地球为什么不会被太阳吸进去？什么情况下地球会吸进太阳系？

华衣锦学知识 2023-08-16 3

这篇文章给大家聊聊关于地球为什么不会被太阳吸进去，以及什么情况下地球会吸进太阳系对应的知识点，希望对各位有所帮助，不要忘了收藏本站哦。

本文目录

为什么地球上的空气不会流入太空
电子为什么不飞向原子核
原子里带负电的电子绕带正电的原子核转，为什么不会能量耗尽被吸进去
太阳燃烧了四十六亿年，太阳表面积那么大，为什么太阳没有变小
什么情况下地球会吸进太阳系

为什么地球上的空气不会流入太空

谁说地球空气不会流入太空？如果我告诉你，它天天都在流失，大家相信吗？有人不相信不要紧，因为科学事物本来就有许多人都不相信。不相信的人如果有耐心，就请看完此文，大概就会相信了。

说到空气，就要先了解一下大气层

我们地球如果从地核算起，一共分为五层，这五层分别是地核、地幔、地壳、水圈、大气圈。地球的实体只有前面三层，如果细分，前面三层并不是界限分明的，每一个层次中间都有一个渐变的过渡层，今天就不多扯了这些了。

主要说说大气圈。所谓大气圈说的就是空气，空气成一圈包围着地球，因此又叫大气层。大气层是我们地球生态最重要的一个存在，正是因为有了大气层，生物们才能够呼吸，才能够阻挡和隔离太阳和宇宙发射过来的致命辐射，才有了风雨雷万千气象，让地球显得生机勃勃。

大气层没有一个准确的厚度，一般划分为对流层、平流层、中间层、电离层、外层等五个层级。因为地球一直在自转，而且是围绕着一个自转轴转，这样从南北两极到赤道的离心力就不一样，两极最小，赤道更大，这样地球本身也被甩成一个赤道有些突起的椭圆形球体。不过由于地球是个刚性天体，因此这种变形不是很大，扁率只有1/299.67。

但由于大气是流体，赤道被甩出的状态就明显了很多。如对流层，平均厚度为12千米，在两极地区只有8千米左右，在赤道上空却有17千米。

大气层各层次主要特点

顾名思义，对流层就是大气冷暖空气对流的地方，地面海面被太阳晒热的空气上升，上面的冷空气下降，这样循环往复全球流动，就产生了风雨雷电等自然现象，因此我们人类在地表感知的所有气候现象都发生在对流层。

大气层的厚度（也就是海报高度）无法准确定量，因为在海拔数万千米高空，还有大气分子存在，不过人们一般把地球大气厚度定为1000千米。这1000千米的大气，对流层密度更大，仅十几千米厚度就占据了全部大气总质量的75%以上，占有大气层的水汽总质量更是高达90%以上。

平流层在对流层上面10~50千米处。这里的空气不再上下对流，而是水平移动的平流；这里几乎没有水汽，每天都天气晴朗，不会发生天气变化。在平流层里距地表20~30千米这个区域，由于太阳紫外线作用于空气分子，形成了臭氧层，阻挡着太阳紫外线和高能粒子对地表的轰击，是地球亿万种生物的一道保护屏障。整个平流层上下温度差不多，因此要叫同温层。

平流层再往上到85千米高度，是大气中间层。这一层大气最显著特点是随着高度升高，温度递减很大，由此产生了强烈的对流，这里的空气吸收太阳紫外辐射被电离，有时会出现夜光云。

电离层一般发生在从海拔50千米到800千米这样一个巨大区域。由于受到太阳和宇宙射线的高能辐射，60千米以上整个大气都处于部分或全部电离状态，极光就是出现在这个层次。这种状态对无线电影响很大，会让无线电改变传播方向和速度，发生折射、反射、散射，甚至被吸收衰减。

在这个区域还被称为热层或暖层。因为这里的空气分子被太阳辐射变得很热，温度可达1000~2000℃。但由于这里空气分子密度极低，实际感觉还是异常寒冷。

外层，又称散逸层。这个区域包括海拔800千米以上，到3000千米。这个区域的空气已经十分稀薄，大气密度小于海平面的1亿亿分之一，虽然占据空间体积巨大，但总质量只占大气总量的10^-11，也就是1000亿分之一。实际上，在数万千米高空，依然有这里的空气分子存在，那里也还是叫散逸层。

散逸层大气不断流失

地球生物赖以生存的浓密大气主要集中在对流层、平流层，那里的大气在地球引力作用下，被牢牢锁住在那里，是流不走的。散逸层接触的是高度真空的太空，而且地球的引力作用在这个高度已经比较难抓住空气分子了，加上太阳风的吹袭，稀薄的大气就会不断流失。

