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地球每天损失上千吨空气,所以质量在下降?恰恰相反
发布时间:2022-03-04     作者:   来源:科普中国   分享到:

地球的重量是一成不变的吗?当然不是,只需要稍加思考,我们就会发现地球的重量每时每刻都在减少。

地球是一颗岩质行星,而在它的岩质表面之外是由引力所束缚的大气,单位体积下的大气质量是非常小的,但地球大气的平均厚度可以达到12公里以上,将所有的大气加在一起,质量就非常可观了,预计地球大气的总质量可以达到5.5千万亿吨。但这5.5千万亿吨的大气并不会牢牢待在地球的引力范围之内。

两个物体之间的引力作用与二者的距离呈现反比关系,距离越远,引力作用就越小,所以距离地表越远的大气,所受到的引力约束就越小,当达到一定高度之后,地球引力便无法再牢牢束缚住这些大气,于是少量的空气分子便会散逸到太空之中。说是少量,但其实也不算少,粗略估算,每天地球所损失的大气可以达到上千吨。

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地球每天都会损失上千吨的大气,且人类又经常把各种各样的航天器送出地球,所以地球会变得越来越轻了?并不会。事实上地球不仅不会变轻,反而是在持续变重。

那么到底是什么在给地球增重呢?其实给地球增重的因素有很多,其一就是太阳光。本质上太阳光是一种能量,而我们通常会把能量和质量区别开来看待,但二者实际上是一回事。质量本质上是能量的一种表现形式,且二者可以相互转化。当太阳光照射到地球之上后,植物吸收阳光,通过光合作用将这股能量转化为自身的质量,只不过这些能量在转化为质量之后,极为微小,以至于我们无法察觉。关于质量与能量之间相互转化的关系,我们可以通过质能方程加以了解:E=mc∧2,也就是,能量=质量X光速的平方。

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光速为299792458m/s,光速的平方是一个极其巨大的数字,所以当能量转化为质量之后,会变得极其微小。

如果反过来,是质量转化为能量,那么则会极其巨大,美国在广岛投放的那颗原子弹,实际上只通过核裂变反应造成了1克左右的质量损失,而就是这1克的质量在转化为能量之后,显现出了毁灭性的力量。植物通过光合作用将阳光的能量固化为质量,虽然极其微小,但也算是在为地球增重。

给地球增重的第二个因素就是宇宙中的微粒,地球每天的确都会损失掉上千吨的大气,但地球也不是傻子,不会只丢不捡,作为一颗重达60万亿亿吨的岩质行星,地球的引力也是不容小觑的,所以地球同样会将一部分散逸到宇宙中的空气分子在捕获回来,同时还会捡回一些新东西。

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在地球上有一种美丽的天文景观,那就是极光,而极光并不是地球自己的杰作,而是地球与太阳合作完成的。

太阳风是一种高能带电粒子流,当它进入到地球磁场范围之内后,会导致高层大气分子或原子激发,从而产生绚丽的色彩。而这些被地球磁场所吸引的太阳风粒子也就成为了地球的一部分,所以地球的重量也会因此而增加。

无论是植物的光合作用,还是来自于宇宙的微粒,它们能够为地球增加的重量是有限的,真正给地球增重的主力军实际上是那些在宇宙中游离的小型天体。当那些小型天体因某种原因脱离了原有的运行轨道来到地球身边时,会受到地球引力的影响,而向地球坠落。它们之中的大部分都会在于地球大气的摩擦中消失殆尽,只有一些体型较大的家伙能够最终坠落地表,成为我们所说的陨石。

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一些天文学家估算,每天被地球引力捕获的小行星总重可以达到5万吨以上,而它们之中真正能够坠落地表的是寥寥无几,大多数都因体型过小而在大气中燃烧殆尽了。

不过话说回来,虽然有这么多的宇宙物质在为地球增重,但并不足以给地球的质量带来本质上的影响,因为地球重达60万亿亿吨,哪怕是数千年,质量的增加仍不过九牛一毛,更何况地球还在不断损失质量。最后,我们再来说说这些给地球增重的陨石,它们之中虽然只有很少的一些能够到达地表,但也并不是所有的陨石都价值不菲,根据陨石的来源和质地不同,价值也存在着天壤之别,比如价值最高的月球和火星陨石,可以达到每克30000元人民币,而风化程度较高的沙漠陨石,每克1元也无人问津。


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