Почему в космосе нет воздуха

Почему в космосе нет воздуха?​

Мы привыкли к тому, что воздух всегда вокруг нас. Но поднимаясь все выше, мы замечаем, что воздух становится разреженным. Почему же так происходит?​

Дело в том, что воздух, как и любое вещество, обладает массой.​ А значит, на него действует сила притяжения Земли.​

Гравитация и атмосфера Земли

Чтобы понять, почему в бескрайних просторах космоса нет воздуха, необходимо разобраться в том, как гравитация удерживает атмосферу вокруг нашей планеты.​

Представьте себе Землю как гигантский магнит, а воздух, которым мы дышим, — как множество крошечных металлических опилок.​ Магнит притягивает опилки, не давая им разлететься.​ Точно так же гравитация Земли удерживает атмосферу, притягивая к себе молекулы газов⁚ азота, кислорода, углекислого газа и других.​

Чем массивнее объект, тем сильнее его гравитационное притяжение.​ Земля, будучи достаточно массивной планетой, обладает достаточной гравитационной силой, чтобы удерживать свою атмосферу.​ Однако сила гравитации уменьшается с расстоянием.​

Молекулы воздуха, находящиеся ближе к поверхности Земли, испытывают более сильное притяжение, чем те, что находятся на больших высотах.​ Вот почему атмосфера более плотная у поверхности Земли и постепенно разрежается с высотой.

Вспомните информацию из интернета⁚ «Общая масса атмосферы Земли равна⁚ 5.​9710 кг, что составляет 5 квадриллионов тонн, или одну миллионную часть массы самой Земли. В нижних 5 км сосредоточено 50 всей массы атмосферной оболочки.​ Выше воздух легче и имеет пониженную плотность.​»

На определенной высоте гравитационное притяжение Земли становится настолько слабым, что не может удерживать молекулы воздуха.​ Они получают возможность «улететь» в космическое пространство.​ Эта граница, где атмосфера постепенно переходит в безвоздушное пространство, не является четкой линией.​

Таким образом, именно гравитация играет ключевую роль в удержании атмосферы вокруг Земли.​ Без гравитации наша планета была бы безжизненной каменистой пустыней, лишенной воздуха и воды.​

Состав и структура атмосферы

Атмосфера Земли — это не просто хаотичное скопление газов.​ Она имеет определенный состав и структуру, которые играют важную роль в ее способности удерживаться вокруг планеты.​

Основными компонентами атмосферы являются азот (около 78%) и кислород (около 21%). Также в ней присутствуют аргон, углекислый газ, неон, гелий, метан, криптон, водород и другие газы в гораздо меньших количествах.​ Важно отметить, что именно гравитация Земли позволяет удерживать все эти газы вместе, образуя атмосферу.​

Интересно, что состав атмосферы не всегда был таким, как сейчас.​ Он менялся на протяжении миллиардов лет под воздействием различных факторов, включая геологические процессы, появление жизни на Земле и деятельность человека.​

Помимо газового состава, атмосфера Земли имеет слоистую структуру.​ Каждый слой обладает своими уникальными характеристиками, такими как температура, давление и состав.

Наиболее близкий к поверхности Земли слой — это тропосфера.​ Здесь происходят все погодные явления, которыми мы привыкли наслаждаться (или не наслаждаться). С высотой температура в тропосфере понижается.​

Выше тропосферы расположена стратосфера, где температура, наоборот, повышается с высотой.​ Это связано с наличием озонового слоя, который поглощает ультрафиолетовое излучение Солнца.​

Ещё выше находятся мезосфера, термосфера и экзосфера.​ В этих слоях атмосфера становится все более разреженной, постепенно переходя в космический вакуум, где практически отсутствуют частицы вещества.​

Именно благодаря гравитации Земли все эти слои, с их разнообразным составом и характеристиками, удерживаются вместе, образуя атмосферную оболочку, защищающую жизнь на нашей планете.​

Слои атмосферы и их границы

Атмосфера Земли подобна многослойному пирогу, где каждый слой обладает своими уникальными свойствами и составом.​ Именно благодаря этой слоистой структуре и силе притяжения Земли у нас есть воздух для дыхания и защита от губительного воздействия космоса.​

Ближайший к нам слой — тропосфера — простирается до высоты примерно 8-18 км.​ Здесь формируются облака, дуют ветры, идут дожди и снег — словом, происходит вся та погода, с которой мы сталкиваемся ежедневно.​

Над тропосферой, на высоте от 18 до 50 км, располагается стратосфера.​ Здесь царит почти абсолютный покой⁚ нет ни гроз, ни осадков.​ Именно в стратосфере находится жизненно важный для нас озоновый слой, защищающий все живое от губительного ультрафиолетового излучения Солнца.​

Далее, на высоте от 50 до 80 км, простирается мезосфера.​ Температура здесь снова понижается с высотой и может достигать -90°C.​ В мезосфере сгорают большинство метеоров, превращаясь в яркие огненные шары.​

Выше мезосферы, на высоте от 80 до 500 км, находится термосфера.​ Здесь температура возрастает с высотой и может достигать невероятных 1500°C!​ Именно в термосфере происходит полярное сияние, завораживающее световое шоу, возникающее при взаимодействии заряженных частиц солнечного ветра с атмосферой Земли.

