Почему молекулы газов, входящих в состав атмосферы, двигаясь во все стороны, не покидают Землю?

Молекулы газов в атмосфере действительно двигаются хаотично во всех направлениях, и это движение называется тепловым (или броуновским) движением. Однако они не покидают Землю благодаря действию силы притяжения — гравитации.

Гравитация удерживает все тела, включая газовые молекулы, вблизи поверхности Земли. Чтобы молекула покинула планету, ей нужно преодолеть силу тяжести, то есть достичь так называемой второй космической скорости — около 11,2 км/с. Это очень высокая скорость, которая значительно превышает среднюю скорость движения молекул даже самых лёгких газов, таких как водород или гелий, при обычных температурах.

Для сравнения: при температуре около 20 °C (293 К) средняя скорость молекул азота (основного компонента атмосферы) составляет примерно 500 м/с, а у молекул кислорода — около 480 м/с. Это в десятки раз меньше скорости, необходимой для того, чтобы преодолеть земное притяжение. Только очень лёгкие газы, как водород и гелий, имеют молекулы с достаточно высокой скоростью, чтобы со временем часть из них могла улетучиваться в космос, особенно на больших высотах, где сопротивление воздуха минимально. Именно поэтому этих газов в нижних слоях атмосферы очень мало.

Таким образом, газы не улетают с Земли потому, что их молекулы, хотя и движутся в разные стороны, не имеют достаточно энергии, чтобы преодолеть гравитацию. Земля словно «удерживает» их около себя, не давая им улететь в открытый космос.