Země

Cíl lekce:

Žáci si vyrobí trojrozměrný model vnitřní stavby Země a na jeho řezu si ukáží jednotlivé vrstvy, ze kterých se Země skládá. Na druhém modelu si prakticky vyzkouší, kdy dochází k zatmění Slunce a Měsíce.

Zeptejte se Vašich dětí:

Čím je Země výjimečná?
Která část Země má nejvyšší teplotu?
Kdy dochází k zatmění Slunce?
Kdy dochází k zatmění Měsíce?

Země ve vesmíru

Vesmír vznikl asi před 15 miliardami let, kdy nastal tzv. "Velký třesk''. Stáří sluneční soustavy se odhaduje na 5,7 mld. let. Země vznikla asi před 5,5 mld. let. Hranice vesmíru jsou asi 15 miliard světelných let (vzdálenost, kterou urazí světlo za 1 rok). Země je součástí sluneční soustavy a tu tvoří 8 planet - Merkur, Venuše, Země, Mars, Jupiter, Saturn, Uran a Neptun. Kromě Merkura a Venuše má každá planeta sluneční soustavy své přirozené družice - měsíce. Země má jeden.

Země

Země je třetí planeta naší sluneční soustavy (počítáno od Slunce, od kterého je vzdálená 150 milionů kilometrů). Zatím je jedinou známou planetou, na které existuje život.
Z našeho pozemského pohledu se nám může naše planeta zdát jako obrovská, obklopená nekonečným "oceánem" vzduchu. Astronautům, létajícím do vesmíru, se však jeví pouze jako maličká modrá planeta s tenkou atmosférou, hnědými kontinenty a bílou oblačností.
Země je jediná planeta sluneční soustavy, kde se vyskytuje život ve formě lidí. Od ostatních planet sluneční soustavy se liší tím, že její atmosféra obsahuje kyslík, a také se na ní nachází kapalná voda. Voda se pravděpodobně dostala na Zemi z komet, které při vývoji Země dopadaly na povrch. Díky oceánům jsou v přímořských oblastech malé rozdíly teplot, na rozdíl od vnitrozemí. Důležitým faktorem pro život je také atmosféra. Chemické složení atmosféry je přibližně takové: 78 % dusíku, 21 % kyslíku. Zbytek připadána argon, oxid uhličitý, vodní páry, krypton atd. Z obrovské vzdálenosti by se nám Země jevila jako modrá planeta, při bližším pohledu by se objevily bílé mraky, modrozelené oceány a hnědozelená pevnina.

Planeta Země
Obrázek The Earth seen from Apollo 17 od NASA/Apollo 17 [Public domain, PD-Nasa], via Wikimedia Commons

Základní údaje o Zemi

Země oběhne Slunce za 365,256 dne (což odpovídá 365 dnům a 6 hodinám - z tohoto důvodu jednou za 4 roky existuje rok přestupný, který má dní 366). Rychlost oběhu Země je v průměru asi 30 km/s. Řecký vědec Aristoteles, jako první, dospěl k názoru, že Země je kulatá. Později se zjistilo, že Země není přesná koule, ale je na pólech zploštěná. Tvar Země nejpřesněji vystihuje geoid. Kartografie využívá pravidelný tvar - rotační elipsoid. Jedná se tedy o nedokonalou kouli s poloměrem 6378 km. Země je dynamickou planetou, která se skládá z jednotlivých zemských sfér - atmosféry, hydrosféry, litosféry a biosféry.

Obíhání Země kolem Slunce
Obrázek South Season od Tau?olunga [CC BY-SA 2.5], via Wikimedia Commons

Vnitřní stavba

Zemské těleso se skládá z několika vrstev tzv. geosfér, které na sebe volně navazují. Liší se od sebe složením, hustotou, tlakem a teplotou. Byly detekovány na základě šíření seismických vln. Tyto geosféry jsou směrem od jádra řazeny soustředně, tedy obepínají jádro. Jejich rozložení v tělese je z největší části ovlivněno hmotností látek, ze kterých jsou složeny.
Nejblíže povrchu se nachází litosféra, která má mocnost od 0 do asi 60 km (místně kolísá 5 – 200 km). Litosféra je složena ze zemské kůry s průměrnou mocností 0 až 35 km a svrchního pláště s mocností 35 až 60 km.
Zemský plášť je v hloubce cca 35 až 2890 km a v hloubce až 700 km se nachází astenosféra. Pod pláštěm je situované jádro - v hloubce 2890 až 5100 km vnější tekuté jádro a pod ním v hloubce 5100 až 6378 km vnitřní pevné jádro.

