Závěrečný úkol KPI

1. MASARYKOVA UNIVERZITA
PEDAGOGICKÁ FAKULTA
KATEDRA BIOLOGIE
Stavba planety Země
Vypracoval: Radek Durna
323463
Brno 2012

2. Argumentace:
Za téma závěrečné práce kurzu jsem si zvolil stavbu planety. Hlavním faktorem určujícím
výběr tématu byla jeho blízkost oběma mým studijním programům, (pedagogické asistentství
přírodopisu a zeměpisu pro ZŠ). Mohl jsem tak využít poznatků jak ze studia planetární
geografie (katedra geografie, PdF), tak z geologie a mineralogie (katedra biologie, PdF). Naše
planeta byla doposud prozkoumána jenom do zanedbatelné hloubky, a proto nabízí spoustu
prostoru pro objevování nových poznatků. Znalost struktury a stavby zemského tělesa je
důležitá i pro snadnější lokalizaci zdrojů nerostných surovin, což je problém, kterému čelíme
a v budoucnu se s ním budeme střetávat stále častěji.
Anotace:
Tento text umožňuje stručný vhled do problematiky vnitřního složení a struktury planety
Země. Shrnuje dostupná fakta o zemském tělese, popisuje historii jeho vzniku a vysvětluje
základní principy a děje, které se zde odehrávají. Autorem je student PdF MUNI v Brně, se
studijním oborem biologie – zeměpis. V textu jsou použita ověřená data z odborných
publikací, která jsou v závěru doplněna tematickou infografikou.
Klíčová slova: planeta Země, zemská kůra, zemský plášť, vnější jádro, vnitřní jádro, plochy
diskontinuity
2

3. 1 ÚVOD
Stáří planety Země je v současné době odhadováno na zhruba 4,7×109 let. Za základ planety
se považuje protoplanetární mračno plynů a prachových částic, oddělené od prvotního Slunce
v důsledku rotačních změn při jeho smršťování (Kumpera et al., 1988). Tento kosmický prach
se vlivem magnetických a elektrostatických sil shlukoval a původně chladná hmota se
postupně zahřívala. Za nejvýznamnější proces ve vývoji nitra naší planety dnes většina vědců
považuje gravitační diferenciaci látek rozdílných hustot, jež má za následek koncentraci
těžších prvků v jádru planety a posouvání lehčích prvků směrem k povrchu (Kumpera et al.,
1988).
Proces gravitační diferenciace podmínil brzy po vzniku Země rozvrstvení látek podle klesající
hustoty na zemské jádro a obaly – zemský plášť, zemskou kůru a později hydrosféru a
atmosféru (Astronomia, 2010).
Dalším vydatným energetickým zdrojem uvnitř Země je teplo, uvolňující se rozpadem
radioaktivních látek, Kumpera (1988) bere v úvahu především radioaktivní prvky s dlouhým
poločasem rozpadu, jako je U238, U235, Th232, K40 a z výpočtů vyplývá, že původně chladná
Země se postupně rozehřívá. Toto teplo nepostačuje k roztavení Země jako celku, ale
vyvolává uvnitř planety procesy pásmového tavení hornin (Kumpera et al., 1988).
2 SLOŽENÍ ZEMSKÉHO TĚLESA
Přímému pozorování jsou přístupny pouze nejsvrchnější části zemského tělesa. Nejhlubší vrt
na světě dosáhl hloubky cca 12,5 km (poloostrov Kola) a nejhlubší důlní díla 3500 km
(Kumpera et al., 1988). Z pozorování hornin na povrchu jsme schopni s určitou přesností
interpretovat složení a stavbu dané oblasti jen do hloubky kolem 1 až 5 km (Kumpera et al.,
1988) Pro zkoumání zemského nitra se tedy musí využívat nepřímých metod výzkumu, které
jsou ovšem nevyhnutelně zatíženy chybami.
Odražené a lomené seizmické vlny svědčí o existenci zřetelných fyzikálních rozhraní mezi
různými částmi tělesa. Tato rozhraní se označují jako plochy diskontinuity (Kumpera et al.,
1988). K nejvýznamnějším rozhraním patří:
Mohorovičičova plocha diskontinuity (zkráceně MOHO – M) registrovaná pod kontinenty
v hloubkách 25 až 80 km a pod oceány v hloubkách 5 až 10 km (Kumpera et al., 1988).
3

