¿Por qué el aire de la tierra no se escapa al espacio? ¿Es solo por la gravedad?

Sí, la gran idea errónea es imaginar que las aspiradoras apestan. En realidad, es la atmósfera la que sopla. Si estuvieras en el transbordador espacial y abrieras la puerta, no te dejaría atrapar por la aspiradora … el aire te dejaría sin aliento al decidir si abandonar el transbordador.

O … ¿recuerdas la resurección alienígena? En una escena, alguien es absorbido por el espacio a través de un pequeño agujero en el casco de una nave espacial y se convierte en espagueti. Completamente imposible La fuerza para empujarte fuera del agujero solo vendría del aire dentro de la nave. Hay un poco de potencial energético allí, pero ¿cuánto? ¿Cuánta presión ejerce el aire dentro del barco sobre el casco del barco? Una atmósfera, probable. ¿Puede una atmósfera de presión llevarte al espagueti? No, necesitarías una presión mucho mayor. Es por eso que sus ojos no pueden ser succionados de sus cuencas por una aspiradora … tendría que haber aire detrás de sus ojos soplando sus ojos que solo está contrarrestado por 1 atmósfera de presión que empuja sus ojos. Puede haber pequeñas cantidades de aire detrás de los globos oculares, pero muy, muy poco, y una vez que el aire escapara al vacío, no quedará nada para expulsar los globos oculares.

Entonces, hay una cierta presión atmosférica en la tierra causada por la gravedad de la tierra que atrae todo ese aire. La atmósfera quiere volar al espacio, pero la gravedad no lo deja. La cantidad de presión atmosférica está determinada por el peso de la columna de aire sobre cierto punto. Si hubiera más aire en la Tierra pero la misma gravedad, tendríamos una presión atmosférica más alta, como en Venus, con menos aire obtendríamos lo contrario. Si la gravedad fuera menor, la presión atmosférica sería menor, y si la gravedad fuera mayor, la presión sería mayor. La cantidad total de atmósfera está determinada por la cantidad de gases que se generan a lo largo del tiempo, equilibrada por la cantidad de atmósfera que logra alcanzar la velocidad de escape con el tiempo. Las moléculas de oxígeno y nitrógeno en el aire en promedio se mueven mucho más lentamente que la velocidad de escape. Sin embargo, algunos se mueven más lento que el promedio, otros se mueven más rápido. Algunos se mueven mucho más despacio, algunos mucho más rápido. Muy, muy, muy pocos se mueven a la velocidad de escape. Dado que la tasa de pérdida de la atmósfera es constante y la tasa de producción de la atmósfera es aproximadamente constante, la presión del aire de la Tierra ha alcanzado un equilibrio. Venus también está en equilibrio, pero tiene una presión de aire mucho más alta, Marte está en equilibrio pero tiene una presión de aire mucho más baja.

Un poco Entonces, en el nivel más bajo, puede suponer que la gravedad de la Tierra puede mantener su atmósfera en su lugar, aunque solo aquellos gases con cierta masa molar alrededor de la masa molar del aire como nitrógeno, oxígeno, agua y dióxido de carbono (y planetas más pesados ​​como Júpiter pueden incluso mantener moléculas ligeras como el hidrógeno).

En el siguiente nivel superior, puede decir que no es simple gravedad lo que está haciendo esto, sino gravedad más algunas mecánicas estadísticas. La gravedad crea un paisaje de energía cambiante a medida que te alejas de la Tierra, la energía está más cerca de la Tierra y aumenta a medida que te alejas. Debido a esto, más moléculas prefieren permanecer lo más cerca posible de la Tierra y es por eso que el aire se adelgaza a medida que avanza en la atmósfera. Como resultado de esto, el “peso” de los niveles más altos de aire empuja hacia los niveles más bajos y crea una forma de equilibrio mecánico, que llamamos presión atmosférica.

En un nivel aún más alto, puede preguntarse, Marte y la masa de la Tierra no son muy diferentes entre sí, pero la Tierra tiene una atmósfera más gruesa. Si preguntas esto, entonces estás pasando al principio antrópico. En general, los planetas pueden tener todo tipo de gases en su atmósfera, si son gases ligeros se escaparán, y la vida emergerá solo en aquellos planetas donde permanecieron los gases necesarios para la vida. Puedo decir más, pero eso dependerá de qué tipo de comentario publiques después de esta respuesta

Principalmente si; pero como me han recordado, la magnetosfera de la Tierra ayuda al desviar el viento solar y los rayos cósmicos de baja energía, lo que aceleraría el proceso al romper moléculas pesadas (como el agua) en átomos más ligeros.

Sin embargo, la gravedad de la Tierra no es lo suficientemente fuerte como para evitar que todos los átomos y moléculas se filtren al espacio. Las moléculas de hidrógeno y los átomos de helio rebotan y ocasionalmente obtienen suficiente energía cinética para lograr la velocidad de escape; si no golpean nada al salir, se pierden para siempre.

Es por eso que es tan importante asegurarse de recapturar todo el helio utilizado en ( p . Ej. ) Aplicaciones criogénicas (o ser ventilado de pozos de gas natural), y por qué los océanos de la Tierra eventualmente se secarán.

