Куда девается гелий

КУДА ДЕВАЕТСЯ ГЕЛИЙ УСКОЛЬЗАЕТ В КОСМОС

Куда же исчезает гелий, поступающий ив земной коры в атмосферу? Ведь подсчеты показывают, что если даже в атмосферу переходит только 10 процентов образующегося радиогенного гелия, то за 4,5—5 млрд. лет существования Земли его количество в атмосфере должно было бы стать во много тысяч раз больше, чем содержится в настоящее время. Химически связаться он не мог, не мог и вернуться в земную кору, так как очень мала его способность к растворению и адсорбции.
 
Наука дала ответ? на этот вопрос: гелий медленно улетучивается из атмосферы в космическое пространство. Этот процесс астрономы называют диссипацией (рассеиванием). Чтобы он протекал, требуются два основных условия. Во-первых, отправляющаяся в дальнее странствие молекула газа не должна столкнуться на своем пути с другой молекулой, которая отбросит ее назад. Очевидно, в плотных нижних слоях атмосферы это невозможно, ибо слишком коротки промежутки свободного пробега молекулы гелия и слишком много молекул окружает ее. По определению В. Г. Фесенкова, атмосфера является ситом, через которое газ пытается просочиться в космос. В нижних слоях сито настолько плотно, что просачивания фактически не бывает. И лишь на каком-то определенном  уровне — уровне  диссипации — сито   оказывается достаточно редким; между молекулами верхнего, весьма разреженного газа открываются просветы, сквозь которые отдельным молекулам удается прорваться и ускользнуть наверх.
 
Над уровнем   диссипации   частицы движутся свободно со скоростями, полученными при последнем соударении в нижележащей области. Об огромной степени разрежения на больших высотах можно судить по тому , что уже на высоте 60 км воздух приблизительно в 1000 paз реже, чем на уровне моря,  еще на   10  км  выше в 10 000 раз, а на высоте 1000 км — в 3 млн. раз. Но одного разряжения воздуха недостаточно. Газовой молекуле необходимо разорвать оковы земного притяжения. А для этого ее скорость должна достигнуть второй космической скорости (11,3 км/сек) и быть направленной вверх. Такая скорость называется параболической, так как обладающие ею частицы удаляются от Земли по параболической траектории, фокус которой находится в центре земного шара.
 
Средняя скорость молекул гелия у земной поверхности редко превышает 1,3 км/сек, т. е. в 8,6 раза меньше параболической. Но утечка их происходит только в самых верхних слоях атмосферы, где господствуют высокие температуры.
Английский астроном Рассел вычислил, что средняя продолжительность пребывания гелия-4 в атмосфере составляет 30 млн. лет. В настоящее время срок земного плена гелия считают более коротким — меньше 2 млн. лет, так как исходят из представления о более высокой температуре (свыше 3000°) газа на уровне диссипации. А время пребывания легкого гелия-3 в земной атмосфере в 170 раз меньше. Стало быть, помимо уменьшения количества гелия на Земле, диссипация приводит к низкому изотопному соотношению ³Не :Не. Между притоком гелия в атмосферу и его переходом в космическое пространство установилось динамическое равновесие, создающее устойчивое во времени содержание гелия в атмосфере.
 
Диссипация является также причиной очень низкого содержания гелия в поверхностных, граничащих с атмосферой слоях горных пород. Его содержание быстро нарастает с глубиной и предельной величины в благоприятных условиях (отсутствие разломов и др.) достигает на глубине сотен, иногда десятков метров.
Какова же возможность ускользания прочих инертных газов? Вероятно, медленно отлетает и неон, но заметного значения для баланса земного неона это не имеет. Остальные газы достаточно тяжелы, чтобы не выходить из нижних слоев атмосферы. Они — вечные пленники Земли.
Статья на тему Куда девается гелий