有些問題如果先把它倒過來說明一下，就很容易說清楚。月球上為什么沒有大氣就屬于這一類問題。在回答為什么月球不能將大氣留在自己的周圍之前，我們先考慮這樣一個問題：“為什么地球周圍環(huán)繞著大氣？”我們知道，和一切氣體一樣，空氣由各種彼此不相關(guān)的分子組成，這些分子向各個方向急速運動。在溫度為0℃時，它們的平均速度大約是每秒鐘0.5千米（相當(dāng)于手槍子彈的速度）。為什么這些分子不會擴(kuò)散到太空中去呢？原因和子彈不會飛到太空中去一樣。分子運動所產(chǎn)生的能量被用來克服地球的引力，因此它們不會飛向太空，而是回落到地球表面。假設(shè)在接近地球表面處有一粒分子，以每秒0.5千米的速度垂直上飛。它能飛多高呢？不難算出：假設(shè)速度是v，高度是h，地球重力加速度是g，三者之間的關(guān)系是：

v2=2gh

代入數(shù)字，v=500米/秒，g=10米/秒2

可得

250000=20h，

因此

h=12500米=12.5千米。

但是，如果空氣分子的飛行高度不超過12.5千米，那么在這個高度以上的空氣分子又來自何處呢？要知道，大氣中的氧氣是在接近地面的地方形成的。是什么力量將空氣分子抬高到500千米以上高空的呢？這個問題就如同下面這個問題一樣：“人類的平均壽命是40歲，那么80歲的老人是從哪里來的呢？”一個統(tǒng)計學(xué)家對這個問題的回答方式，和一個物理學(xué)家回答我們所提出的問題一樣。原來，我們的計算方式針對的只是平均分子，而不是具體的分子。平均分子的每秒鐘的運動速度是0.5千米，而具體的分子有的比這運動得快，有的運動得慢。高于或者低于平均速度的分子所占的比例并不大，并且隨著與平均速度的差數(shù)增大，分子所占的比例迅速減少。在0℃時，一定體積的氧氣中只有20%的分子速度是每秒400～500米；速度在每秒300～400米的分子所占的比重也是20%；速度為每秒200～300米的分子占17%；9%的分子速度為每秒600～700米；8%的分子速度是每秒700～800米；另外還有1%的分子以每秒1300～1400米的速度運動。還有很小一部分分子（不到百萬分之一）的速度為每秒3500米，而這個速度足以使分子飛到600千米的高度。由上面的公式我們可以得到

35002=20h

因此，米

大約等于600千米。

這樣就可以明白，為什么在距離地面幾千米的高空還有氧氣分子存在了：這是因為氣體的物理特性決定的。但是氧氣、氮氣、水蒸氣和二氧化碳的分子運動速度又都不足以使它們完全脫離地球，因為這里所需要的速度至少為每秒鐘11千米。在溫度較低的情況下，上述各種氣體中的個別分子才能達(dá)到這個速度。這就是為什么地球能吸引住大氣層的原因。地球大氣中最輕的氣體是氫氣。據(jù)統(tǒng)計，即便要使它減少一半，也得經(jīng)過無數(shù)萬年，所需的時間要用25位數(shù)才能表示出來。因此，地球大氣的成分和質(zhì)量在幾百萬年的時間內(nèi)是不會產(chǎn)生什么變化的。

現(xiàn)在只需要幾句話就足以講明白，為什么月球不能留住大氣層了。月球上的重力為地球上的重力的，因此，在月球上克服重力所需的速度也只需要地球上的，也就是每秒2360米。氧氣和氮氣分子在不十分高的溫度條件下，就能達(dá)到這個速度。所以不難明白，月球一定曾經(jīng)不斷地失掉它的大氣（如果月球上曾經(jīng)有過大氣的話）。在運動最快的分子離開之后，就會有別的分子獲得飛離月球所需的臨界速度（這是根據(jù)氣體分子速度分配定律得出的結(jié)論）。這樣，大氣中一去不復(fù)返地消失在太空中的分子就會越來越多。在宇宙演變的漫長過程中，只需要極少的一段時間，全部大氣就會離開重力如此小的天體表面。

曾經(jīng)有人認(rèn)為，地球上的人類訪問并征服了月球之后，總有一天會用人造的大氣把月球包圍起來，使它適合人類居住。大家看著這一節(jié)內(nèi)容之后，一定會明白這并不是件容易的事情。月球上沒有大氣并不是偶然的，這絕不是自然界隨心所欲造成的，而是物理學(xué)法則的必然結(jié)果。

同理，對其他重力不大的天體來講，也由于同樣的原因，不會有大氣包圍[3]。