Vnitřní stavba Zěmě
Obrázek Jordens inre od Original Mats Halldin Vectorization: Chabacano [CC-BY-SA-3.0], via Wikimedia Commons

Zemské jádro

V raném období před asi 4,5 miliardami let byl povrch Země roztaven a hustší hmota klesala ke středu v procesu planetární diferenciace, zatímco lehčí materiály vyplavaly do zemské kůry. Následkem toho je jádro tvořeno především železem spolu s niklem a jedním nebo více lehčími prvky.

Jádro se dělí na dvě části:

pevné vnitřní jádro s poloměrem ~1250 km
tekuté vnější jádro o vnějším poloměru ~3500 km, které se rozprostírá kolem něj.

Na jádro připadá okolo 31 % celkové hmotnosti Země. Poslední důkazy naznačují, že vnitřní jádro Země nejspíš rotuje poněkud rychleji než zbytek planety o asi 0 – 2° za rok.

Zemský plášť

Zemský plášť je jedna z vrstev Země, shora vymezená zemskou kůrou a zespodu zemským jádrem. Zemský plášť, jako celé těleso, tvoří přibližně 69 % zemské hmotnosti a 84 % celkového objemu. Předpokládá se, že jeho svrchní část je tvořená převážně z křemičitanů železa a hořčíků a spodní část převážně z oxidů a sulfidů železa, hořčíku a dalších kovů. Hmota pláště je ve velmi pozvolném pohybu, čímž dochází k výměně tepla a materiálu mezi jednotlivými oblastmi. Teplo se nejspíše získává z rozpadu radioaktivních látek jako draslík.

Zemská kůra

Tloušťka zemské kůry kolísá od 5 do 70 km v závislosti na místě, kde se nachází. Nejtenčí částí je oceánská kůra na dně oceánů složená, z mafických hornin, bohatých na křemík, železo a hořčík. Silnější je kontinentální kůra, která má menší hustotu a obsahuje především vrstvu složenou z felsických hornin bohatých na křemík, sodík, draslík a hliník.

Povrch

Celkový povrch Země je 510 065 284,702 km2, ale větší část povrchu (70,8 %) je pokryta Světovým oceánem kapalné vody, což představuje 361 126 221,569 km2. Oproti tomu souš zabírá 29,2 %, což odpovídá 148 939 063,133 km2. Oceány a pevnina nejsou na světě rozmístěny rovnoměrně, ale většina souše připadá na severní polokouli. Jižní polokoule je pak tvořena převážně oceány. Souš je na zemském povrchu rozdělena nepravidelně do sedmi velkých oblastí nazývaných kontinenty. Jsou jimi Asie, Severní Amerika, Jižní Amerika, Afrika, Antarktida, Evropa a Austrálie.
Povrch Země je značně nestejnorodý s velkou výškovou rozdílností. Oceánské oblasti tvořena oceánskou kůrou vytváří obrovské deprese, které vzhledem k nulové nadmořské výšce zasahují několik kilometrů pod její úroveň. Největšího hloubkového extrému je dosaženo v oblasti Mariánského příkopu v Tichém oceánu, kde dosahuje hodnoty -10 984m ±25m (měření z roku 2010). Kontinentální kůra je oproti tomu většinou nad touto nulovou hodnotou. Suchozemské maximum je dosaženo na vrcholku nejvyšší hory Země Mount Everestu a to 8 848,86 m (měření z roku 2020).
Vlivem vnitřních pochodů Země vznikají pásemná pohoří či tabule. Sopečná činnost vynáší z nitra Země nový materiál, který je ukládán jak vertikálně tak i horizontálně. Horstva jsou vlivem erozivních činitelů opět zahlazovány, čímž dochází ke vzniku sedimentů a rozsáhlých rovinatých oblastí.