因此，大气流失主要是在散逸层。有人会说，羊毛出在羊身上，散逸层的大气哪里来？还不是薅社会主义羊毛，从对流层、平流层、中间层、电离层逐级薅走的。没错，从根本上说是这样的，但大气这样慢慢溜走这么一点并不怕，怕就怕太阳风刮走。

要知道太阳风风速可是每秒数百到上千千米，是地球上更大飓风速度的10000~20000倍！这些高速流动的带电粒子，如果直接轰击地球大气，大气将全部被电离，并很快被吹走，人们就再也不稀奇看到北极光南极光了，而是全球到处每天都可看到漫天烟花一样斑斓绚丽的极光，要不了多久，恐怕地球就成了光秃秃的了，不要说人类，一根茅草就不会留下。

地球磁力场保护了地球大气

但咱地球可不是一般的星球，是久经沙场的武功高手，练就了一身金钟罩铁布衫，这个金钟罩铁布衫就是地磁。地球磁场从海拔700千米一直延伸到7万千米高空，因为太阳风是带电粒子，遇到地磁就没脾气了，被地球磁力线顺手牵羊四两拨千斤，在远离地表的地方顺着磁力线流向远方，这样阻挡了绝大部分太阳风对大气的侵袭，大气流失极少。

不过雁过拔毛，太阳风流过地球总不甘心一无所得，有时候就会发威，当太阳风强烈时，就会从地磁两极薄弱处入侵那么一小撮，这些带电粒子与大气发生作用，就会迸发出色彩斑斓的闪光，这就是所谓的北极光、南极光地由来。

大气流失数量如何弥补

不过不管怎么说，地球大气还是每时每刻都在流失那么一点点，这一点点是多少呢？科学家经过测算，地球大气每天将有数百吨流失到太空，一年下来有10万吨左右。10万吨对我们普通人来说似乎是个很大数字，可能有人就要惊呼了：这还得了，坐吃山空，如此下去，10年、100年，再远点1000年，地球大气岂不就要流光了，咱们的子孙后代岂不都要被憋死了？

现在我告诉你，把心放在肚子里，大气保管你够用，不但你够用，你的子子孙孙都够用，因为大气一直在再生，一直保持着平衡。

这个再生主要来自三个个方面：一是地球绿色植物在阳光照耀下，通过光合作用，孜孜不倦地制造着氧气，补充大气流失和生物消耗的需要；二是火山爆发等各种地质活动，会将蕴含在地壳中的气体不断释放出来，补充大气总量；三是地球围绕着太阳公转，就像一个大吸尘器一直在清扫着轨道的宇宙尘埃和气体分子，将它们不断吸附回来。

事实上，地球大气自从形成以来，一直保持着一个基本平衡，只是大气组成结构会不断发生一些变化。比如远古大气没有或极少氧，是海藻等绿色植物通过光合作用释放出氧，大气才渐渐形成了今天的样子，而生物正是随着大气的变化而不断进化演化走到今天的。

地球大气组成和总量

现在的地球大气主要组成成分为（体积比例）：氮78.1%、氧20.9%、氩0.93%、二氧化碳0.03%，还有约0.01%其他稀有气体，主要为氖、甲烷、氪、氢、氙、二氧化氮等。

地球大气重量约有6000万亿吨，每年即便流失10万吨，只占总质量的1.7*10^-11，也就是1700亿分之一，1000年也只会流失1.7亿分之一，这点流失，是不会影响到你的子子孙孙呼吸的。实际上，地球大气一直在不断补充，保持平衡，这下放心了吧？

大气一直在流失，地球总质量能平衡吗？

还有人可能担心，虽然大气能够有一个平衡，但地球每年都在流失质量，不会越来越轻吗？这点就更不用担心了，地球质量不是在变轻，而是在不断变重。

这是因为地球每天都在接受天外来客，这些来客就是宇宙尘埃和流星陨石等，经测算，这些都东西不但能够补充地球大气流失的质量损失，而且还富富有余，每年至少要富余10万吨之多。这样又有人担心了，地球岂不会变得越来越重，越来越大吗？

如果随便计算一下就知道，地球增加这点质量是微乎其微的。地球总质量有60万亿亿吨，每年增加10万吨,1000年也只增加了1亿吨，地球依然还是60万亿亿吨，这点质量撒在地球上，给地球增加了35个纳米的厚度，这个厚度比新冠病毒还小1/3，人类根本无法感觉。

这样，各位放心了吧？事实上，只要人类自己不作死，好好维护好自然生态，地球就会给人类加倍的回报，我们的子孙后代也无需担心空气问题。对这个观点各位有什么看法？欢迎讨论。如能给您带来点知识的享受，本人深感荣幸，并期盼得到您的支持点赞和关注。

