早上出門深吸一口新鮮空氣,風(fēng)一吹頭發(fā)飄起來,突然冒個傻念頭:這些圍著地球轉(zhuǎn)的大氣,咋沒順著風(fēng)飄去太空呢?太空里空空蕩蕩的,又沒東西攔著,要是它們溜號了,咱們可就沒氧氣呼吸,連藍天都見不著了。其實這背后不是靠單一力量硬留,而是一套超默契的組合操作,把這份空氣外套穩(wěn)穩(wěn)鎖在了身邊。
要是把一杯水倒在太空中,水會瞬間變成小水珠飄走,但地球的大氣卻沒這樣。關(guān)鍵在于地球自帶的引力抓手,像一雙看不見的手,把絕大多數(shù)氣體分子緊緊拽在身邊。想掙脫這雙手可不容易,得達到11.2千米每秒的速度,這差不多是民航客機速度的30倍。咱們身邊的氫氣分子,最快也就跑1.9千米每秒,連逃離門檻的五分之一都不到,更別說氧氣、氮氣這些重量級分子,根本沒力氣沖破引力的包圍圈。
你摸過燒開水的壺嘴嗎?靠近壺嘴的地方熱氣最濃,越往上越淡,大氣的壓強也像這樣。地面附近氣壓最高,越往高空氣壓越低,這種從下到上的壓強梯度,就像在和引力拔河,一拉一扯間剛好平衡。海平面的氣壓大概是101325帕斯卡,正是這個壓力托住了上方的大氣,不讓它們被引力拽得往下沉,也不讓它們沒了約束往上飄。99%的空氣質(zhì)量都集中在離地50公里以內(nèi),相當(dāng)于大部分空氣都貼在地球表面,想飄遠都沒機會。
白天曬太陽時,你可能想不到太陽還在偷偷發(fā)力。它會不斷噴發(fā)出高速帶電粒子流,也就是太陽風(fēng),這些粒子跑得比火箭還快,要是直接撞向大氣,用不了多久,大氣就會像沙堆被風(fēng)吹散一樣,一點點被剝離。還好地球有個隱形的防護罩,全球性磁場。它能把太陽風(fēng)里的帶電粒子引向兩極,這些粒子和大氣碰撞,就形成了超美的極光。反觀火星,因為沒有這樣的強磁場,過去的大氣早被太陽風(fēng)刮走大半,現(xiàn)在只剩稀薄一層,連液態(tài)水都留不住。
別以為大氣是鐵打的營盤,其實它也在悄悄換兵。每年大概有7.5萬到10萬噸的輕質(zhì)氣體,比如氫和氦,會慢慢逃去太空。但你不用慌,地球大氣總質(zhì)量有6000萬億噸,這點流失量就像從大海里舀走一勺水,根本不算啥。而且地球還在不停補貨:火山噴發(fā)會釋放二氧化碳、水蒸氣,植物光合作用能把二氧化碳變成氧氣,甚至地球還會悄悄捕獲太空中的微量氣體。這么一來,大氣總量長期看基本沒變化,一直維持著微妙的平衡。
原來我們每天習(xí)以為常的呼吸、抬頭看到的藍天,背后都藏著地球這么精密的守護系統(tǒng)。引力托底,大氣自己找平衡,磁場擋下太空里的麻煩,再加上持續(xù)的補充,才讓這片空氣一直圍著地球轉(zhuǎn)。
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