Temné objekty Galaxie - nevidíme je, ale stejně tam jsouPavel Vachtl
Některé objekty naší Galaxie je těžké objevit nebo jsou na hranici naší současné pozorovatelnosti. Probereme si spolu např. hnědé trpaslíky, bludné planety, (nejen) migrující černé díry, tzv. temnou hmotu, měsíce exoplanet a další "skryté" či málo viditelné objekty.
Temné objekty Galaxie - nevidíme je, ale stejně tam jsouPavel Vachtl
Některé objekty naší Galaxie je těžké objevit nebo jsou na hranici naší současné pozorovatelnosti. Probereme si spolu např. hnědé trpaslíky, bludné planety, (nejen) migrující černé díry, tzv. temnou hmotu, měsíce exoplanet a další "skryté" či málo viditelné objekty.
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
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