你所說的“擴散”指的是分子逃脫地球引力的束縛，嚴格的說這不叫擴散，這是逃逸。

空氣分子有沒有逃出地球引力束縛的？有！一直有！比如，氫是宇宙中含量最多的元素，氫氣在木星、土星、天王星、海王星的大氣層中佔有非常高的比例，為何地球大氣層中含有的氫氣非常少呢？因為它們都跑到太空中了。為何月球表面幾乎沒有氣體呢？因為它們都跑到太空中了。

發射人造地球衛星，火箭的速度需要超過第一宇宙速度(7.9km/s)，如果發射火星探測器，火箭的速度需要超過第二宇宙速度（11.2km/s）。如果大氣層外側氣體分子的速率超過第二宇宙速度，並且方向合適，這個分子就會逃出地球引力的束縛，不再隨地球運動。

麥克斯韋給出過氣體分子的速率分佈函式，函式為：

函式對應的影象為：

氣體分子的質量越小，就越有可能超過地球的第二宇宙速度。氫分子的質量最小，經過數億年，氫氣分子在地球大氣層中已所剩無幾。月球的質量小，第二宇宙速度也小，故月球表面的氣體非常稀薄。木星、土星、天王星、海王星質量大，第二宇宙速度大，同時溫度低，氣體分子的平均速率小，故它們的大氣層中有豐富的氫氣。

地球上的空氣為什麼不會擴散到大空中去呢？因為地球有強大的地心引力！地球吸引力牢牢地抓住空氣，使之不會擴散到太空，地球上的各類生物、植物得以生存繁衍。

不過距離地球600公里以上高空的氣體也會逃出地球的掌控，飄向太空，這就是所謂的逃逸層。但是地球的吸引力會捕獲一些太空外的氣體加以補充，同時地球植物的光合作用會產生氧氣。一進一出，基本持平，使地球大氣層始終保持相對的平衡。