Se cree que ocasionalmente un átomo tiene suficiente energía para escapar. Esto se basa en cálculos en lugar de observación directa. También se cree que la gravedad es lo que mantiene la densidad de nuestra atmósfera, porque los planetas más pequeños tienen menos atmósfera y los planetas más grandes como Júpiter tienen atmósferas mucho más densas.

Pero las estadísticas, en forma de termodinámica, también tienen un papel en esto. Específicamente, la probabilidad de que un átomo gane suficiente energía para escapar y luego logre escapar antes de ser desviado por otro átomo, se calcula que es muy pequeña y se observa que es insignificante.

Cuando un átomo se escapa, esperaría que sea capturado con mayor frecuencia por el campo magnético de la Tierra y sea guiado hacia abajo en uno de los polos o retenido en órbita en el cinturón de van Allen.

Nuestro conocimiento de las fuerzas es incompleto. Por ejemplo, podría haber una correlación entre la gravedad y el electromagnetismo que aún no se ha descubierto. No creo que se haya descubierto que un cuerpo celeste carezca de un campo magnético, pero no se sabe por qué.

A 100 kilómetros, aproximadamente 1/4 de camino hacia la estación espacial internacional, la velocidad del sonido es casi lo que es en la superficie, 1000 kilómetros por hora. Esto es casi lo mismo que la velocidad promedio de una molécula de aire.

Compare esto con la velocidad de escape. Esta es la velocidad que una molécula herida necesita para escapar de la influencia de la gravedad de la Tierra y no retroceder. Esta velocidad es de aproximadamente 40,000 kilómetros por hora. (Todas estas velocidades son realmente velocidades, pero, lo que sea).

Las moléculas de aire simplemente no tienen la velocidad suficiente para salir de la Tierra sin mucha ayuda adicional.

Bueno, la atmósfera se mantiene en su lugar tanto por la gravedad de la Tierra como por su magnetosfera que desvía la alta energía, ionizando los vientos solares lejos de la Tierra.

PERO , la atmósfera se filtra al espacio. Principalmente helio e hidrógeno.

Sin embargo, la cantidad es tan pequeña en comparación con el volumen total de aire que es insignificante.

Sí, la gravedad tiene su efecto sobre cualquier objeto material que intente escapar de la Tierra al espacio, además el aire es gas, sus moléculas (sus componentes principalmente Nitrógeno 70% y 20% oxígeno, 10% otros) también se unen por la llamada fuerza molecular , en general, la energía cinética promedio es 1/2 KT, donde K es constante de Boltzman y T es la temperatura ambiente, por lo que no tiene la velocidad de escape para escapar de la gravedad terrestre.

Me sorprende que solo una de las respuestas hasta ahora (la de Christian Nelson) acredite el campo magnético de la Tierra por ayudar a preservar nuestra atmósfera. Sin ella, los átomos ionizados de alta energía que fluyen del sol regularmente expulsarían moléculas de nuestra atmósfera a velocidades más allá del alcance de la gravedad para hacerlas retroceder. Marte tuvo una vez una atmósfera bastante densa. La razón por la que ahora se ha ido es que Marte carece de un campo magnético fuerte.

Actualización: en respuesta a un comentario que puse en la respuesta de Jess H. Brewer, la actualizó para incluir la contabilidad del campo magnético de la Tierra.

Esto se debe a que la mayoría de los átomos y las moléculas no se mueven lo suficientemente rápido como para alcanzar la velocidad de escape (11.2 km / s). Solo una pequeña proporción de los átomos más ligeros (hidrógeno, helio) logran esto, por lo que son tan raros en nuestra atmósfera. La velocidad de los átomos y las moléculas en la atmósfera se debe a la temperatura de la atmósfera, por lo que la atmósfera se mantiene porque la gravedad de la Tierra es demasiado fuerte y la temperatura de la Tierra es demasiado fría.

refiriéndose a la teoría molecular, la temperatura del gas está directamente relacionada con el viaje del gas, por ejemplo, el viaje de hidrógeno a 4000 mph (milla / hora) y el oxígeno viaja a 1000 mph (milla / hora), esto sucede a temperatura y presión ambiente y estas velocidades son valores muy pequeños en comparación con la velocidad de escape de la tierra de aproximadamente 11,190 m / s (milla / segundo), es decir que necesitamos temperaturas elevadas (superiores a 250 grados centígrados) para hacer que el aire se eleve, el segundo factor que resiste los vientos solares para golpear el aire de la tierra y reemplazarlo es la presencia de la magnetosfera para obtener más detalles, siga el enlace Geekswipe o puede consultar el libro de ciencia general McKenzie

Las otras respuestas son mejores de lo que podría dar. Pero solo para decir: la Tierra también está produciendo su atmósfera sin parar, por lo que reemplaza algo que se pierde en el espacio.

Es por la gravedad. El peso de la atmósfera por encima de una pulgada cuadrada de área es de 15 libras. Por lo tanto, la presión atmosférica es de 15 psi.

Sí, es solo por la gravedad.