¿Por qué no se succiona el aire de la Tierra?

La aspiradora no succiona aire. En el vacío es el otro aire el que lo empuja hacia el espacio vacío. El aire, como cualquier otro gas, se expandirá para llenar el volumen.

Entonces, esperaría que la atmósfera se extendiera para llenar el resto del universo, y sin la gravedad que la sujeta a la Tierra, funcionaría.

Editar: Sí, algo de aire se pierde continuamente. Las moléculas en la atmósfera se mueven a una variedad de velocidades, algunas de las más rápidas se moverán lo suficientemente rápido como para tener suficiente energía para vencer la gravedad y escapar. Esto es especialmente cierto para los elementos más ligeros, p. Helio, que se mueve rápido y siente menos el efecto de la gravedad.

"Algunos dijeron X, algunos dijeron Y" - en su caso, X e Y son lo mismo. La gravedad es lo que te da la velocidad de escape; sin gravedad, todas las velocidades serían velocidades de escape. La atmósfera se va , ya que una cierta proporción de las moléculas de aire alcanza la velocidad suficiente todo el tiempo. Sin embargo, la velocidad promedio de las moléculas de aire es mucho más baja que la velocidad de escape, por lo que es un evento relativamente raro: perdemos alrededor de 3 kg de atmósfera por segundo. Parece mucho, pero hay mucho aire en la atmósfera, por lo que duraría alrededor de mil millones de años si la tasa de pérdida se mantuviera constante.

En realidad, la atmósfera duró mucho más que eso, y durará bastante, porque en realidad se está reponiendo con el tiempo. La parte más estable de nuestra atmósfera es el nitrógeno, porque no se pierde fácilmente (tiene mucha masa y la molécula es muy estable); la mayor pérdida que obtenemos es del hidrógeno, que se repone continuamente principalmente a partir de vapor de agua. La erosión y la actividad volcánica liberan enormes cantidades de dióxido de carbono, que es procesado por la vida fotosintética para producir oxígeno, y en su mayoría capturado y devuelto para otra ronda en forma de varias calizas y silicatos.

En este momento, la pérdida atmosférica está bastante cerca de un equilibrio: la cantidad de nueva atmósfera que se está creando está bastante cerca de la pérdida atmosférica. El equilibrio es bastante estable: no se obtiene un circuito de retroalimentación positiva en el que una mayor pérdida atmosférica conduce a una pérdida aún mayor, en realidad es todo lo contrario.

Finalmente, no hay succión. No se puede extraer un volumen de aire; lo que realmente sucede es que el aire ambiental tiene una presión más alta, por lo que se mueve hacia el volumen de baja presión. No existe una fuerza real, solo estadísticas: para un volumen de partículas que se mueven aleatoriamente ("gas ideal"), es más probable que una molécula se mueva del área de alta presión al área de baja presión que viceversa. Con el tiempo, esto iguala aproximadamente la presión en los dos volúmenes; ese es el punto en el que moverse de A a B es tan probable como moverse de B a A.

Pero incluso entonces, ves que el aire simplemente se extendería para llenar todo el universo por igual, sin succión involucrada. Ahí es donde entra la gravedad: el movimiento de las moléculas de aire individuales ya no es completamente aleatorio, ya que son atraídas hacia el centro del planeta. Si una molécula de aire termina en una trayectoria que se aleja de la Tierra, se daría la vuelta hasta que apuntara hacia la Tierra (al igual que una pelota vuelve a la Tierra cuando la lanzas). Y ahí es donde entra la velocidad de escape, esa es la velocidad en la que la atracción de la Tierra no es lo suficientemente fuerte como para girar el objeto. La molécula aún se acelera continuamente de regreso a la Tierra, pero la fuerza de la gravedad (y por lo tanto la aceleración) cae más rápido que la velocidad de la molécula: la molécula "escapó" bien de la gravedad.

Trate de abstenerse de usar la palabra 'suck' aquí ya que no tiene sentido. El aire siempre se moverá de una región de alta presión a una región de baja presión. Como todo lo demás en la naturaleza; trata de equilibrarse.

La gente decía que fuera de la tierra hay un vacío

Bueno, todos están equivocados, no existe el vacío perfecto. Tal vez esto sea un poco pedante, pero creo que es mejor decir que fuera de la tierra la presión es muy , muy baja (o "casi un vacío").

Pero el aire no es succionado de la superficie terrestre.

Sí, pero solo una cantidad absolutamente diminuta de moléculas que se mueven muy rápido pueden superar la fuerza gravitacional que actúa sobre ellas desde la tierra y escaparán al espacio. Los investigadores han descubierto que el oxígeno se está drenando (muy) lentamente de la atmósfera terrestre.

Aquí hay algunas imágenes útiles del enlace que proporcioné:

Algunos dijeron que se debe a la gravedad y otros dijeron que la velocidad de las moléculas de aire no es lo suficientemente alta como para escapar.

Los que decían que se debía a la gravedad tienen razón. Los otros están equivocados por las razones que mencioné anteriormente.

EDITAR:

Los comentarios debajo de esta respuesta han identificado un buen punto en el sentido de que la última cita ambos argumentos son iguales. Ahora reconozco que estas declaraciones son muy similares y podrían interpretarse como la misma cosa. Pero sigo manteniendo lo que escribí originalmente.

Si la segunda parte de la cita hubiera dicho "la velocidad de todas las moléculas de aire no es lo suficientemente alta como para escapar". Entonces estaría de acuerdo con los comentarios y revisaría mi respuesta.

