶負電狀態,兩者處於沒有電阻的無限循環狀態,並且在地球的周圍造就了一個範圍很廣的磁力線圈,對帶電荷的東西會產生作用。


那麼金星是如何保護自己的大氣層的呢?其實金星也有磁場,但並不是全球性的,而是局部性的,或者說它的磁場分布不均勻,不過這樣也是能在一定程度上保護金星大氣層的,另外一點就是金星畢竟是一個質量比較大的行星,相當於地球的95%,而且金星上的大氣成分大部分都是二氧化碳,屬於比較重的大氣分子,不容易被比較輕的氫離子帶走,更何況金星的大氣層本來就十分濃厚,是地球的近一百倍,不過即便如此,不少科學家也認為,金星的大氣層正在減少中,只是減少的量極其有限,而且減少過程異常緩慢。

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