4. oddělující kůru a plášť.
Wiechertova-Guttenbergova plocha diskontinuity v hloubce 2900 km, oddělující od sebe plášť
a jádro.
2.1 ZEMSKÁ KŮRA
Svrchní část litosféry tvořící pouze 0,6% objemu planety. Pod oceány tvoří 5 až 10 km silnou
vrstvu pod pevninou může její mocnost dosahovat až 85 km (Himaláje), (Hugnes, 1999).
Hlavními dvěma druhy zemské kůry jsou:
Oceánská kůra, podstatně méně mocná než kontinentální (viz výše) tvořená vrstvou
sedimentů a bazaltovou vrstvou (Kumpera et al., 1988).
Kontinentální kůra skládající se ze sedimentárních, magmatických a metamorfovaných
hornin.
2.2 PLÁŠŤ
Zemský plášť sahá až do hloubky 2900 km a zahrnuje přes 80% objemu Země. Vertikálně se
člení na svrchní plášť, sahající od Moho do hloubky 950 km a spodní plášť, sahající od
hloubky 950 km po Wiechertovu-Gutenbergovu diskontinuitu v hloubce 2900 km.
Svrchní plášť má stěžejní význam pro vznik a vývoj zemské kůry. Představuje prvotní zdroj
jejích látek. Pro účely zkoumání hmoty pláště byla sestavena v roce 1969 Greenem a
Ringwoodem modelová hornina zvaná pyrolit. Ten patrně tvoří mateřskou horninu pláště,
která se tavením ve svrchním plášti diferencuje, lehčí čedič postupuje ve velkém množství do
kůry a ve svrchním plášti zůstávají těžší zbytkové peridotity a eklogity (Kumpera et al.,
1988).
4

5. 2.3 JÁDRO
Svrchní hranici tvoří Wiechertova-Gutenbergova plocha diskontinuity v hloubce 2900 km. Je
tvořeno dvěma geosférami zcela odlišných fyzikálních vlastností. Vnější jádro (2900 až 5100
km) se vyznačuje jedinečnou zvláštností, kterou nepozorujeme u žádné jiné geosféry –
neprocházejí jím S-vlny. Usuzuje se tedy, že vnější jádro se nachází v kapalinám podobném
stavu. V hloubkách 4980 km až 5100 km je přechodová zóna (Kumpera et al., 1988).
Vnitřní jádro se vyznačuje opětovným nárůstem rychlosti P-vln, a je s největší
pravděpodobností pevné. Podle dřívějších modelů mělo být tvořeno převážně kovy (Fe, Ni).
Dnešní představy o složení jádra však předpokládají, že jádro není tvořeno čistými kovy,
nýbrž silikáty, sulfidy, karbidy a oxidy Fe, jejichž krystalové mřížky jsou vlivem extrémních
tlaků podobné mřížkám kovů. (Kumpera et al., 1988). Teplota vnitřního jádra je srovnatelná
s teplotou na povrchu slunce a tlak je zde 3×106 větší než na povrchu planety. (Discover,
2013).
3 ZÁVĚR
Země je nehomogenní těleso, v němž došlo vlivem gravitační diferenciace k rozdělní jeho
celkové hmoty do několika tzv. geosfér (jádro, plášť, kůra, hydrosféra a atmosféra).
Rozpadem radioaktivních látek v nitru Země se uvolňuje obrovské množství tepelné energie,
která tento proces významně podporuje. Země nechladne, naopak se postupně více zahřívá.
Zkoumání struktury a složení nitra zemského tělesa přímým pozorováním je vzhledem k jeho
nedostupnosti velmi obtížné, a proto jsme odkázání především na nepřímé metody studia,
jako je např. sledování rychlostí a směrů šíření seismických vln. Rozvoj výpočetní techniky
nám umožňuje získávat stále podrobnější představu o uspořádání zemského tělesa a jeho
látkovém složení. Výzkum v této oblasti je velmi důležitý, protože jevy odehrávající se uvnitř
naší planety mají přímý dopad na život na jejím povrchu.
5

6. 4 OBRAZOVÁ PŘÍLOHA
Obrázek 1: Infografika o stavbě Země
6

7. 5 SEZNAM POUŽITÉ LITERATURY
[1] HUGNES J. (1999): Velká obrazová všeobecná encyklopedie. 1. vyd. Praha: Svojtka and
Co., 792 s. ISBN 80-723-7256-4.
[2] KUMPERA O., FOLDYNA J. a ZORKOVSKÝ V. (1988): Všeobecná geologie. 1. vyd.
Praha: SNTL - Nakladatelství technické literatury, 521 s.
[3] ZČU FAKULTA PEDAGOGICKÁ. Astronomia [online]. 2010 [cit. 2012-12-30].
Dostupné z: http://astronomia.zcu.cz/planety/zeme/1948-stavba-nitra-zeme
[4] COFFEY, Rebecca. 20 THINGS YOU DIDN'T KNOW ABOUT INNER EARTH.
Discover [online]. 2013, č. 1 [cit. 2012-12-30]. Dostupné z:
http://search.ebscohost.com/login.aspx?direct=true&db=a9h&AN=84197757&lang=cs&site=
ehost-live
Hodnocení zdrojů:
[1] kniha
 mám s ní dobré zkušenosti z dřívějšího studia
 dobré vizuální zpracování pro snadnější představitelnost
 erudovanost autora
 obsáhlost
 vlastním ji, tedy je pro mě snadno dostupným zdrojem
[2] kniha
 doporučená studijní literatura
 mám s ní dobré zkušenosti z dřívějšího studia
 erudovanost autorů
 přehlednost
 vědeckost, ověřitelnost
[3] webová stránka
 erudovanost autorů
 odbornost
 psáno v akademickém prostředí ZČU v Plzni
 vědeckost, ověřitelnost
 snadná dostupnost
[4] článek (elektronická forma)
 autorčin věhlas
 tematičnost
 dobrá pověst časopisu
 aktuálnost poznatků
 placený zdroj MUNI, ke kterému mám jako student přístup zdarma
7