La atmósfera se difunde suavemente en el espacio exterior, sin límites estrictos. El ejemplo que diste con una aspiradora no es lo mismo que una aspiradora en el espacio exterior. Considere la tierra y su atmósfera como un sistema.$S$. La aspiradora no elimina el aire de$S$pero simplemente lo redistribuye. El campo gravitacional de la tierra une las moléculas dentro de una cierta distancia promedio de su superficie. Para eliminar partículas de esta superficie, se debe realizar trabajo para proporcionar a las moléculas suficiente energía cinética para escapar de la atracción gravitacional de la tierra. El mero vacío no es una fuente de energía. Por otro lado, los rayos cósmicos inonizan las capas exteriores de nuestra atmósfera y, a menudo, permiten que algunos iones gaseosos se difundan más allá de la altura atmosférica estimada.

Hay un aspecto más de este cálculo que aún no he visto, así que lo publicaré aquí: la recuperación de materia interestelar por la acción de la tierra que barre el espacio y recolecta material a medida que avanza. Una cifra para la densidad de la materia interestelar es 1 átomo (hidrógeno) por cm^3. Multiplique esto por la velocidad orbital de la Tierra (30 km/seg) y el área de la sección transversal del planeta, obtengo una masa muy cercana a los mismos 3 kg/seg que Luann citó en su minuciosa respuesta como la cantidad de gases atmosféricos que normalmente escapan por simple difusión en el vacío. Gran parte de lo que perdemos puede recuperarse simplemente barriéndolo del espacio "vacío".

Aspiradoras

Estrictamente hablando, las aspiradoras no aspiran, soplan. En otras palabras, el ventilador empuja el aire corriente abajo a través del dispositivo y finalmente lo saca. El aire desplazado da como resultado una región de menor presión aguas arriba del ventilador (inferior a la ambiental). Esto crea un desequilibrio de fuerzas en el aire aguas arriba del ventilador; este desequilibrio hace que el aire se mueva a través de la entrada a la máquina. Por lo que vale, la región de baja presión en una aspiradora en funcionamiento está lejos de lo que razonablemente podría llamarse vacío (tal vez uno o dos PSI por debajo del ambiente).

escapando de la tierra

Para que cualquier cosa deje la Tierra y nunca regrese, ya sea una nave espacial, una partícula de polvo o una molécula, debe viajar a una velocidad de escape o superior: aproximadamente 11 km/s en la superficie de la Tierra, solo un poquito menos en la superficie. Línea Karman (la altitud considerada como el borde del espacio). Un poco más lento, y el objeto seguirá una trayectoria orbital alrededor o de regreso a la Tierra.

Gas

El gas es una colección de moléculas que se mueven en el espacio, chocando con objetos u otras moléculas. Las moléculas individuales en una muestra de gas tendrán diferentes velocidades, de acuerdo con una distribución estadística; la velocidad media (energía cinética, en realidad) está descrita por el parámetro que llamamos temperatura.

Pasa todo el tiempo

Es posible que una molécula de gas adquiera, por ejemplo, a partir de una colisión, velocidad de escape, y si esa molécula se encuentra lo suficientemente alta en la atmósfera como para no chocar con nada más, puede abandonar la Tierra de forma permanente. Ocurre todo el tiempo, pero no a un ritmo lo suficientemente alto como para ser significativo. A menos que las moléculas sean muy ligeras como el hidrógeno o el helio. Debido a que son livianos, pueden acelerarse más fácilmente para escapar de la velocidad en condiciones en las que otras moléculas como el nitrógeno y el oxígeno no pueden hacerlo.

Hay un equilibrio entre la fuerza de gravedad y la velocidad de escape. Cuando la velocidad de escape es muy alta, la fuerza de la gravedad no puede retener la partícula y la perderemos. La gravedad depende de la masa del planeta, pero la velocidad de escape depende de la temperatura. Si hay gas en Venus (¿solía haber?), la temperatura es tan alta que el gas tiene una alta velocidad de escape y seguirá perdiendo gas hasta que no quede nada. Para un planeta que está lejos del sol (¿Marte?), la fuerza de la gravedad puede ganar la batalla de que el aire puede estar muy cerca de la superficie del suelo. Si hubiera animales vivos, deberían arrastrarse por el suelo porque la temperatura no es suficiente para que el aire se mueva más alto.

Echas de menos la atracción de la gravedad. Mantiene todo el conjunto atmosférico ligado a la tierra, ya que actúa sobre cada molécula. Es interesante notar que por encima de la altitud a la cual las moléculas no interactúan entre sí en distancias mayores que lo que se denomina "altura de escala atmosférica" , existe una estimación teórica de las partículas neutras que escapan de la atmósfera calculando la proporción de una especie dada. con velocidades mayores que la velocidad de escape. Esta distribución se conoce como "Jeans Escape" .

Se cree que algunos cuerpos rocosos de nuestro sistema solar han perdido la mayor parte de su atmósfera debido al escape de la atmósfera como en Marte, que tiene una atracción gravitacional más leve. Sin embargo, la teoría sobre esto depende en gran medida de las interacciones con la estructura interna del planeta y no es tan simple.

Lo hace. El viento solar que consiste en partículas energéticas cargadas chocará contra moléculas de oxígeno/nitrógeno y las acelerará en algunos casos para escapar de la velocidad. Afortunadamente, el campo magnético terrestre desvía la mayoría de estas partículas cargadas lejos de la parte espesa de nuestra atmósfera. En ausencia de viento solar, el nitrógeno y el oxígeno tienen energía insuficiente a temperaturas normales para alcanzar la velocidad de escape. Sin embargo, el hidrógeno y el helio escapan de nuestra atmósfera rápida y fácilmente. El nuevo helio ingresa constantemente a la atmósfera como un subproducto de la radiactividad (la radiación alfa de la radiactividad es un núcleo de helio que solo necesita recoger un electrón fácilmente disponible para formar gas helio).