Zem a zemské zdroje

Vesmír

Vesmír obsahuje všetko, od subatómových častíc až po superkopy galaxií. Najuznávanejšou vedeckou teóriou vzniku vesmíru je teória veľkého tresku (Big Bang). Predpokladá sa , že vesmír vznikol z obrovskej explózie pred 16,5 miliardami rokov. Veľký tresk vznikol výbuchom superhustej a vysoko teplotnej hmoty, ktorej rozpínanie trvá dodnes a určil aj samotný vesmírny priestor.

Galaxia Galaxia je zhluk hviezd, hmlovín a medzihviezdneho materiálu. Obsahuje 100-3000 miliárd hviezd. Galaxie sa formujú vplyvom protogalaxie v dôsledku jej hmotnosti, rotačného momentu, charakteru zloženia látky strednej hustoty a zhluku látky medzigalaktickej hmoty vplyvom gravitácie. Galaxia môže mať oválny, špirálový a nepravidelný tvar.

Galaxia oválna

Galaxia špirálovitá

Hmloviny a hviezdokopy

Hmlovina je mrak prachu a plynu vo vnútri galaxie. Emisná hmlovina žiari, ak plyn vyžaruje svetlo v dôsledku radiácie horúcich malých hviezd. Tmavé hmloviny tienia svetlo emisných hmlovín, čím sa javia ako obrysy. Planetárna hmlovina je plyn vzďaľujúci sa od jadra zanikajúcej hviezdy. Hviezdokopy sú tvorené skupinou hviezd.

Emisná hmlovina

Tmavá hmlovina

Planetárna hmlovina

Hviezdy

Energia vzniká jadrovou syntézou v strede hviezdy. Hviezdy vznikajú v hmlovinách. Majú rôznu veľkosť (450-krát menšiu alebo 1000-krát väčšiu ako je priemer Slnka) a teplotu (3 000 až 50 000 °C). Energia vzniká jadrovou syntézou v strede hviezdy.

Vznikajú gravitačným kolapsom plynu a prachu. Malé hviezdy majú hmotnosť najviac 1,5 násobku hmotnosti Slnka. Vznikajú gravitačným kolapsom plynu a prachu. Zvyšuje sa tým teplota až po začatie jadrovej reakcie, pri ktorej sa H mení na He. Priemerná doba premeny H na He je 10 miliárd rokov.

Ak sa He-jadro zmenšuje: - zvyšuje sa teplo jadrových reakcií, - He sa mení na C, - vonkajšie vrstvy hviezdy sa rozpínajú a chladnú, svietivosť klesá, - vznikne červený obor, po celkovej premene He jadra sa vonkajšie obaly hviezdy rozplynú do formy planetárnej hmloviny, - zvyšok jadra sa mení na bieleho a po jeho vychladnutí na čierneho trpaslíka.

Mohutné hviezdy

Mohutné hviezdy majú 3 – 50 násobnú hmotnosť Slnka Mohutné hviezdy majú 3 – 50 násobnú hmotnosť Slnka. Premena H na He je rýchlejšia a trvá len niekoľko miliónov rokov. Z mohutnej hviezdy vzniká červený nadobor. Zánik – zrútenie jadra spôsobuje explóziu nazývanú supernova. Menšie hviezdy tohto typu sa zmršťujú na husté, neutrónové hviezdy a väčšie sa zmršťujú do štádia čiernej diery.

a vyžarovanie dvoch zväzkov rádiových vĺn. Neutrónové hviezdy sú pozorované ako pulzary – majú rýchlu rotáciu a vyžarovanie dvoch zväzkov rádiových vĺn.

Sú neviditeľné, ale dajú sa detekovať. Čierne diery majú ex-trémne vysokú gravitá-ciu, v dôsledku čoho z nich neuniká ani svetlo. Sú neviditeľné, ale dajú sa detekovať. Gravitácia pri-ťahuje plyn z blíz-kej hviezdy a vytvá-ra akrečný disk vo forme špirály. Ukazuje to pohyb hmoty do čiernej diery.