Řez Zemí
Obrázek Průřez Zemí od Jeremy Kemp [Public domain], via Wikimedia Commons

Zatmění Slunce

Zatmění Slunce je astronomický jev, který nastane, když Měsíc vstoupí mezi Zemi a Slunce, takže jej částečně nebo zcela zakryje. Taková situace může nastat jen, pokud je Měsíc v novu. V případě úplného zatmění dochází na zastíněné části Země k výraznému setmění a ochlazení, kolem Měsíce, zakrývajícího Slunce, je vidět výrazná záře sluneční koróny, na obloze se objeví hvězdy i některé planety a jev mohou doprovázet také neobvyklé reakce zvířat. Tyto průvodní jevy v některých kulturách v minulosti vedly ke spojování události s náboženstvím a přisuzování mystických významů. V moderní době jsou však duchovní významy zatmění Slunce většinou odmítány v důsledku snadnosti pochopení jeho příčin.

Úplné zatmění Slunce
Obrázek Solar eclipse 1999 4 NR od Luc Viatour [CC BY-SA 3.0] via Wikimedia commons

Úplné zatmění Slunce je vzácný jev umožněný faktem, že Slunce, které je čtyřistakrát větší než Měsíc, je současně čtyřistakrát dále od Země a navíc Měsíc i Země obíhají po eliptických drahách. Tyto dráhy přivádějí občas všechna tři tělesa do takového postavení, kdy je zakryt právě celý sluneční kotouč, takže je možno pozorovat korónu. Každý rok dojde ke dvěma až pěti případům, které jsou pozorovatelné z povrchu Země, pro jedno určité místo k tomu však dochází průměrně jen jednou za 360 let. Zatmění trvá jen několik minut (max. 7 minut 31 sekund) a oblast, podél které je úplné zatmění možno pozorovat, nebývá širší než 270 km.

Zatmění Slunce
Obrázek Zatmeni Slunce od Fastfission, Mmmmm [CC BY-SA 2.5] via Wikimedia commons

Druhy zatmění Slunce

Úplné zatmění nastává, když Měsíc zcela zakryje Slunce. Velmi jasný sluneční disk je nahrazen černou plochou Měsíce a koróna, která má mnohem menší jas a za normálních okolností není vidět, je pozorovatelná. Úplné zatmění je pozorovatelné jen z oblasti Země, které se říká pás totality.
Prstencové zatmění je možné pozorovat, když Slunce a Měsíc jsou v jedné přímce, ale zdánlivá velikost Měsíce je menší než velikost Slunce. Z tohoto důvodu je ze Slunce vidět velmi jasný prstenec.
Částečné zatmění se objevuje, když Slunce a Měsíc nejsou přesně v přímce, takže je Slunce zakryto jen zčásti. Toto zatmění je pozorovatelné z mnohem většího území a některá zatmění jsou pozorovatelná pouze jako částečná, protože oblast plného stínu leží mimo povrch Země.
Kombinované (hybridní) zatmění je vzácný stav, kdy z jednoho místa se zatmění jeví jako úplné a z jiného jako prstencové.

Zatmění Měsíce

Zatmění Měsíce je astronomický jev, kdy měsíční kotouč je zastíněn planetou Zemí. Nastává při úplňku, pokud se Slunce, Země a Měsíc ocitnou v jedné přímce. Měsíc se ve stínu Země pohybuje rychlostí přibližně 1 km/s, a zatmění tak může trvat až 107 minut. Jde o běžněji pozorovatelný jev než zatmění Slunce. Zatmění Měsíce nastává přibližně dvakrát až třikrát do roka.

I při úplném zatmění je Měsíc vidět. Je to způsobeno refrakcí slunečního světla v horních vrstvách zemské atmosféry. Paprsky, ohnuté v atmosféře, Měsíc osvětlí natolik, že je stále slabě vidět. Protože nejvíce se láme červené světlo, má Měsíc při zatmění narudlou barvu.

Zatmění Měsíce
Obrázek Lunar-eclipse-09-11-2003-cropped od Oliver Stein [CC BY-SA 3.0] via Wikimedia commons

Druhy zatmění Měsíce

Zatmění Měsíce dělíme na tři druhy:

polostínové zatmění – žádná část Měsíce není zcela zastíněna Zemí, hypotetičtí pozorovatelé na povrchu Měsíce by viděli částečné, ale nikoliv úplné zatmění Slunce
částečné zatmění – část povrchu Měsíce je zcela zastíněna Zemí
úplné zatmění – celý Měsíc je zcela zastíněn Zemí

Zatmění Měsíce
Obrázek Moon Eclipse cs od Bilboq [Public domain] via Wikimedia commons

Pokud vás téma zaujalo a chcete se dozvědět více: