地球有一个厚厚的大气层,地表的大气压半斤八两于每平方厘米一千克力,当然在八大行星中大气层并非地球独有,好比金星就有一个气压跨越地球快要90倍的大气层,从地球的一个大气压到金星的90个大气压,再到“木星”们的数千个甚至更高的大气压,但真空大气压几乎就是零,这么高压力的大气为什么没有被真空吸走?
天体为什么能吸引住大气?
古希腊人认为,宿世界由土、水、气和火四种元素所构成,四种元素中,土和水比力重,其自然处地点下因而它们有标的目的下的自然活动;气和火比力轻,其自然处地点上,因而它们有标的目的上的自然活动!
这是古希腊人早期对于物质的理解,其实这也将引力也混合在内了,但对于引力的概念,一向到1500多年今后的开普勒发现行星三大活动定律,都还没有搞清晰天体为什么是这样运行!在牛顿搞清晰了万有引力后,所有的天体活动才变得开阔爽朗起来!
并且开普勒行星三大定律可以经由过程万有引力推导出来而降格为定理,当然这不是坏事,因为人类熟悉了更深条理的科学!
天体的环抱与逃逸速度,如何才能逃离地球?
牛顿发现万有引力后他就已经考虑过怎么样分开地球了,因为地球是一个球体,那么只要以足够高的速度在地球上活动时,其圆周圆周活动发生的“离心力”就可以等于甚至跨越重力,实现环抱地球活动而不落回地球上!
当然实际是必需在必然高度绕行,不然大气层发生的阻力会很是大,无法连结这个速度!是以由这个“离心力”=引力的公式,可以简单推导出第一宇宙速度,也就是环抱速度是抱负状况下,不考虑大气阻力的速度!继续加大速度则可以达到第二宇宙速度!现实操作大都是火箭快速奉上高空分开大气层,同时达到第一宇宙是速度。
分子活动论
知道引力和第一宇宙速度,就能大白大气压那么高却不会逃入太空了吗?其实还不可,因为只能用万有引力诠释气体被吸引在地球上不敷直不雅,为什么氢气就轻易逃逸,而氧气则会留在地球上呢?
十九宿世纪是热质说标的目的分子热活动论的重大改变过程,科学界垂垂接管了温度其实是微不雅粒子的活动在宏不雅的表示,科学家对气体活动的研究,也领会了我们看到的乖乖的气体,其实都在不竭活动中,并且速度还不小!
氢氧分子的活动速度
这些气体在分子因为活动速度很高,所以它们都很活跃,并且在地球大气层中,除了对流引起的风和气旋等活动外,还会受到太阳辐射的轰击,这会让它们的原子获得极高的速度,最终将跨越地球的环抱速度甚至逃逸速度,慢慢标的目的太空逃逸!地球大气层中就有一个逸散层,这里的大气原子都因轰击在高速活动中,所以它们的温度很高,也很是轻易逃逸!
地球上每年城市因为这种状况标的目的太空逃逸几十万吨大气,当然也不需要担忧某天大气会跑光,因为在磁场的庇护下,这个逃逸量还不足以改变地球的大气情况,因为地球大气总量高达6000万亿吨,而每年从太空进入地球的水和其它物质也高达几十万吨,这些物质的此中部门也会弥补大气,即使不弥补,大气层也跑不但,所以列位仍是不必过于担忧!
广义相对论下的引力与时空
其其实牛顿万有引力中诠释地球为什么会吸引住大气,为什么又有大气从地球逃逸是完全没有问题的,但对于通俗人来说完全不敷直不雅,因为需要理解一个天体引力的过程,但良多伴侣仍然无法理解一个气球为什么在真空中不会散开!是以我们在这里引用一个广义相对论的引力概念,大师一看就大白了!
1859年法国数学家勒维耶在计较水星轨道时发现其不雅测值和计较值有一个每百年38"的误差,那时觉得在水星和太阳之间还存在一颗行星,而且将其定名为回禄星,但很显然不存在这颗行星,所以找寻没有任何成果!
1916年爱因斯坦自力完当作的广义相对论颁发,以引力弯曲空间的全新体例诠释了引力,广相认为引力是质量在时空中的,当质量在弯曲空间中运行时,它的表示体例会和牛顿万有引力的平直时空存在很大的差别!
广相下的时空
为什么金星和地球等其他行星计较时没有那么大误差呢?那时因为这些天体距离太阳足够远,发生的误差已经可以到忽略的水平,是以只有在水星轨道的近日点时发生的误差才足以让勒维耶发现!也许这就是我们的幸运,假如水星轨道距离足够远,那么爱因斯坦广相验证的体例也许要晚上很多多少年!
水星轨道示意图
引力弯曲空间
更精确的说引力弯曲的不只是空间,而是时空,因为在空间弯曲的同不时间也被改变了,在三维空间中的引力弯曲其实不太好理解,但好歹也要试图理解下!
质量在时空中活动发生的影响
质量会对四周的时空发生很是大的影响,质量越大,扭曲越夸张,一向到一个黑洞发生,在其视界内发生到此刻科学家都不知道的扭曲级别,这一点在三维空间中的二维平面上表示是最轻易理解的!
引力弯曲时空的简单示意
中间质点就半斤八两于行星,四周的凹陷就是时空,而丢出去的那个小球就是卫星,它的活动体例是沿测地线活动的,而空气被吸引的寄义就是天然的因为重力梯度效应包抄在行星四周!就像倒一瓢水,它天然就在中间四周蓄积!
所以空气呆在这个凹陷内很是天然的,而从这个凹陷跑出来需要输入能量让它们加快逃离,是以这就是它们甘愿储蓄积累在一路发生很高的大气压也不肯意跑到一无所有的太空,这就是地球为什么能吸住空气的真正原因!







