Věda a technika v pozadí
Cesta do jádra Země
Teorie
Stavbu Země můžeme zjistit přímým pozorováním v dolech nebo pomocí vrtů pouze do hloubky několika km. Poznatky o hlubších částech zemského tělesa byly získány při studiu sopečné činnosti a hlavně z údajů seizmologie.
Podle průběhu rychlostí seizmologických vln byla v zemském tělese nalezena různá rozhraní, např. rozhraní zemské kůry a pláště je označováno podle seizmologa Mohorovičiče. Toto rozhraní se vyskytuje kolem celé Země průměrně v hloubkách 15 až 60 km. Rychlost šíření vln se tu skokově zvyšuje. Další diskontinuita se nachází v hloubce asi 2900 km na níž rychlost vln klesá. Tato diskontinuita odděluje plášť a jádro a označuje se jako Oldham-Gutenberg-Wiechertova. V zemském tělese existuje ještě několik dalších diskontinuit.
Řez Zemí.
Zdroj: commons.wikimedia.org. Autor: Jeremy Kemp. Public domain.
Kůra má rozdílné vlastnosti na kontinentech a v oceánech. V kontinentální kůře rozlišily geofyzikální výzkumy tři vrstvy. Svrchní byla nazvána vrstvou granitovou. Její spodní hranici tvoří Conradová plocha diskontinuity. Pod ní leží vrstva bazaltová. Spodní hranice bazaltové vrstvy a tím celé kontinentální kůry tvoří Mohorovičičova plocha diskontinuity. Mocnost kontinentální kůry kolísá od 25 do 80 km. Oceánská kůra má jednodušší stavbu a podstatně menší mocnost. Chybí v ní granitová vrstva. Zemský povrch je velmi mladý. V relativně krátkém období půl miliardy let eroze a tektonické procesy zničily a zahladily stopy po většině dřívějších geologických událostí (např. impaktní krátery) a tak byla raná historie Země smazána.
Plášť sahá do hloubky kolem 2 900 km. Plášť se člení na spodní, střední a svrchní. Ve svrchním plášti se předpokládá existence normálních krystalických hornin, níže pro vysoké tlaky a teploty převládají silně stlačené směsi silikátů. Předpokládá se, že plášť je v pohybu. Podle této představy se jeho hmota přemísťuje v podobě konvekčních proudů velmi nízkou rychlostí. Konvektivní proudy jsou považovány za jednu z hlavních příčin tektonických deformací zemské kůry. Plášť je tuhý, proto se tu mohou šířit nejen podélné, ale i střižné elastické vlny.
Jádro tvoří největší objem zemského tělesa. Jeho hustota je přibližně 14 000 kg m-3. Přibližně v hloubce 5 000 - 5 100 km leží plocha nespojitosti, která se považuje za rozmezí mezi tekutým vnějším a pevným vnitřním jádrem. Hmota vnějšího jádra patrně proudí rychlostí řádově km za rok. Její pohyb je výsledkem Coriolisova efektu, vyvolaného zemskou rotací. Vnitřní jádro se považuje za pevné, ve stavu blízkém natavení, je tvořeno převážně železem. Předpokládá se, že vzájemný pohyb vnitřního a vnějšího jádra vůči sobě vzbuzuje elektrické proudy a vzniká tak geomagnetické pole.
Je známo, že při sestupu do hlubokých dolů teplota vzrůstá přibližně o 30 °C na kilometr. Teplota zemského jádra je skoro stejná jako teplota povrchu Slunce, okolo 5 000 °C. Jen při takové teplotě může být totiž jádro kapalné i při tak obrovském tlaku. Zdrojem energie jádra jsou radioaktivní přeměny látek v nitru Země, zejména uranu, thoria a draslíku. Při těchto přeměnách z jader vyletují částice α a β, které narážejí do okolních částic, rozkmitají je a tím látku zahřejí. Vysoká teplota jádra způsobila jeho nehomogenitu. Jako v obrovské vysoké peci se z taveniny uvnitř Země oddělily těžké kovy, zejména železo, a klesly ke středu. Právě to vysvětluje, proč má jádro jiné chemické složení než plášť a proč je jeho hustota mnohem vyšší než hustota zemské kůry.
Teplo, uvolňující se z přehřátého jádra, se zemským pláštěm šíří k povrchu pomocí termální konvekce, kde se mění na jiné druhy energie: kinetickou energii pohybujících se kontinentálních bloků, potenciální energii horských masivů či energii zemětřesných vln.
Litosféra je souhrnný název pro zemskou kůru a nejsvrchnější vrstvičku pláště. Materiál litosféry se chová jako pevná látka. Naproti tomu v hloubce více než asi 100 km je materiál pláště už pod takovým tlakem a teplotou, že se z dlouhodobého hlediska chová jako plastická látka (podobně jako ztuhlý asfalt). Tato "pevnotekutá" část pláště se nazývá astenosféra.
Protože astenosféra je zdola zahřívána a shora ochlazována, vznikají v ní konvekce, i když rychlost konvektivního proudění (řádově centimetry za rok) je v ní daleko nižší než v kapalném jádru. Při povrchu proudění unáší litosféru, která na astenosféře "plave". Litosféra se samozřejmě nemůže pohybovat celá najednou. Pohyby astenosféry ji rozdělily na přibližně 12 velkých litosférických desek neboli ker, které se v některých místech od sebe vzdalují, v jiných na sebe narážejí.
Litosférické desky: Severoamerická deska - Severní Amerika, SZ Atlantik, Grónsko, Jihoamerická deska - Jižní Amerika a JZ Atlantik, Antarktická deska - Antarktida a Jižní oceány, Euroasijská deska - SV Atlantik, Evropa a Asie kromě Indie, Indo-Australská deska - Indie, Austrálie, Nový Zéland a východní Indický oceán, Africká deska - Afrika, JV Atlantik a západní Indický oceán, Deska Nazca - východní Tichý oceán, Pacifická deska - větší část Tichého oceánu a jižní pobřeží Kalifornie. Na rozhranní jednotlivých litosférických desek dochází k mohutné sopečné činnosti a zemětřesení.
Mapa tektonických desek.
Zdroj: commons.wikimedia.org. Public domain.
Když se oceánská deska podsouvá pod pevninskou (protože je hustší, např. Nazca pod Jihoamerickou) vznikají hlubokomořské příkopy, např. vznik And a Peruánsko-Chilského příkopu. Jestliže se potkají dvě oceánské desky, tak se ta starší, která má větší hustotu, podsouvá pod tu mladší a vzniká příkop. Jestliže se potkají dvě pevninské deksy, které mají obě malou hustotu, dochází k vrásnění (např: Euroasijská a Indo-australská deska – vznik Himalájí).
