地球的水汽会不会跑到外太空（地球大气中的水汽会不会散失到宇宙中）

地球大气层的水汽是不会向宇宙散失的，大气中的物质想要逃出地球只有到达大气层与宇宙空间的边界也就是逃逸层才有可能。但是水分子是无法到达逃逸层的，因为当水分子在进入逃逸层之下的电离层（暖层）时就会被电离分解而穿不过电离层。所以不可能出现在电离层之上的逃逸层，也就不会散失到宇宙中。

太空中观察到的地球大气层

　　地球表面的水会因为蒸发、植物的蒸腾作用或者是冰雪的升华作用而进入大气中，加上水汽在空气中的密度比较低，在空气中就会上浮。气体的运动方向是从密度高的地方向密度低的地方运动的。那么大气中的水汽会不会一直上升摆脱地球引力的束缚而逃出地球呢？

地球大气层模拟图

　　大气中的空气分布是根据高度发生变化的，高度越高时空气也就越稀薄，同样水汽也是高度越高密度越低的。

地球上的水汽分布

在1500m~2000m的大气中水汽的含量只有地表低空区域的50%。在5000m处的大气中水汽含量只有地表低空区域的10%。随着高度的升高水汽含量也是越来少的，大气中99%的水汽主要存在于10000m~12000m以下的大气环境中。

地球大气层结构图

大气层中90%的水汽存在于8000m~12000m的对流层中，由对流层层顶高度上升55000m的区域为平流层这其中的水汽含量就已经非常少了。由平流层层顶至地表高度85000m的大气区域为中间层，由中间层层顶至地表高度800km(800000m)的区域为暖层。在暖层中的氮、氧等空气成分因为强烈太阳紫外线和宇宙射线的照射已经处于高度的电离状态所以暖层也被称之为电离层，在暖层中即使有水分子存在也会被电离。

　　水分子电离公式：

　　H2O≒H OH-

　　水分子被电离分解为氢离子和氢氧根离子。

　　在暖层顶部以上的大气层外层也就是大气圈与宇宙空间的边界，我们称之为逃逸层。在逃逸层因为空气已经十分稀薄加上受到的地球引力作用很小，大气中的一部分高速运动的物质就会逃逸到太空中。因为水分子已经在暖层被电离，几乎不可能穿过暖层进入到逃逸层的。

逃逸层

　　如果在固定高度下水分子的扩散运动速度大于地球的逃逸速度那么水分子就会进入到太空中，从而能够逃出地球。

　　逃逸速度公式：

　　V=2gR根号下

　　其中g表示为该高度下的重力加速度，单位为m/s²；R表示为该高度上一个点到地球中心的距离，单位为m

　　由此公式我们可以计算出地表的逃逸速度：地表重力加速度g=9.8m/s²，R取地球半径6370km，可以计算出地表的逃逸速度为11.17km/s。

　　大气逃逸层底部距离地表1000km，距离地心为7370km(6370km 1000km)，根据重力加速度计算公式：

　　g=GM/r²

　　其中GM为地球相关的常数（G=6.67259×10^-11 N·m2/kg2、M为地球质量=5.965×10^24kg）

　　可以计算出1000km的逃逸层底部重力加速度为7.34 m/s²，再带入逃逸速度公式可得此处逃逸速度为10.4km/s。

　　水汽的分子运动速度我们取平均值，也就是气体分子的平均速率：

　　c=1.6*根号下[(R×T)/μ]

　　其中R为气体常数为8.314J/(mol·K)，T为绝对温度k为气体分子数量，c单位为m/s

　　我们可以计算出水汽不同温度下的平均速率，各成分的平均速率可参考下表：

各成分平均速率表

　　水汽分子的平均速率是从众多速度不一样的分子运动速度中取得平均值，其中最快的分子运动速度能够达到平均速率5倍以上，所以我们取得是5倍情况下的分子运动速度。通过以上数据可以得出氢和氦平均速率已经大于大气逃逸层底部的逃逸速度10.4km/s，可以逃出地球而相对分子质量较大的水分子则就无法逃出地球了。

　　大气中的水汽是不会穿过大气层而散失到宇宙中，因为大气层和地球引力可以说是地球的一层天然屏障紧紧锁住了地球的水分。这样大气中的水汽会继续进入到地球的生态系统中不断循环，从而就造就了我们现在生机勃勃的地球。

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