Dlaczego w atmosferze nie ma wodoru?

Skoro wodór to jeden z najbardziej powszechnych pierwiastków w kosmosie, to dlaczego w naszej atmosferze występuje zaledwie w śladowej ilości? Czy cały wodór jest związany z tlenem w postaci wody?

Wodór jest powszechnie występującym pierwiastkiem w przyrodzie, a już szczególnie w kosmosie. W Słońcu na przykład wodór stanowi około 3/4 masy całej gwiazdy!

Wodór w stanie wolnym na Ziemi występuje w niewielkich ilościach głównie w górnych warstwach atmosfery, a także w gazach wulkanicznych, w gazie ziemnym i skałach (np. w granicie).

Wodór w postaci związanej wchodzi w skład wielu związków organicznych i nieorganicznych. Jednak największa ilość wodoru jest zawarta w wodach morskich i lądowych, a także w węglowodorach i wszystkich związkach organicznych występujących w organizmach.

Dlaczego więc nie występuje powszechnie w naszej atmosferze?

Odpowiedź jest prosta - bo ulatnia się w kosmos. Wodór jest najlżejszym z pierwiastków. Z rozkładu Maxwella wynika, że im mniejszą masę molową ma gaz, tym średnie prędkości cząsteczek gazu są większe (w stosunku do prędkości cząsteczek cięższych gazów w tej samej temperaturze). Część z tych cząsteczek osiąga tak duże prędkości, że zaczynają być większe od granicznej II prędkości kosmicznej, pozwalającej na opuszczenie ziemskiej grawitacji. Proces ucieczki trwa od początku dziejów Ziemi i trwa do dziś. Podobnie dzieje się z cząsteczkami helu.

Na małych obiektach Układu Słonecznego (małe Księżyce, asteroidy), prędkość ucieczki jest tak mała, że osiągają ją także cięższe pierwiastki i dlatego obiekty te, w tym nasz Księżyc, nie mają własnej atmosfery.

W przypadku Jowisza, Saturna, Neptuna wartość prędkości ucieczki z uwagi na ogromną masę planet jest na tyle duża, że wodór i hel pozostają w składzie atmosfery tych planet.

Ciekawostki

Kakaowiec i pokarm bogów