重力和温度。
让我们假装我们有超人的微观视觉，可以看到大气中的每一个分子。我们会看到这样的东西：
我们会看到一个混乱的场景——分子在周围快速移动，相互碰撞，碰撞地面，以及碰撞路径上的任何东西。
大气的大部分（约78%）是氮。在25摄氏度（77华氏度），氮分子的平均速度约为511米/秒（1676英尺/秒）。
让我们想象一下，红场（图中）突出的分子最近从地面反弹，并以每秒511米（1676英尺/秒）的速度径直向太空移动。它会保持这个速度吗？它会逃跑吗？
有可能它会撞到另一个分子，它的轨迹会改变，但我们假设它不会撞到另一个分子。会发生什么呢？艾萨克爵士说了什么？
艾萨克爵士的第一运动定律告诉我们……
…任何物体都将保持静止或匀速直线运动，除非在外力的作用下被迫改变其状态。
只有一个力作用在我们唯一上升的分子上——重力。
每秒钟，重力使我们的单个分子减速9.8米/秒（32.2英尺/秒）。所以我们可以计算出分子的高度：
初速度是511米/秒(1676英尺/秒)加速度是-9.8米/秒。高度达到13,322.5米(43,709英尺)。一旦分子达到这个高度，它的垂直速度就会为零，它就会开始下降。
那么，分子要运动多快才能逃脱呢?有一个概念叫做逃逸速度，它决定了一个没有推进力的物体在重力作用下的减速速度。这个想法是物体会持续变慢，但重力会随着物体离我们越来越远而持续减弱。在逃逸速度中，速度将在无限远处达到零。
G为引力常数（6.67 -11），M为地球质量（5.97E24）， r为地球半径（6378100）
逃逸速度为11，179.365米/秒（36，677.7英尺/秒）。
现在，请记住我们分子的速度是511米/秒（1676英尺/秒）是氮分子的平均速度。有些氮分子移动得较慢，这意味着有些氮分子移动得较快。一小部分移动速度可能达到或超过11，179.365米/秒（36，677。7英尺/秒），并有可能逃逸（尽管我们之前讨论过，它们可能撞击其他分子并将部分动能转移给这些分子，然后减速）。
我们一直在讨论氮，但它并不是大气中唯一的气体。由理想气体定律可以推导出运动温度的表达式：
动能与气体的温度成正比。所以，如果气体的体积在一定的温度下，较小质量的分子必须有较大的(平均)速度来补偿。这告诉我们质量小于氮的分子的平均速度大于氮的平均速度。例如，氢气的平均速度是每秒1930米(每秒6,332英尺)。仍然不够快，不足以让平均分子逃逸，但有一小部分分子的运动速度足够快，足以逃逸。事实上我们看到了。每年大约有95000吨氢逃逸出大气层。但别太担心，那只是地球上氢供应量的0.00000000000017%。
