要让氦留在地球上，需要多少g ?

Question

我知道氦在地球上是一种很轻很稀有的气体，因为地球的引力不够大，无法留住它。相反，氦和氢通过大气层上升，逃逸到外太空。

我的问题是:地球要有多大质量才能让氦留在大气中?2 5还是10倍的实际质量?例如，我们可以将它与海王星或土星进行比较吗?

Answer 1

大气逃逸是行星大气气体流失到外层空间。你不可能通过重力永远容纳所有的气体。最终你会进入稀薄的大气在那里气体分子有可能达到逃逸速度。概率分布由麦克斯韦玻耳兹曼分布热逃逸机制被称为牛仔裤逃脱。

在地球上，氦比其他气体轻，这一事实使问题更加复杂。所以(1)氦原子迁移到上层大气是因为它的密度，(2)氦原子平均具有与氧和氮分子相同的动能，这意味着氦原子平均比氧或氮分子快得多。

所有这一切都变得更加复杂，因为需要一个大气温度剖面作为高度的函数。

假设背景辐射的温度是没有帮助的因为即使在这个温度下你也可以计算出氦原子有80%光速的概率。这有点像计算连续抛出n美元正面的概率不管n美元有多大。