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电子为什么不飞向原子核

在原子核周围，电子以电子云的方式，绕着原子核旋转，在固定的时间，电子没有固定的位置。

电子会因为自己得到能量的高低，轨道会发生变化，当能量高，它会跃迁到更外层的轨道，如果没有更多能量，它又会再次跳回更低的轨道，此时，它的能量会以光子的形式发射出来。电子就是以这样的方式周而复始，重复着这样的过程。

世界上所有的辐射，包括我们看到的每一束光，都是电子从高能跃迁到低能状态时，释放出来的辐射形式。

根据电子所在轨道的不同，电子云有不同的形状。

回到题主的问题，电子能落到原子核上，或者直接飞走吗？

都是可以的！

当电子获得极高能量时，电子便会成为自由电子，逃离原子核的束缚。

当压力足够强大，电子也会在原子核引力的作用下，落到原子核中，与原子核里的质子发生电荷的中和，形成不带电的中子，这个过程叫做“电子俘获”，它是一种重要的放射性衰变模式，并伴有大量的能量释放。这个时候，元素也因此衰变为另外一种元素。

中子星正是这样的存在，它的形成过程，正是电子跌落进电子核的过程。

一颗正在燃烧的中子星。

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原子里带负电的电子绕带正电的原子核转，为什么不会能量耗尽被吸进去

令你惊讶的思想可能就藏在这不起眼的问题中，先从卫星与地球、地球与太阳这类经典物理的例子开始：

天体的环绕为什么可以不掉下来（核心词：保守力）

卫星（处在高轨位置，比如墓地轨道）绕地球转、地球（或者其他天体）绕太阳转可以一直不掉下去，这是现实的例子，为什么？

如上图，它们都有个共同的特点，只受到一种力的作用：引力（当然这是一种近似，应该说是引力的合力，因为太阳及临近的行星也会对其产生引力，只不过相比地球而言小的多）。

它们的做功，只取决于r1,r2，即，取决于开始和结束点的位置。换句话说，引力对环绕者增加或减少了多少动能，只取决于环绕者的开始和结束时所在的位置。

如上图，当运行轨道为椭圆时，每绕一圈做功就为0，当运行轨道为标准圆轨道时，r1与r2处处相等，所以做功总是为0。

所以，环绕者（卫星、地球）的动能保持不变，可以一直维持在一个稳定的轨道上。

低轨卫星为什么会掉下来（核心概念：能量损失导致离心力小于引力）

具体的过程如上图，通常是诸如空气阻力、自身制动力等，造成环绕者动能、速度降低----导致角速度降低----导致离心力降低----导致引力大于离心力----导致坠落。核心的原因在于有能量损失。

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那么，

电子绕原子核运行是否与此类似呢？

你可能会说，只要电子的绕核运动没有能量损失，它当然不会掉下来，不是吗？

你或者又会说，事实摆在那，电子有固定的轨道、能级，它在绕行的过程中不会损失能量。

嗯.......我想告诉你，问题的重点不在这里，电子可能根本就没有这些个烦恼。

为什么呢？接着往下看。

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序幕：科学家一开始和你有一样的疑问

（如上图）在量子力学诞生之前，物理学家们认为粒子的运动都是连续的，具体来说，卢瑟福行星结构的原子模型认为，电子绕原子核旋转的轨道是连续明确的。

按照前面所说的行星模型，只要电子在绕原子核运行过程中不损失能量，就能够解释电子为什么不会掉进原子核这一事实。

那么，电子有能量损失吗？

（如上图）根据经典电磁理论，因为电子带有电荷，在绕行原子核（变速运动）的过程中会产生韧致辐射（同步辐射光源就是这个原理），向外辐射连续谱的电磁波，迅速的损失能量，从而逐步靠近原子核，并最终落入原子核，计算表明整个持续的时间在30纳秒以内。

这显然是与现实相悖的。

那么，只能说明这种经典的行星绕行原子模型是有问题的！

玻尔给出了量子化模型，但...........（一阶段答案）

犹如希腊神话中的普罗米修斯，普朗克（MaxPlanck）在1900年将量子力学的火种带给了人类，他提出黑体（对能量只吸收不反射，比如太阳）辐射的能量量子化假说，也就是说黑体的辐射能量是一份份的离散的能量子凑出来的。

如上图，左边是吸收或放出的能量，右边依次是n（主量子数），普朗克常数，能量子的频率，普朗克常数就是一个很小的常数，频率也好理解对吧，这个n,取值1、2、3、4。。。。。，现在理解了吧，拿这个n正整数去乘这个hv，最后的结果当然是一份一份的了，这就是所谓的能量子。

玻尔很快借鉴这一思想给出了新的半经典量子化原子模型。

如上图，他提出了一个“定态”概念，假定电子只能在一些离散的、非连续的轨道上做圆周运动，电子的轨道角动量L也是量子化的，其取值只能为“h拔”的正整数倍。并且这些轨道状态是相对固定的，不会辐射能量。

虽然玻尔的理论成功的解释了氢原子光谱的线状结构，但.....对于电子在轨道上为什么不会损失能量没有给出解释，只是人为规定了固定的能级，换句话说：没有理由，它就是不损失能量。

这有点牵强!