Mliečna dráha našej galaxie

Naša galaxia sa sformovala pred 10-12 miliar-dami rokov Naša galaxia sa sformovala pred 10-12 miliar-dami rokov. Obsahuje 150 miliárd hviezd. Má tvar plochého disku špirálovitej štruktúry, s priemerom 100 000 svetelných rokov. Slnečná sústava sa nachádza v galaktickej rovine, na okraji jedného z jej špirálových ramien.

Naša Slnečná sústava vznikla asi pred 4,6 miliardami rokov Naša Slnečná sústava vznikla asi pred 4,6 miliardami rokov. Má svoje planéty, ich mesiace, planétky, kométy a meteority. Všetky obiehajú okolo Slnka a tvoria slnečnú sústavu. Okolo Slnka obieha 9 planét s 33 mesiacmi, viac ako 150 000 planétiek, veľké množstvo komét a meteoritov.

Planéta Zem

Charakteristiky Zeme Vývoj Zeme je úzko spätý s fyzikálnymi zákonmi vesmíru. Veľmi citlivo reaguje na všetky výkyvy rovnovážneho stavu tohoto systému.

Celková plocha zeme je 510 069 000 km2, z čoho kontinen-ty a ostrovy zaberajú 149 000 000 km2. Na moria a oceány pripadá 361 000 000 km2 . Tento priestor sa nazýva hydrosférou. Vzdušný oceán, obklopujúci Zem, tvorí atmosféru. Spodné vrstvy atmosféry sú presýtené vodnými parami, ktoré sa zrá-žajú na prachových časticiach a vytvárajú oblaky.

Rotácia Zeme o 22 milisekúnd. Zem rotuje okolo svojej osi s premen-livou uhlovou rýchlosťou rotácie. Tieto zmeny spomaľujú ročnú periodickú zmenu asi o 22 milisekúnd. Spôsobuje to pravi-delné klimatické zmeny na zemskom povrchu vo forme presunov vzdušných hmôt, ľadu a snehu. Rotácia Zeme

Obeh Zeme okolo Slnka Zem obieha okolo Slnka rýchlosťou 29,785 km.s-1, po mierne excentrickej dráhe. Stredná vzdialenosť Zeme od Slnka je 149 597 926,5 km. Rovina dráhy Zeme okolo Slnka sa nazýva ekliptika. Rotačná os Zeme je od kolmice na ekliptiku odklonená o uhol 23,5°.

Malá excentricita dráhy (0,0167) spôsobuje zmeny vzdialenos-ti Zeme od Slnka a zmeny jej dráhovej rýchlosti. Stredná vzdialenosť Zeme od Slnka 149 597 926,5 km je zároveň aj astronomickou jednotkou .

Precesia Precesný, dlhodobý pohyb zemskej osi zapríčiňujú príťažlivé sily Mesiaca, Slnka a zmeny polohy zemskej dráhy, spôsobené príťažlivými silami planét. Zemská os pri precesii akoby vytvárala kužeľové teleso. Celý takýto obeh trvá 25 780 rokov a nazýva sa Platónsky rok .

Nutácia Periodické zmeny polohy dráhy Mesiaca vzhľadom na zemský rovník, ako i me-niace sa vzájomné polohy Slnka, Zeme a Mesiaca, sú príčinou mnohých zmien v precesnom pohybe zem-skej osi – nutácie. Prejavujú sa v tom, že os Zeme opisu-je nutačnú elipsu, na obvo-de ktorej vzniká niekoľko-sekundové zvlnenie preces-ného kužeľa, po ktorom sa rotačná os pohybuje okolo pólu ekliptiky precesnou uhlovou rýchlosťou.

