为什么月球表面无大气层（地球大气层到底有多厚）

地球是一个拥有生命、具有勃勃生机的星球，能够支撑生命诞生的基本条件，除了液态水、磁场和适宜的温度以外，含有适量氧气的大气层也至关重要大气层不但为地球生命的诞生和繁衍提供氧气、二氧化碳、氮气等物质资源，同时也保护着地球免受或者减弱地外小行星的撞击影响，下面我们就来聊聊关于为什么月球表面无大气层?接下来我们就一起去了解一下吧!

为什么月球表面无大气层

地球是一个拥有生命、具有勃勃生机的星球，能够支撑生命诞生的基本条件，除了液态水、磁场和适宜的温度以外，含有适量氧气的大气层也至关重要。大气层不但为地球生命的诞生和繁衍提供氧气、二氧化碳、氮气等物质资源，同时也保护着地球免受或者减弱地外小行星的撞击影响。

虽然大气层中的气体物质较轻，但作为整体存在，它们仍然会受到地球重力的影响，距离地面越近，则气体的密度越大，产生的大气压强就越大。而距离地面越远，由于受到的引力影响逐渐减弱，气体物质的密度就会逐渐减少，大气压强持续降低，直至接近真空状态。那么，地球大气层的厚度到底有多大呢？

其实，很早以前，人类就对大气层的厚度数值感兴趣。连同其它自然地理和天文现象一起进行了持续不断地研究。最早关于地球圈层结构的描述，可以追溯到约2500年前的古希腊时期，亚里士多德曾经做过推想，人类脚下的地球由四个“实层”和一个“虚层”所构成，其中四个“实层”从上到下依次为火层、气层、水层、土层，一个“虚层”则位于火层以下，是一种虚无缥缈的存在。只不过，当时亚里士多德并未就每一个层级的厚度做出推测。

到了近代，随着人类物理科学和观测技术的不断提升，人们对地球本身的认知发生了翻天覆地的变化。1644年，意大利物理学家托里彻利和维瓦尼，应用实验的方法确认了大气层是存在重量的这一重大结论，由此推测出地球的大气层必然存在着一定厚度，最后通过实验推测出大约8公里的数值。

然而，8公里的数值肯定不是大气层的精确上界。随着气体物理科学、航天技术的发展，科学家们有条件进行更加深入的探索。到上世纪40年代，人类掌握了火箭发射技术，利用火箭，人们将大气层的上界拓展到400公里以上。

随后，又随着空间技术的进步，特别是意识到极光现象的产生，是地球大气层参与的这一结论之后，人们又把距地面1200公里左右的高空，即产生极光的地方，视为地球大气层的边界。

上世纪中叶，美国科学家施皮策在以往研究的基础上，提出了地球“外大气圈”的概念，将距地面500-1600公里的区域视为外大气圈，认为1600公里高度或许就是地球的大气层边界，在这个高度上，大气组成物质已经与宇宙空间逐渐融为一体了。

目前，科学界对于大气层厚度的主流观点，认为其高度的界限，应该处于距地面2000-3000公里。划分的依据是针对高空地球大气与星际空间中，中性气体物质的平均密度对比而得出的。按照星际空间内中性气体物质密度每立方厘米存在1个的这个标准，在距地面2000-3000公里高度的地外空间中，正好与这个数值相吻合。

随着地外探测技术的飞速发展，科学家发现，在远离地球的星际空间，其中性气体的密度，要远低于每立方厘米1个的这个标准，所以，科学界越来越觉得地球大气层的厚度，仍然要比想象中的更加复杂，从地球到星际空间的过渡带，也势必会相当长，绝非一条界限所能够划分得清楚的。

于是，科学家们试图利用宇宙中更加具备普遍性的标准，来定义地球的大气层。在上世纪中叶时，斯皮策所提出的“外大气圈”概念，用现在地理书籍中的术语表示，就是我们所熟知的“散逸层”。在散逸层中，大气的密度已经变得非常稀薄了，这些仅存的微量气体，在太阳辐射和宇宙射线的作用下，大部分都发生了电离，使得这层结构中，单纯的质子、氦原子核的含量，大大超出中性氢原子的数量。由于受到地球的引力变得很小，所以散逸层中被电离的物质，有一部分会被进一步激发从而逃脱地球的束缚，飞入宇宙空间中去。

但是，关于散逸层的上边界到底延伸到哪里，至今也没有定论。于是有科学家运用太阳“日冕”的概念，将其应用到地球的大气层中，提出了“地冕”的概念，来形容包围地球的、非常稀薄、处于电离状态的“氢原子云”层。

构成“地冕”的“氢原子云”层，主要是质量最轻、密度最小的氢原子，它们来源于地球大气层中的水蒸气、甲烷等含有氢元素的气体物质，当在高空中，受到太阳辐射的影响而发生电离，氢原子被“释放”出来，一部分沿着原有运动速度和轨迹逃离地球，一部分则返回地球散逸层的底部，等待着下一次的“飞升”，另外还有一部分则短期地保留在了散逸层的“地冕”之中，发生着循环往复的与太阳风交换电荷的使命。

正是由于散逸层的上部与宇宙空间的过渡带实在太长、而“地冕”层由于组成物质的周期性不能大幅度延伸的这一结果，所以，有科学家将可以通过实验获取其厚度数据的“地冕”层，作为地球大气层的边界。

高空处的氢元素，会与来自太阳的紫外线等高能辐射发生散射现象，继而发生辉光。其中发出光线的最强谱线为莱曼阿尔法辐射，是氢原子中的电子，从主量子数 n = 2 跃迁至 n = 1 时发出的。科学家们正是利用这一特性，从而来测定“地冕”的界限。

该项任务自然落到了可以高效探测星体周围等离子体的SOHO探测器，这颗探测器是于1995年开始发射的，围绕太阳进行运行，主要任务是对太阳的结构、日冕层、太阳风等开展研究，由于上面携带了可以过滤来自其它遥远天体发出的莱曼阿尔法辐射，所以可以很精确地测量日冕的情况。而这颗探测器的一个附属任务，则是对“地冕”进行观测，虽然在“地冕”中发生的莱曼阿尔法辐射传到探测器上已经很微弱了，但是由于探测器接收信号的超灵敏性，使得我们准确了解“地冕”的边界成为了现实。

根据监测的结果，“地冕”的上边界，可以延伸到距离地面63万公里左右，这个数值几乎是地球直径的50倍，也大大超出了月球和地球的距离。所以，从对“地冕”的最新研究中，我们可以认为，地球的大气层的可测上边界，就是“地冕”的上界，即63万公里的区域，从某种意义上来说，月球都被包含在地球的大气层中，而我们人类，到目前为止严格来说还没有真正离开过地球。