Земная атмосфера контактирует с открытым космическим пространством, в котором, можно сказать, вакуум. И газы из области с большей плотности должны рассеиваться в область с меньшей. По идее, Земля должна быстро терять атмосферу.
Но этого не происходит по причине наличия у Земли гравитации, которая действует и на молекулы газов. Для того, чтобы улететь с орбиты Земли, необходимо развить вторую космическую скорость 11,2 км/с. Но даже самый легкий газ, водород, по расчетам не набирает скорость более 2 км/с. Это при средней температуре у поверхности Земли. Выше 100 км температура атмосферы хоть и сильно разряжена, но температура газов резко увеличивается.
И в тех условиях водород уже может покидать атмосферу.
Расчеты показывают, что каждую секунду в космос улетает около 3 кг водорода и 50 г гелия. Это более 259 т в сутки. По другим данным, атмосферу покидает лишь 90 т газов в сутки. Этот процесс называется диссипацией атмосферы.
В приполярных зонах из атмосферы так же активно покидает и кислород, т.к. потоки заряженных частиц от солнечного ветра, скользящие по силовым линиям магнитного поля Земли передают атомам атмосферы энергию с увеличением их скорости и они покидают верхние слои атмосферы.
Из полярных областей ионосферы Земли теряется около 50 000 тонн кислорода ежегодно. Во время магнитных бурь, когда поток солнечного ветра усиливается, эта цифра увеличивается на порядки. Общее количество кислорода в атмосфере составляет 10 в 15 степени тонн. Размер потерь незначительный
На этом фоне загадочно выглядят озоновые дыры, особенно возникающие периодически над Антарктидой. Такое впечатление, что весь кислород из верхних слоев атмосферы улетает в космос и над этой территорией не образуется защищающего нас от ультрафиолета озона (О3).
Есть другое мнение, что озон разрушается водородом, которого из недр в этой области дегазируется больше всего. А космический ветер лишь добавляет свою долю в процесс уменьшения концентрации озона.
Средняя масса атмосферы составляет около 5 квадриллионов (или 5 в 1015 степени) тонн. Причём 90% этой массы сосредоточено в околоземном слое толщиной около 16 км и она приходится на азот и кислород. Процесс снижения объема газов в атмосфере медленный. Но за сотни миллионов лет атмосфера потеряла солидную массу, давление снизилось.
Есть версия, что огромные динозавры (птеродактили) имели возможность летать с такой массой тела по причине большей плотности атмосферы. Потом упал астероид, Земля потеряла часть атмосферы (газы выкинуло в космос), климат стал холоднее и динозавры исчезли.
Существует мнение, что гигантизм был возможен только при большем давлении, когда обменные процессы ускоряются. Да, и гравитации противостоит сила Архимеда. При меньшей плотности тела и в более плотной атмосфере она заметна.
Состав атмосферы Земли сейчас таков:
- Азот (около 78%).
- Кислород (приблизительно 21%).
- Аргон (около 0,93%).
- Углекислый газ (примерно 0,04%)
- Неон, гелий, метан, криптон и водород
Интересен вопрос, откуда в атмосфере Земли появилось столько азота? Если его концентрация стабильна сейчас, то в прошлом должны были проходить процессы, при которых он накапливался. Так же и с кислородом. Почему сейчас эти процессы накопления газов остановились?
Считаю, что это происходило во время глобального вымирания, когда из недр выходили газы в больших объемах. Но странно, что при этом в ней не накопилось много углекислого газа и метана, которые обязательно присутствуют в вулканических газах. Их должно быть больше, чем азота. Появление азота в атмосфере – это какая-то загадка.
Основная гипотеза его появления звучит так:
Древняя атмосфера Земли содержала азот в виде аммиака. С появлением кислорода в атмосфере, аммиак стал окисляться, превращаясь в воду и молекулярный азот.
А откуда в древней атмосфере Земли взялось столько аммиака? В лаборатории аммиак можно получить при реакции аммония с щелочью.
Можно предположить, что эти вещества в недрах древней Земли могли реагировать и происходила дегазация аммиака. Кислород в атмосфере окислил аммиак с образованием азота и воды. Получается, в древней атмосфере кислорода было намного больше. И процесс этот был масштабным. От реакции в недрах образовались гигантские залежи поваренной и другой соли и наполнились водой океаны и моря.
Такие химические формулы в астрофизике не встретишь, т.к. астрономия с химией никак не пересекается. И голословные заявления, что в прошлом атмосфера содержала те или иные газы – желательно объяснить с точки зрения химических процессов их появления.
***
На канале создан закрытый раздел для избранных подписчиков. Если вас интересуют темы с загадками истории и науки, которые считаются крамольными, то здесь вы сможете узнать новую для себя информацию, которую я не решился выложить в общий доступ. Подписывайтесь на новый раздел.