德布罗意给出了一个靠谱的解释，但.........（二阶段答案）

那到底能不能从一个我们更好理解的实在出发，给出一个更加合理和自然的解释呢，有请官二代德布罗意出场。

（如上图，话说，好像有人说他的论文是一页纸的，实际情况应该是这样的，他在1924年的博士论文就是之一张图上标准厚的，第二张是他1923年发表在自然科学杂志上的，确实就是个豆腐块）

德布罗意提出了著名的物质波概念，他在1924年的博士论文中的原话是：我们假定，任何运动物体都伴随着一个波动，而且不可能把物体的运动跟波的传播拆开。他的猜想在1927年由戴维逊和革末完成实验验证。

经过计算，重1g，速度为1厘米/每秒的灰尘其物质波波动为6.63*10的-29次方米。所以这种效应在宏观尺度上是无法被观测到的，但！它却真实存在。

（如上图左）在此基础上，他用物质波的假设来解释电子为什么不会辐射能量的原因：因为电子的物质波在沿轨道传播时，其轨道周长正好等于物质波波长的整数波，形成了驻波。

如上图，左边是轨道周长，右边为电子物质波波长的整数倍，这个公式够简单又清晰。

但是。。。。我又要讲但是了：德布罗意的上述观点只能算是二阶段不完全答案。它也有个问题：这个波到底是个什么？

德布罗意物质波的概念提出来后，因为得到了电子干涉与衍射等实验的验证，包括波动力学的创始人薛定谔及德布罗意本人，都觉得电子的这种波是实实在在的物质波，具有同机械波类似的实际物质结构，但仔细分析后会发现，如果按照这种说法，电子的物质波包就会在传播的过程中发生扩散，打个形象的比方就是电子会变得越来越“胖”，这显然与实际情况不符合。

玻恩、薛定谔给出了新的解释（三阶段.....)

1925年11月，薛定谔在阅读爱因斯坦关于玻色一爱因斯坦统计的论文时，得知德布罗意的博士论文，深有感触。在一次研讨会上，德拜指出，既然粒子具有波动性，应该有一种能够正确描述这种量子性质的波动方程，薛定谔深受启发，创立了薛定谔波动方程

具体的公式如上图（看看就好）

这是一个偏微分方程，等式的左右边是能量的微分形式，它描述了：粒子在三维保守力（前面讲过的）外力场中所具有的能量等于势能与动能之和的关系（此处埋坑，最后一段有重要作用），并以此为基础，导出波函数随时间演化的关系式。

关于在这里被引入的波函数，也就是该方程的解，如上图，一开始，就连薛定谔自己搞不清它的物理意义（当然，直到现在，包括波函数的坍缩过程也没有一个绝对的标准答案），他认为波函数代表了分散的粒子。

不管怎样，我们从能看到的实在来说明：单电子双缝干涉实验（如上图），单个电子确实会与自己干涉，而表现出打中底板的随机性，但打在底板上时，它确实只是一个点，只有在经过大量的粒子打击后，从整体上表现出了波动性，这一思路很重要，相信你也很容易理解它。

为此，玻恩提出了一种统计诠释观点：他认为德布罗意的物质波或者薛定谔波动方程中的波函数所描述的并不是实在的物质结构，只不过是刻画粒子在空间分布概率的概率波而已，换句话说，粒子在空间的某处出现的概率服从一定的统计规律，正是这种统计规律显现了粒子的波动性质。

虽然爱因斯坦、德布罗意、薛定谔都极力反对，但这种既承认波动性又不必割裂粒子的观点得到了实验的支撑和多数物理学家的认同，并使他获得了1954年的诺贝尔物理学奖。

这次你重新提出问题并且自己找到答案（三阶段......答案）

讲完这个概率波，对于文章标题提出的问题，可以给你一个三阶段的答案：那就是，这个问题本身问错了，按照概率波解释，电子不会有明确的运行轨道，而是如上图，是一团围绕在原子核周围的概率云。

当然，对于这幅由荷兰科研机构拍摄于2013年的图，需要注意的是，它并不是一张真正意义上的“实拍图”，因为严格来说，它并不是一个氢原子上电子真正的定格，众所周知，观测会破坏电子的波函数状态。

如何巧妙的避开这一难题呢，（如上图）其基本的原理是利用静电场将1个氢原子的电子剥离开并投影在底板上，这相当于给原子的图像拍了一帧，当然，这个原子就不能再用了，然后下一个原子再来一张，再下一个，再下一个，辅助以适当的放大，这样大量氢原子的投影的 *** 就间接的凑出了一个氢原子电子波函数的图景了。

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