Chemické a mechanické vrstvy Země

V tomto videu bych rád podrobně vysvětlil strukturu Země. Budu o její struktuře hovořit ze dvou různých pohledů, takže si hned nakreslím polovinu Země. Takto nejlépe dokáži nakreslit půlkruh. Budeme o Zemi hovořit dvěma různými způsoby. Nalevo nás budou zajímat vrstvy Země z hlediska jejich chemického složení. Zde máme vrstvy podle jejich chemické struktury nebo skladby. A na pravé straně se budeme zabývat mechanickými vlastnostmi jednotlivých vrstev. Pod pojmem „mechanické vlastnosti" si prostě představuji, jestli je vrstva pevná a tuhá, jestli je tekutá a nebo jestli je něco mezi tím, taková tmelovitá, netuhá a nepevná vrstva. Začneme nejdříve s dělením z pohledu chemického složení, protože je to do určité míry jednodušší. Nejsvrchnější vrstva se jmenuje kůra. Na této vrstvě teď právě všichni sedíme, alespoň předpokládám, že jste na Zemi. Kůra je nejsvrchnější a každopádně je pevná. Připomeneme si to, až se budeme zabývat mechanickými vlastnostmi. Kůra je také nejtenčí vrstva. Ale není stejnoměrná, je rozdíl mezi oceánskou a kontinentální kůrou. Ještě zvýrazním kůru i na této straně. Takže existuje kůra oceánská a kůra kontinentální. Oceánská kůra je tenčí. Když si část kůry nakreslíme trochu tlustší, třeba tady, můžeme ji označit jako kontinentální kůru, která je tlustší a má nižší hustotu než kůra oceánská. Takže kůra nakreslená touto světle zelenou barvou je kontinentální. A tato zářivě zelená je kůra oceánská. Oceánská kůra je opravdu velmi tenká. Přibližně 5 až 10 kilometrů. Oceánská kůra ovšem nezahrnuje oceány, tu tekutou část, vodu, jedná se jen o horniny, na kterých oceány spočívají. Horniny pod oceány. Tato kůra je silná 5 až 10 kilometrů. Kdybyste se dostali až na dno oceánu a vrtali do něj, museli byste provrtat 5 až 10 kilometrů, abyste se dostali do další vrstvy, vrstvy s odlišným chemickým složením. Tady je tloušťka 5 až 10 kilometrů. Kontinentální kůra je silná okolo 10 až 70 kilometry. Je zřejmé, že oba typy kůry tvoří tuhé, pevné horniny. Jaká je další vrstva Země z hlediska chemického složení? Další vrstva je z hlediska svého objemu největší, nazývá se zemský plášť. Nějak to tu nakreslím. Vždycky mi dělá potíže nakreslit pravou půlku kruhu. Takže tady máme zemský plášť. Připomínám, že od zemské kůry se liší tím, že je složený z odlišných hornin. Posuneme se ještě hlouběji. Ještě popíši, jak jsme hluboko. Plášť začíná přímo pod zemskou kůrou, oceánskou i kontinentální, a jde do hloubky asi 2 900 kilometrů. Je tedy mnohem silnější než kůra. Zemská kůra je silná jen 5 až 70 kilometrů. Plášť je tedy mnohem silnější. Takže i když jsem kůru nakreslil docela tence, pořád není dost tenká vzhledem k tomu, jak silný jsem udělal plášť. Není to v měřítku. Přemístíme se ještě hlouběji a dostaneme se do nejhustší části Země, která se jmenuje jádro. Vlastnosti jádra si rozebereme podrobně, až budu mluvit o mechanických vlastnostech Země, protože s rostoucí hloubkou se tu vyskytují prvky s vyšší hustotou a zároveň roste teplota a tlak. Prvky s vyšší hustotou jsou zde proto, že když se Země začala formovat a byla ještě v tekutém stavu, těžší prvky mohly klesnout do hloubky a lehčí prvky vystoupily do horních vrstev. Mohly vzlínat, protože byly lehčí než okolní prostředí. Dokonce i atmosféra vznikla tím, že plyny vybublaly na povrch. To je důvod, proč jsou těžší prvky obecně ve středu a ty nejlehčí jsou na povrchu a tvoří naší atmosféru. Chemické složení jádra je zásadně odlišné od složení pláště a kůry. Za jeho hlavní složku se považují kovy, konkrétně železo a nikl. Takto tedy vypadá struktura Země z hlediska chemického složení jednotlivých vrstev. Teď budeme stále pracovat s těmito vrstvami, ale bude nás spíše zajímat, jestli jsou tekuté, pevné a tuhé nebo něco mezi tím. Nejsvrchnější pevná vrstva Země je tvořená zemskou kůrou, kontinentální i oceánskou, a nejchladnější svrchní vrstvou pláště. Nakreslím to růžově. Růžově je nakreslená chladná, tuhá a pevná část pláště. Jsou to pevné horniny, které tvoří zemský plášť, jejichž složení se liší od složení kůry, ale jsou také tuhé. Svrchní vrstva pláště spolu s kůrou se dohromady označují jako litosféra. Je to litosféra. Její tloušťka se pohybuje, v závislosti na tom, kde se právě na Zemi nacházíte, v rozmezí 10 