Slapy Zeme V mieste najbližšom k nebeskému telesu pô-sobí gravitačné zrýchle-nie maximálnou a v pro-tiľahlom bode Zeme mi-nimálnou silou. Z týchto dvoch okra-jových gravitačných zrýchlení môžeme vypo-čítať priemerné gravi-tačné zrýchlenie.

Vo všetkých bodoch Zeme pôsobí aj odstredivé zrýchlenie. Je rovné priemernému gravitačnému zrýchleniu, ale má opačný smer. Ak sa pevná Zem, prípadne morská voda posunie k rušivému nebeskému telesu, nastane opačný posun aj v protiľahlom bode Zeme.

Tvar Zeme Podlieha dynamickým zmenám v rôznom merítku. Globálne sa vzťahujú na celú Zem. Ide o pohyb pólov, nepravidelnosť zemskej rotácie, zmena polohy hmotného stredu Zeme, zmena osi zotrvačnosti Zeme, výškové zmeny hladín morí a oceánov, morské prílivy, slapy zemskej kôry. Veľkopriestorové majú charakter kontinentálny, alebo sa vzťahujú na oceány. Patria sem pohyby blokov litosféry, zmeny hladín morí a oceánov, zmeny slapov zemskej kôry. Regionálne geodynamické javy určujú zmeny polohy bodov zemského povrchu a smery zemskej príťažlivosti. Lokálne charakterizujú pohyby zemskej kôry, spôsobené najmä procesmi v horných vrstvách zemskej kôry a na po-vrchu Zeme.

Teleso s väčšou hmotnosťou pritiahne teleso s menšou hmotnosťou Teleso s väčšou hmotnosťou pritiahne teleso s menšou hmotnosťou. Vzájomná príťažlivosť hmoty spôsobila akréciu protoplanetárnej hmoty pri vzniku našej Zeme. Zem sa sformovala do guľatého tvaru, ktorý je z pohľadu gravitácie naj-výhodnejší. Gravitačné pole Zeme, závislé od jej hmotnosti, je dostatočne veľké a udeľuje predmetom pri voľnom páde zrýchlenie g = 9,78 m.s-2. Gravitačná sila

Celkový účinok gravi-tačného a odstredivého zrýchlenia vytvára tzv Celkový účinok gravi-tačného a odstredivého zrýchlenia vytvára tzv. tiažové zrýchlenie. Odstredivé zrýchlenie znižuje hodnotu gravi-tačného zrýchlenia o určitú časť. V dôsledku toho dochádza k preskupovaniu hmoty Zeme od pólov k rovníku, čo pretvára pravidelnú guľu Zeme na rotačný sploštený elipsoid.

Geoid Geoid predstavuje idealizované zemské teleso, reprezentované strednou hladinou morí a oceánov, s rovnakým potenciálom tiažového poľa Zeme (ekvipotenciálna hladina).

Povrch geoidu je teda zvlnený. Sploštenie Zeme má pomer 1:298,25 čo znamená, že polárna poloos je o 21,38 km kratšia ako rovníková poloos s dĺžkou 6378,137 km (meranie 1984). Geoid by bol pravi-delným rotačným elipsoidom len v tom prípade, ak by bola hustota zemskej hmoty všade rovnaká. V dôsledku inhomoge-nity zemskej hmoty však miesta s rovnakou príťažlivosťou nemajú od stredu Zeme rovnakú vzdialenosť. Povrch geoidu je teda zvlnený.

Zvlnenie geoidu Odchýlky od geocentri-ckého referenčného elipsoidu sú v rozsahu menej ako 110 m. Odchýlky sú prejavom zmien hustoty vo vnútri Zeme v horizontálnom smere. Ťažké hmoty spôsobujú vydutie a ľahšie hmoty zasa preliačinu na ekvipotenciálnej ploche.

Mapa geoidu, na ktorej pomocou kladných a záporných hodnôt možno sledovať, o koľko metrov je hladina geoidu nad resp. pod referenčným elipsoidom . Červené miesta sú 85 m nad a modré 107m pod referenčným elipsoidom .