地球有一個厚厚大氣層，為什麼近在咫尺月球沒有？其實它曾有過！

2020-10-18 星辰大海種花家

太陽系中有大氣層的天體除了地球外，還有金星、火星以及土衛六（太陽系唯一有大氣層的衛星），除開這幾顆天體之外，其他的不是氣態行星就是孤零零一顆行星，比如水星，還有冥王星，當然現在冥王星已經不是行星了！那麼距離地球那麼近的天體，月亮為什麼沒有大氣層呢？畢竟地球的大氣那麼豐富，形成之初就不能勻一點給月亮嗎？

其實一顆天體能不能留得住大氣，並不是看它周圍的氣體元素是否豐富，而是要從它的質量產生的引力是否能留得住大氣，那麼我們簡單了解下月亮能留住大氣嗎？

一、月球的環繞速度和逃逸速度

月球是距離地球最近的天然天體，它的主要參數如下：

月球直徑：3476.28千米

月球質量：7.349×10??千克

根據這個質量我們可以計算出它的環繞速度和逃逸速度，分別如下：

G為萬有引力常數:G=6.67259×10^-11N·m?/kg?

那麼簡單計算即可了解2821226.3632388645333517438181044

2821226363.2388645333517438181044

第一宇宙速度：V=1679.650667米/秒

第二宇宙速度：V=2375.38475米/秒

簡單的說第一宇宙速度就是物體環繞天體運行的圓周速度產生的「離心力」已經和天體對它的引力相等了，因此只要保持這個速度，這個物體就可以一直保持在這個軌道！

第二宇宙速度就是物體環繞天體運行的速度產生的離心力已經超過了引力對它的束縛，它就一去不復返了！

二、氣體分子運動的速度

氣體分子並不是靜止不動的，而是不停在做無規則的布朗運動！

只有溫度在絕對零度以上（-273.15℃），那麼分子的熱運動就永不停息，當然這個分子運動也有速度的哦，而且只要有速度產生就會產生相對應的「離心力」，它們同樣遵守「離心力」與引力之間的關係！

氫分子在27℃時運動速度就達到了1934.24米/秒，而氧分子在27℃時平均速度為480米/秒，到了127℃時就上升到560米/秒！氣體分子運動速度計算公式如下：

平均速度v=√(8kT/(п*m))=√(8RT/(п*M))≈1.6*√(RT/M)

我們就不來羅哩叭嗦的陳述一個個參數了，直接簡略解釋下約等於後面的參數：

R為氣體常量，R=8.31J/(mol*K)（氣體狀態方程常數）

T為熱力學溫度，單位K

M為摩爾質量，單位kg/mol

我們計算下480K時，代入上述公式計算氫分子的運動速度大約為：2446.6467米/秒！

很顯然這個速度已經超過了月球逃逸速度2375.38475米/秒！

但您肯定發現了一個問題，因為月面溫度並不能達到480K，而只有430K左右，而相對應的氫分子運動則只能達到2315.7137米/秒左右！不能逃逸？其實這就大大低估氫分子的能力了，因為它還有一個助力者，而並不僅僅是月面的溫度，主要還有來自於太陽的高能粒子的碰撞助力！此時已經處在月球高空的氫分子非常容易即可從月球的引力束縛中逃逸！（月球無磁場保護，太陽風中的帶電粒子可以長驅直入也有部分關係）

而氧分子的運動逃逸也是類似的條件，與氫分子一樣，這個助力同樣來自於太陽輻射中的高能粒子，碰撞氧原子獲得逃逸速度，而地球大氣高層的逸散層每天都在逃逸大量的大氣，據估計每年約有超過十萬噸的氣體從大氣頂層逃逸！

所幸的是地球氣體補充能量十分強悍，主要來自於水蒸氣的熱解，火山噴發的大量氣體以及星際塵埃和彗星類天體補充地球丟失的大氣與質量！據估計每年進入地球大氣層的物質超過20萬噸！

當然即使地球7.9千米/秒的環繞速度，以及11.2千米/秒的逃逸速度都留不住氫分子，月球就更不用說了，它留不住絕大部分氣體分子！當然極其微量仍是有的，在月球的大氣中，每立方釐米大約只有100個分子（地球大氣每立方釐米約有1000億分子），所以直接忽略吧！

三、相傳月球曾經擁有過大氣層？

如果要這樣來形容打個擦邊球也可以，在月球形成初期的火山噴發中確實有這樣的說法，根據雨海盆地的熔巖量計算出月球在35億年前內部大約噴出了10萬億噸氣體，按月球體積與大氣分布計算，這個大氣壓約為火星1.5倍，當然火星的大氣壓也僅僅是地球的1%而已！不過月球質量太小，並不能有效留住氣體，最終它還是落了個如此孤家寡人的下場！

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