až 200 kilometrů. Většinou se její tloušťka blíží horní hranici tohoto rozmezí. V hloubce 10 kilometrů se v plášti vyskytují horké skvrny, které dokáží roztavit část litosféry. Více si o tom povíme, až se budeme zabývat deskovou tektonikou. Litosféra je vlastně tvořená litosférickými deskami, které v podstatě plavou na povrchu spodních vrstev pláště. Litosféra je tuhá a pevná, je tvořena zemskou kůrou a svrchní vrstvou pláště. S narůstající hloubkou stoupá tlak a teplota a v určité hloubce je teplota dostatečně vysoká – přestože složení je stejné, jako ve vyšších vrstvách pláště, ale teplota zde vystoupala tak vysoko, že horniny... ...ne že by se přímo roztavily a byly tekuté, stále se jimi může šířit určité vlnění, které by se v kapalině nešířilo. Je to spíš taková tmelovitá hmota, má i vlastnosti tekutin, může téct, i když je mnohem více vazká než většina tekutin. Takže tato hmota není tuhá a pevná, protože v ní probíhá proudění, ale není ani tekutá, protože se s v ní šíří vlnění, které se v tekutinách nešíří. Této rosolovité, tmelovité hmotě se říká astenosféra. Má takovou konzistenci, protože vysoké teploty natavují horniny. Tato vrstva, astenosféra, je tady. Viděl jsem, že se někdy píše na začátku s „ae", to se asi používá v evropském názvosloví. Astenosféra samozřejmě začíná hned pod litosférou. V deskové tektonice si řekneme, že po této vrstvě kloužou litosférické desky. Je to tak trochu gumová vrstva, na jejímž povrchu se mohou pohybovat tuhé vrstvy. Začíná hned pod litosférou a končí asi v hloubce 660 kilometrů. Tato část má tedy tloušťku 660 kilometrů. Posuneme se ještě hlouběji, kde tlak a teplota dosahují ještě vyšších hodnot, ale hlavně vlivem vysokého tlaku ty samé horniny pláště už nemohou být tekuté. Jsou vlastně do sebe napěchované. Představte si, že v jakékoli tekutině se molekuly mohou vůči sobě volně pohybovat, třeba i velmi pomalu. Když na ně ale působíte dostatečně velkým tlakem, napěchují se na sebe. A přesně to se děje v další vrstvě zemského pláště. Všechny vrstvy pláště mají stejné složení, působí na ně ale různě velká teplota a tlak. Tato další vrstva pláště se jmenuje mezosféra. Mezosféra. Ovšem v atmosféře existuje přímo nad stratosférou vrstva, která se také jmenuje mezosféra. Snad se vám nebude plést, že existují dvě různé mezosféry. Na tuto vrstvu působí tak vysoký tlak, že je znovu v pevném stavu. Je s určitostí pevná, nelze o tom pochybovat. Nemůže se nijak přelévat, protože vysoký tlak jí to nedovolí. V ještě větší hloubce se nachází jádro, kovové jádro, které má jiné složení a velmi vysokou teplotu, a přestože je tu i velmi vysoký tlak, který by mezosférické horniny stlačil do pevného stavu, kovy v jádře jsou díky vysokým teplotám roztavené a chovají se jako tekutiny. Vnější jádro je tedy tekuté. Podle současných poznatků má celé jádro stejné složení, v jeho vnější části je ale teplota tak vysoká, že se kovy roztaví, ale tlak ještě není tak vysoký, aby byly v pevném stavu. Horniny by takový tlak určitě udržel v pevném stavu, ale kovy ne. V ještě větší hloubce jsou teploty sice ještě vyšší, ale tlak už je tak vysoký, že i kovy zůstávají v pevném stavu. Toto je tedy pevné vnitřní jádro. Když mluvíme o těchto mechanických vlastnostech, měli bychom si říci, v jakých konkrétních hloubkách se pohybujeme. Takže jádro začíná... Vlastně jsem vám ještě nepopsal mezosféru. Zemský plášť končí v hloubce kolem 2 900 kilometrů, to znamená, že tam končí i mezosféra, protože mezosféra je v podstatě spodní vrstva pláště. V hloubce 2 900 kilometrů. Půjdeme ještě hlouběji a dostaneme se do vnějšího tekutého jádra. To se nachází v hloubce mezi 2 900 a 5 100 kilometry. V tom případě jsem opravdu měl to své tekuté jádro nakreslit trochu širší. Tato hloubka je kolem 5 100 kilometrů. Pak už nám zbývá jen střed Země, přičemž celkový poloměr Země je kolem 6 400 kilometrů. Takže doufám, že teď už budete rozumět, až uslyšíte něco o litosféře nebo zemském plášti. Jde o mechanické nebo chemické dělení Země. Mechanický model zahrnuje pevné vnitřní jádro, tekuté vnější jádro, pevnou mezosféru, potom takovou houbovitou hmotu, ani tekutou, ani pevnou astenosféru, po jejímž povrchu se pohybují litosférické desky, které v podstatě tvoří pevnou litosféru složenou ze svrchní části pláště a zemské kůry.