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原因之一是氮气在地球大气中的逃逸速度与方均根速度之比为22，这个比值不小了吗？ 【韩冬的回答(17票)】:
我们要探究地球大气中氮元素所占比例为什么这么高，就要看一下，氮元素的竞争对手们怎么败给它的。 地壳里面，硅、铝、铁、钙、钠、钾、镁等元素质量都很大，可惜它们的单质和化合物都是固体。所以所有不是气体的元素和化合物都被淘汰。 我们发现氯气和惰性气体等本身就很少，都是少数民族。所以氮气的主要竞争对手只有几个：氢气和氧气，以及二氧化碳，一氧化碳，氨气，氮氧化合物（一氧化氮，二氧化氮等），甲烷。 以下是PK过程： 氢气和氧气结合成水，变成了海洋。氢气阵亡。氧气伤亡一部分。 氧气和铁结合成为铁矿石，氧气和硅结合变成二氧化硅及硅酸盐（岩石，沙漠，土壤的主要成分之一），氧气和铝结合生成氧化铝等（土壤主要组成成分），氧气和钙，钠，钾，镁结合……氧气阵亡大半，无力与氮气相抗衡。 二氧化碳，一氧化碳，原先还挺多的，被植物数十亿年光合作用变成了氧气和有机物，现在只占不到1%（要不是光合作用，氧气连现在的20%的份额都没有）。 氨气，氮氧化合物纷纷表示氮气化学性质稳定，也就是打闪电的时候，氮气和氧气（氢气）能少量结合一点点…… 总之，只有氮气称王称霸，化学性质稳定是硬道理！ ………………………………………………………………………………………………………………
——————————————————木星火星金星们——————————————————— 除了白矮星中子星，恒星例如太阳的主要成分是氢和氦（氢是绝对老大）。木星土星天王星海王星是巨行星（就是个巨大气球）http://baike.baidu.com/view/364094.htm，其中木星和土星有成为恒星的野心，主要成分也是氢和氦；天王星和海王星是冰巨星，也是气体表面（氢和氦） ，不过有个冰核（主要成分水，氨，甲烷，说是‘冰’其实是流体）。 以上这些巨型怪兽们都是以氢元素为主，符合氢是宇宙中最普遍的元素这一结论。像地球金星火星这些小不点们，为什么以硅铁这种大原子量元素为主，可以参考http://www.zhihu.com/question/19801526，反正这群类地行星，有铁镍核心，有硅（硅酸盐，二氧化硅等）做外层[1]，氧单质就很难在大气层存在，大多都被硅铁等固定到地表了。幸好二氧化碳是气体，甲烷是气体，水蒸气是气体，氨气是气体，所以在原始地球，现在的金星火星，上述气体都是大气主要成分之一，不输氮气。尤其是二氧化碳居多，但地球有了叶绿素之后不得了，把二氧化碳变成了氧气和有机物（固体），氧气又把甲烷变成二氧化碳和水，二氧化碳又被叶绿素变成氧和有机物……这一过程持续了很多亿年，顺便把地表能氧化的铁单质全部氧化（对，你能见到的铁矿几乎都是被氧化的铁http://baike.baidu.com/view/135139.htm）了，结余的氧气才形成臭氧层，以及我们呼吸的氧（这个结余比氮气少多了）。 [1]类地行星中有不以硅作为外层，以碳为外层的“钻石星”http://baike.baidu.com/view/1101989.htm（目前尚未观测到） PS 类地行星对氢的态度是，能留下就结婚（和氧结婚——水，和碳氧结婚——有机物），不愿意结婚的请走人（这就牵扯到逃逸速度了），同理氦气。 【王伟的回答(1票)】: 早期大气来自于地球形成早期从灼热的地壳中溢出的气体，推测主要由甲烷（CH4）、氨（NH3）、氢（H2）、水（H2O）等组成。 因为火山爆发所喷出的气体是二氧化碳（CO2）、氨（NH3）、氮（N2）、二氧化硫（SO2）、甲烷（CH4）、氢（H2）和水蒸气（H2O），这些气体在地球冷却前飞向空中，等到地球冷却，逃出的气体因重力而覆盖地球形成最原始的大气。其中水蒸气凝结成为水，而二氧化碳、二氧化硫溶于水中变成溶液，因此大气剩下氨、氢和甲烷，这就是被我们所认为的原始大气。 看得出来自由氧不是原本就存在的，是由细菌，像是蓝细菌或者蓝绿藻在距今大约20亿年前演变至能进行光合作用之后产生的，是生物把原本固定在地壳中的氧元素释放到大气中。 但氧气是强氧化物，氧气一出现，原始大气中的氨、氢和甲烷都不稳定了，最终他们被氧化为CO2, N2和H2O，氧气改造了还原性的原始大气后， 距今大约5亿年，氧浓度的增加使生物能发展出多细胞的动物性生物。这些多细胞的动物性生物的出现使大气中氧元素含量达到一个相对平衡。 N2大量存在的主要原因是，他是最稳定的氮化物。容易产生，却不易被消耗，很难被生物利用。 参考： http://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%8F%A4%E5%A4%A7%E6%B0%A3%E5%B1%A4 http://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%9C%B0%E7%90%83%E5%A4%A7%E6%B0%94%E5%B1%82#.E5.8E.9F.E5.A7.8B.E5.A4.A7.E6.B0.A3 【郭小智的回答(1票)】: 之前在知道上看到的,作参考. 地球上的"逃逸速度"是11．2千米每秒，这意味着任何地球上的物体，如果以11．2千米每秒的初速度向上运动，它就能脱离地球的影响而飞出去。这对大到火箭、小到分子的任何物体都适用。 在室温下，大气中的氧分子的平均速度是0．5千米每秒，氢分子的平均速度是氧的4倍。在大气中，运动速度超过11．2千米每秒（逃逸速度）的气体分子，只占一个极小极小的百分比。而且，即使能达到这样高的速度，这些分子在大气的低层也是不可以逃逸的，因为在低层大气中分子间的碰撞机会很多，这些"高速分子"在同速度较慢的近邻分子碰撞后，运动速度就会慢下来。 然而，在高层大气中情况就不同了。首先，那里强烈的太阳辐射会把大气分子中很大一部分激发到极高的能量和很大的速度。其次，在高层稀薄空气中，分子间碰撞的几率大大减小，分子的平均自由程大为增加。在220千米的高空，大气分子的平均自由程竟达到1000米！在那里，一个分子每秒中的平均碰撞次数只有一次，而在海平面上每秒却要碰撞50亿次。因此，在高层大气中分子的逃逸可能很大。 大气分子逃离地球，这意味着大气层在"漏气"。但"漏"出去的主要是最轻的氢分子，由于氧和氮分子相当重，而在给定温度下，每一种分子的平均速度与它们的分子量的平方根成反比，所以氧和氮分子只有很少一部分能达到逃逸速度。这就是今天的大气中氧和氮占的比例最大的原因。而氢和氦等轻元素，由于它们的气态分子较容易逃离地球，造成今天的大气层中氢和氦的含量所剩无几，尤其是氦，它已成为"稀有气体"。 既然氮气和氧气都不易逃逸，为什么氮气却要比氧气多出很多呢？还有一个原因：因为氮气比氧气稳定，常温下不易与其它物质反应。 原文地址:知乎 |
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