为什么月球没有大气层

大气层环绕在地球周围，地球上的生物得以生存，月球周围却没有大气层，是什么原因呢？想回答这个问题，我们首先要弄清楚大气存在的条件。

空气由分子组成，而分子总是快速地、随机地向四面八方运动。在0℃时，分子的平均运动速度约为0.5千米／秒，和子弹出膛后的速度差不多。但因为存在地球引力（几乎所有的分子运动都用于抵抗该引力），空气中的分子被束缚于地面。

速度v和重力加速度g之间存在下列关系：

其中，h为高度。假如在接近地球的表面有一部分分子做竖直向上运动，速度为0.5千米／秒，那么，我们用上面的公式计算出这些分子可以达到的高度（取g=10米／秒2），即：

则有：(www.xing528.com)

对于上述结果，你可能会觉得不可思议：如果空气分子的飞行高度只有12.5千米，那么，在该高度以上的空气分子是从哪里来的呢？就算是500千米的高空，仍然可以见到少量的氧气^[2]。这些氧气分子到底是怎样达到500千米的高空，又在该高度上得以存留的呢？实际上，前面分析的数值只是所有空气分子的平均数罢了。在实际情况下，分子的运动速度各不相同，有的非常快，有的却异常缓慢，但绝大多数分子的运动速度都处于中间值。还是用具体的数字来说明吧：假如将一定体积的氧气置于0℃的环境中，那么，17%的分子速度为200～300米／秒；20%的分子速度为400～500米／秒和300～400米／秒；约有9%的分子速度为600～700米／秒；8%的分子速度为700～800米／秒；只有1%能达到1300～1400米／秒。此外，还有极少数的分子速度可以达到3500米／秒，但其比例不足1／1000000。根据前面的公式，35002=20h，从而有，米，约为600千米。这意味着，那些速度最快的分子完全可以达到600千米的高度。

虽然这部分速度最快的分子可以飞到600千米的高空，但照样没办法挣脱地球引力的束缚。不管是氧气、二氧化碳、氮气，还是水蒸气，只有速度达到11千米／秒以上，才能挣脱地球的引力。即便是质量最轻的氢气，速度减少到原来的一半也需要数万年。这就是地球能吸引住大气层的原因。

接下来，我们再来看看月球周围为什么没有大气。如上所述，地球之所以能留住空气分子，就是因为地球引力，但在月球上，重力仅为地球的。这意味着，只要消耗在地球上的力气，空气分子就可以挣脱月球引力。计算结果显示，只要分子速率大于2360米／秒，它就可以飞到太空中。事实上，在普通的温度下，大气中的氧气和氮气分子就完全可能达到2360米／秒以上的速度。根据气体分子速度的分配定律，速度极快的分子飞散后，速度慢的空气分子也可以获得临界速度，从而挣脱月球的束缚，因此月球周围的大气层根本无法存留。假如一颗行星上的大气分子的平均速度为临界速度的，在月球上就是790米／秒，那么大气分子会在几个星期后全部消散。只有当空气分子的速度低于临界速度的时，它才能在行星表面停留。由上述内容可知，由于一些小行星或行星的大多数卫星重力不够大，大气很难待在它们周围。

一些天文学家曾试图通过人工方法合成大气，并对月球进行改造，从而将月球打造成可供人类居住的“第二地球”。但月球环境的形成符合物理法则，且经历了漫长的时间，“改造它绝非易事”。