地球大气层厚达几百公里,重达600亿吨。正因为有了它,生命才将存在于地球上。那么,这么多的气体究竟来自哪里?
事实上,最根本的原因是地球引力。地球是一个质量巨大的球体,总质量约596万亿吨。当然,这样一个巨大的球体会产生巨大的引力,引力会从太空中吸收气体分子并聚集在地球周围。然而,地球的大气层不仅仅是由于吸收外层空间。空气中的一些气体是由地球本身形成的,还有一些是由地球上的有机物形成的。同时还由于地球的重力和磁场,这些气体漂浮在地球表面,不容易逸出。地球的重力将把气体束缚在地球表面,地球的磁场也可以使用。
地球大气的组成主要是氮,占到了78%。氮的主要来源是地球早期火山喷发造成的。火山喷发产生的气体有二氧化碳、二氧化硫、氨气、氮气等。与氮气相比,二氧化碳、二氧化硫和氨气相对容易溶解。水也相对容易与其他化合物反应,氮在自然界中更稳定,不易与其他化合物反应,因此氮易于保留,因此大气中氮较多。
除氮气外,空气的第二大比例是氧气,占到了21%。氧主要是由地球上的绿色植物形成的。其主要贡献者是微生物,如地球早期的蓝藻和绿藻,它们通过光合作用将二氧化碳转化为氧气和碳。稀有气体约占大气总量的0.939%,包括氦氦、氖、氩、氪、氙、氡等。它们中的一些起源于太空,有些是由地球创造而来的。
二氧化碳(CO2)约占总重量的0.031%。这些气体中有些是生物呼吸产生的,有些是燃烧产生的,有些是火山产生的。此外,还有臭氧(O3)、一氧化氮(NO)、二氧化氮(NO2)、水蒸气(H2O)等气体,但含量却少之又少。
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