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宇宙的真空為什麼不把地球上的空氣吸收掉?

真空事實上並沒有什麼吸力。地球上所有真空狀態下產生的所謂吸力其實都是由於氣壓造成,是被氣壓壓進去的,不是真空吸進去的。

那麼,相對於地球大氣層與太空外界,屬於一個壓力極其不平衡的狀態。按理說氣體也要向壓力小的地方充斥才對,為何大氣沒有這樣情況出現呢?

事實上,這是因為地球萬有引力和磁場的作用。宇宙真空狀態和地球大氣其實是平衡的。我們往下看。

在地球磁場作用下,對太陽風形成排斥,是地球大氣免受太陽風的侵蝕,不至於被吹跑。在萬有引力作用下,密度越大的氣體越往下降,把密度較小,質量較輕的氣體空間排擠到上方,依次類推,地球越往上的氣體說明密度越大,質量越小,壓力也就越小。但都受地球引力影響。不過也存在氣體的逃逸。

地球正是因為這樣,氣壓逐步減小,與真空狀態形成了一天界限不明的交界。這條交界相對宇宙是越接近地樹壓力越大,真空效果越小。相對地球,是約接近宇宙真空,壓力越小,真空效果越大。這條界在地球大氣和宇宙真空之間出於一個調和平衡狀態。

就像冷和熱截然相反的兩極。當二者之間一個冷,一個熱,但冷熱中間某一段,必然溫度是介於冷和熱之間,我們也可以說不冷不熱。當你過於靠近熱也不行,過於靠近冷也不行。

同理,正是宇宙真空狀態和地球大氣在對立的時候,產生一條保持中立平衡的模糊交界,你可以說它真空,也可以說它不真空。就是這樣平衡了二者。不管從壓力大的地球大氣或者壓力小的真空,從哪一方到哪一方都是一個循序漸進的過程。

1、「真空吸收氣體」的經驗其實在地球表面環境下,是在具備大氣壓的環境下得到的,並非真空真的有吸引力,實際上是大氣壓力把氣體壓入真空,而非真空「吸引」大氣,這只是看起來彷彿「真空有吸引力」似的。

從這個意義上說,「真空吸力」只是一個錯覺而已。實際上,沒有大氣壓力就沒有所謂的「真空吸引力」。

2、但地球大氣本身的確存在壓力,那麼為何大氣沒有向太空消散?這就與地球的重力以及地球磁場具備直接關係。

由於大氣壓力直接是由於地球重力導致的,沒有重力就沒有大氣壓力,因此地球上的大氣的確有向太空擴散的傾向,這是事實,但地球的重力也無時無刻不在拉住大氣,因此大氣沒有被「真空吸走」的第一原因,就是:地球重力足夠大,它「拉住」了大氣。

其實地球能否拉住大氣,這與地球的重力大小具備極大的關係,因為大氣分子無時無刻不在進行熱運動,溫度越高分子運動越快,分子在重力場中也受到牛頓力學的支配,當氣體分子熱運動速度>第二宇宙速度(11.2km/s),大氣分子也會逃離地球的,但幸好在我們當下的大氣溫度下,絕大多數氣體分子的熱運動速度<11.2km/s,所以它們還無法逃離的地球重力場。

但如果地球重力場過小或者地球氣溫過高,那麼氣體分子運動速度過大,是會導致氣體逃離重力場而消失在太空中的。

3、地球磁場也是保護大氣的功臣。因為如果沒有地磁場,太陽風粒子會不停地直接轟擊大氣分子,逐步帶走大氣分子,比如火星大氣就是被太陽風帶走的,大約每秒100g。

但如果有地球磁場,就會偏轉帶電的太陽風粒子,避免它們直接轟擊地球。其中有部分帶電粒子被地磁場導向地球兩極,與大氣分子相互作用,發出美麗的極光。

PS:未經同意不得轉載(圖片來源網路)


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