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NASA稱地球在變小,大氣層每年丟失60多億立方米空氣,怎麼丟的
2022/01/21
2022/01/21

我們生活在地球上,那地球一直就是這樣大嗎?它會變大或者變小嗎?

地球的總質量在太陽系八大行星中排名第五,被認為有60萬億億噸,這個數值是一直不變的嗎?當然也不是!實際上地球的質量是時刻都在變化中的,今年美國趣味科學網站1月初就發表了題為《地球是在增大還是在縮小?》一文,認為地球每年會消失6.61萬噸的質量,所以認為地球其實正在變小。

為什麼會這樣認為呢?因為地球也是太空中的一顆星球,會與周圍空間進行物質交換,例如太空中的小行星、彗星,以及宇宙塵埃在靠近地球時都會被地球引力所捕獲,並成為地球的一部分,這當然會造成地球總質量的增加,另外還有地球兩極接收的太陽風(極光)和太陽光也會使地球質量少量增加。

​但是地球在圍繞太陽運行的過程中,大氣層的外層也會有部分空氣流失到太空中,還有太陽風對地球大氣的吹拂,把地球大氣也算作地球一部分,那麼這又會造成地球總質量的減少,人類的航太發射活動也會減少地球質量,那麼權衡下來,地球的總質量是在增加還是在減少呢?

​美國趣味科學網稱美國國家宇航局(NASA)蘭利研究中心研究大氣逃逸問題的高級研究員紀堯姆·格羅諾夫給出了他的答案,他認為地球大氣逃逸的空氣質量要大于地球獲取的流星的質量。

​對此他表示「雖然我們沒有精確的資料來判斷地球是在增大還是在減小,但通過觀測流星的速度,科學家估計每年約有1.65萬噸流星物質降落到地球上。」這也可以認為這就是地球每年增加的物質質量,畢竟極光和陽光給地球增加的物質質量是很少的。

​格羅諾夫還利用衛星資料統計了每年地球大氣逃逸的總質量,認為「大約有8.27萬噸」,這遠大于地球獲取的1.65萬噸的流星物質,也意味著地球質量大約每年會減少6.61萬噸。

​我國第一艘航空母艦遼寧艦的正常排水量為54500噸,滿載排水量為60900噸,相比較地球大氣每年減少的質量比遼寧艦滿載時質量還大五千多噸。

​這麼多質量的空氣有多大體積呢?計算一下就知道了,海平面大氣壓下0℃的溫度時,每升空氣的質量大約為1.293克,每立方米大約為1.293公斤,算下來大約為772.4立方米空氣質量為一噸,那麼8.27萬噸質量的空氣就是6388萬立方米的空氣,但是由于地球大氣層的外層空氣非常稀薄,不到海平面大氣濃度的1%,所以這些大氣流失時的體積要比這個數值大得多,至少是海平面大氣體積的100倍,或者說地球大氣層的外層每年都丟失60多億立方米的空氣。

​那地球大氣為什麼會丟失這麼多氣體呢?主要還是和人類活動與全球變暖有關,早有科學家指出,人類發射火箭和一些大氣層內核子試驗會讓地球損失空氣質量,因為火箭發射時會帶出一部分,核子試驗會導致空氣急速膨脹,迫使外層大氣部分逸出,而全球變暖影響更大,因為它會導致整個地球大氣層因溫度變高而膨脹,體積變大的大氣層其外層部分也就更容易脫離地球引力而散逸了,這是主要原因。此外還有森林大火、火山噴發等大量釋放熱量的活動也會推動大氣往高處流動,迫使地球外層大氣逸出。

​↑圖中上方為氣象衛星拍攝的2022年1月15日東加火山大噴發的景象,火山灰煙柱高達數十公里,衝擊波擴展兩千公里,煙柱頂端會有部分氣體被沖出大氣層。

但是每年6.61萬噸的質量對于地球來說又實在是太小了,這點丟失的質量對地球來說完全可以忽略不計,而地球形成至今實際上質量一直是在增加中的,主要還是因為小行星和彗星一直不斷地降落到地球表面,格羅諾夫所說的每年降落到地球上的流星物質有1.65萬噸的數值很可能是錯誤的,之前早有科學家指出每年不少于10萬噸,地球表面物質的增加也會增大地球的引力,而地球引力的增加又會捕捉吸附更多的氣態物質,這都會造成地球總質量的增加,所以單純地說地球質量在減少應該是不正確的。

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