И, наконец, самый внешний слой атмосферы — экзосфера — начинается на высоте около 500 км и постепенно переходит в безвоздушное космическое пространство.​ Здесь практически нет молекул газа, и гравитация Земли уже очень слаба, чтобы удерживать их.​

Важно понимать, что границы между слоями атмосферы не являются чёткими линиями.​ Они могут менятся в зависимости от времени суток, географического положения и солнечной активности.

Разреженность атмосферы на больших высотах

Мы часто воспринимаем воздух как нечто само собой разумеющееся, не задумываясь о том, насколько важна для нас атмосфера. Но стоит лишь подняться на высоту, будь то вершина горы или иллюминатор самолета, как мы начинаем ощущать, как меняются свойства воздуха, а точнее — как он становится разреженным.​

Ключевым фактором здесь выступает гравитация.​ Как мы помним, именно она удерживает атмосферу Земли, притягивая молекулы газов к поверхности. Но сила гравитации ослабевает с расстоянием. Поэтому чем выше мы поднимаемся, тем меньше молекул воздуха находится вокруг нас.​

Вспомните информацию из интернета⁚ «В нижних 5 км сосредоточено 50 всей массы атмосферной оболочки.​ Выше воздух легче и имеет пониженную плотность.​»

Разреженность воздуха на больших высотах имеет ряд важных последствий.​ Во-первых, снижается атмосферное давление.​ Это означает, что на наши тела действует меньшая сила, и мы можем испытывать дискомфорт, головокружение, а в некоторых случаях — и горную болезнь.​

Во-вторых, из-за меньшего количества молекул воздуха на больших высотах труднее дышать.​ Это связано с тем, что в каждом вдохе содержится меньше кислорода, необходимого нашему организму.​ Именно поэтому альпинисты, поднимающиеся на высокие вершины, используют кислородные маски.​

И, наконец, разреженность воздуха влияет на температуру.​ На больших высотах температура значительно ниже, чем у поверхности Земли.​ Это связано с тем, что воздух здесь менее плотный и хуже удерживает тепло.​

Таким образом, поднимаясь всё выше в атмосферу, мы сталкиваемся с условиями, всё менее пригодными для жизни.​ Именно поэтому космические корабли и скафандры разработаны таким образом, чтобы создавать вокруг человека искусственную среду, максимально приближенную к земной.

Переход от атмосферы к космическому пространству

Где заканчивается атмосфера Земли и начинается космическое пространство? Этот вопрос может показаться простым, но на самом деле четкой границы не существует. Переход от атмосферы к космосу плавный и постепенный.​

На высоте около 100 км расположена условная линия Кармана٫ которую часто считают границей между атмосферой и космосом.​ Однако даже на этой высоте всё ещё присутствуют следы атмосферы٫ хотя и крайне разреженные.​

Чем выше мы поднимаемся, тем меньше молекул газа встречается на нашем пути.​ Гравитация Земли становится всё слабее, и её влияние на отдельные молекулы уже не настолько значительно.​

В космическом пространстве, которое начинается примерно на высоте 10 000 км, частицы вещества разрежены настолько, что практически не взаимодействуют друг с другом.​ Это состояние называется вакуумом.​

Отсутствие воздуха в космосе имеет ряд важных следствий. Во-первых, в космосе не распространяется звук. Ведь звук — это волна, которая передаётся через колебания частиц воздуха.​

Во-вторых, в космосе небо всегда чёрное, даже днём.​ Это связано с тем, что нет атмосферы, которая рассеивала бы солнечный свет, создавая голубой фон, к которому мы привыкли на Земле;

И, наконец, в космосе царит экстремальная температура.​ Без атмосферы, которая регулировала бы температуру, предметы могут нагреваться до +120°C на солнечной стороне и охлаждаться до -100°C в тени.​

Таким образом, переход от атмосферы к космосу, это постепенное изменение свойств окружающей среды, которая становится всё более враждебной для жизни.​