为什么岩石星球都没大气层？却有气态行星？大气层也不喜欢矮矬穷
星辰大海路上的种花家2019-08-31 19:05
从有无大气层的角度来看，太阳系内的天体除了地球以外还有金星与火星，以及土卫六等都有自己的大气层，木卫二还有个极其稀薄的含氧大气层，当然我们不论它们的大气层成分如何，至少是解决了有无的问题！
但水星和冥王星以及地球的卫星和矮行星却光秃秃的，除了岩石就是冰，而木星、土星、天王星和海王星却是个超级气态巨无霸，小小一个太阳系就会有如此多的差异，为什么会形成这样的太阳系“生态”。也许我们得从分子的运动开始说起。
温度的本质和分子运动
这行星的大气还跟温度扯上关系了吗，你没有看错，这温度还是其中一个重要的决定因素！在日常中温度就是物体冷热的表现，但这这只是表观而非本质，热力学认为温度是物体内部微观粒子运动程度的宏观反应，简单的说就是分子平均动能，它与温度是等价的。
1、微观粒子的运动速度
从上图我们知道氢分子在27℃时的平均运动速率是1900米/秒
氧分子的平均运动速率是480米/秒
而氧分子在127℃时的速率增加为560米/秒
这表示温度在这个运动中非常关键，当然元素的属性也很关键，比如氢氧这两种分子运动速度就差了数倍之多！
2、天体的逃逸速度
我们知道发射宇宙飞船到近地轨道至少要有第一宇宙速度，其实道理很简单，上太空有两条路，一步一步爬梯子上去，另一种就是运动速度速度足够高，产生的“离心力”超过引力，前者没有速度要求，而后者有一个环绕地球的圆周速度要求。
根据计算，在地球表面达到“离心力”与引力平衡的第一宇宙速度为7.9千米/秒！
3、天体留住大气的秘密
看地球的环绕速度与逃逸速度那么高，是不是有种什么大气都能留住的感觉，比如氢分子的运动速度就远低于地球的环绕速度，但这完全是误解，因为乖乖呆在地球大气层中的氧气以及氮等分子都能在太阳风中的高能粒子轰击下，达到逃逸速度！
而这些大气逃逸的故事每天都在地球大气层的散逸层发生，据统计，每年从大气层中逃逸的空气超过十万吨。是不是有种再过几年都跑完了的感觉？其实不会，我们先不说地球大气的补充机制，即使不再补充，地球高达6000万亿吨的大气也跑不完是不！
因此像地球这样的天体是无法留住氢元素的，只有不断增加的质量才可以让氢元素呆在天体表面，而木星与其他几颗高富帅行星就是在发展之初的原始积累中挖到了质量增加的第一桶金，因为太阳在跨过了原恒星阶段后的第一步，就是将其周围的尘埃带驱离，据天文学家估算，太阳风和光辐射效应会将尘埃带驱离到小行星带以外，这是太阳诞生的红利，而木星刚好在那里！所以人生不光要有努力，也需要有一点点运气哦，但如果你不努力的话，也许连运气都抓不住哈！
行星的大气还受到哪些因素的影响？
那么是不是所有的大质量天体就有大气层了呢？其实并不然，因为一颗天体拥有大气层还有其他多项要求，我们可以从如下角度来考虑：
1、是否拥有自身的磁场
2、与恒星的距离是否过近
拥有磁场很关键，因为撞击大气分子帮助大气“越狱”的就是太阳风中的高能带电粒子，而这种带电粒子可以被磁场偏转！避免它们跨国“警戒线”！
上图是在地球磁场保护下，太阳风中的高能粒子被驱离的过程，当然对于X级别的耀斑爆发，不仅空间通讯会受到严重影响，磁场甚至都有可能冲击到大幅振荡，进而磁场变动影响地面输电线线路的正常运行。
假如没有磁场保护，那么地球的大气层在高能粒子的冲击下根本没有还手之力，年长日久之后就剩下一个和火星一样的稀薄大气层，地表也变得像火星一样荒凉，这绝对不是什么好事！
后者距离恒星过近时 那么即使有磁场保护也是然并卵，因为强大的太阳风根本无视行星磁场，甚至连行星表面都可能受到冲击，而这在观测中是有案例的。
欧空局的COROT轨道探测器发现一颗距离母星只有400多万千米的行星，由于距离太近，这可行星每秒失去500万吨物质！比地球大气损失率高大约432万倍！这样的行星（气态）最后只会剩下一个星核，当然它也足够大，可以被它的母星剥离很久！
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