為什麼岩石星球都沒大氣層？卻有氣態行星？大氣層也不喜歡矮矬窮

探索 09-01

從有無大氣層的角度來看，太陽系內的天體除了地球以外還有金星與火星，以及土衛六等都有自己的大氣層，木衛二還有個極其稀薄的含氧大氣層，當然我們不論它們的大氣層成分如何，至少是解決了有無的問題！

但水星和冥王星以及地球的衛星和矮行星卻光禿禿的，除了岩石就是冰，而木星、土星、天王星和海王星卻是個超級氣態巨無霸，小小一個太陽系就會有如此多的差異，為什麼會形成這樣的太陽系「生態」。也許我們得從分子的運動開始說起。

溫度的本質和分子運動

這行星的大氣還跟溫度扯上關係了嗎，你沒有看錯，這溫度還是其中一個重要的決定因素！在日常中溫度就是物體冷熱的表現，但這這只是表觀而非本質，熱力學認為溫度是物體內部微觀粒子運動程度的宏觀反應，簡單的說就是分子平均動能，它與溫度是等價的。

1、微觀粒子的運動速度

從上圖我們知道氫分子在27℃時的平均運動速率是1900米/秒

氧分子的平均運動速率是480米/秒

而氧分子在127℃時的速率增加為560米/秒

這表示溫度在這個運動中非常關鍵，當然元素的屬性也很關鍵，比如氫氧這兩種分子運動速度就差了數倍之多！

2、天體的逃逸速度

我們知道發射宇宙飛船到近地軌道至少要有第一宇宙速度，其實道理很簡單，上太空有兩條路，一步一步爬梯子上去，另一種就是運動速度速度足夠高，產生的「離心力」超過引力，前者沒有速度要求，而後者有一個環繞地球的圓周速度要求。

根據計算，在地球表面達到「離心力」與引力平衡的第一宇宙速度為7.9千米/秒！

3、天體留住大氣的秘密

看地球的環繞速度與逃逸速度那麼高，是不是有種什麼大氣都能留住的感覺，比如氫分子的運動速度就遠低於地球的環繞速度，但這完全是誤解，因為乖乖呆在地球大氣層中的氧氣以及氮等分子都能在太陽風中的高能粒子轟擊下，達到逃逸速度！

而這些大氣逃逸的故事每天都在地球大氣層的散逸層發生，據統計，每年從大氣層中逃逸的空氣超過十萬噸。是不是有種再過幾年都跑完了的感覺？其實不會，我們先不說地球大氣的補充機制，即使不再補充，地球高達6000萬億噸的大氣也跑不完是不！

因此像地球這樣的天體是無法留住氫元素的，只有不斷增加的質量才可以讓氫元素呆在天體表面，而木星與其他幾顆高富帥行星就是在發展之初的原始積累中挖到了質量增加的第一桶金，因為太陽在跨過了原恆星階段後的第一步，就是將其周圍的塵埃帶驅離，據天文學家估算，太陽風和光輻射效應會將塵埃帶驅離到小行星帶以外，這是太陽誕生的紅利，而木星剛好在那裡！所以人生不光要有努力，也需要有一點點運氣哦，但如果你不努力的話，也許連運氣都抓不住哈！

行星的大氣還受到哪些因素的影響？

那麼是不是所有的大質量天體就有大氣層了呢？其實並不然，因為一顆天體擁有大氣層還有其他多項要求，我們可以從如下角度來考慮：

1、是否擁有自身的磁場

2、與恆星的距離是否過近

擁有磁場很關鍵，因為撞擊大氣分子幫助大氣「越獄」的就是太陽風中的高能帶電粒子，而這種帶電粒子可以被磁場偏轉！避免它們跨國「警戒線」！