Země

Země je třetí planeta sluneční soustavy se střední vzdáleností od Slunce asi 1 au, zároveň největší terestrická planeta v soustavě a jediné planetární těleso, na němž je dle současných vědeckých poznatků potvrzen život. Země vznikla před 4,6 miliardami let a krátce po svém vzniku získala svůj jediný přirozený satelit – Měsíc. Země obíhá kolem Slunce po elipse s velmi malou excentricitou dráhy. Země jako domovský svět lidstva má mnoho názvů v závislosti na národu, mezi nejznámější patří název latinského původu Terra, či řecký název Gaia.

Země je dynamická planeta, která se skládá z jednotlivých zemských sfér. Jedná se o nedokonalou kouli s rovníkovým poloměrem cca 6 378,14 km (a průměrným poloměrem cca 6371,0 km), uprostřed se nachází malé pevné jádro obklopené polotekutým vnějším jádrem, dále pak pláštěm a zemskou kůrou, která se dělí na oceánskou a kontinentální. Zemská kůra je tvořena litosférickými deskami, které jsou v neustálém pohybu vlivem procesu nazývaného desková tektonika. Na povrchu Země se vyskytuje hydrosféra v podobě souvislého oceánu kapalné vody, který zabírá přibližně 71 % zemského povrchu. Na velmi úzkém pásu rozhraní mezi litosférou a atmosférou se nachází biosféra, živý obal Země, který je tvořen živými organismy. Jeho činností došlo k přeměně části litosféry na půdní obal Země, tzv. pedosféru. Celou planetu obklopuje hustá atmosféra tvořená převážně dusíkem a kyslíkem, což jsou plyny vytvářející směs obvykle nazývanou jako vzduch.

Astronomický symbol Země sestává z kříže v kruhu, reprezentujícího poledník a rovník: 16px|🜨; v jiných variantách je to královské jablko s křížem vysunutým nad kruh: 16px|♁. Kromě slov odvozených od Terra, jako je terestrický, obsahují pojmy vztahující se k Zemi také prefix telur- nebo tellur- (např. telurický, tellurit podle bohyně Tellūs) a geo- (např. geocentrický model, geologie).

Planeta Země je domovským světem lidstva, které je na Zemi rozděleno do přibližně 200 nezávislých států. Tyto státy a v nich žijící národy a etnické skupiny jsou ve vzájemném působení prostřednictvím Organizace spojených národů, jiných mezinárodních organizací a mezistátních a mezinárodních aktivit jako jsou diplomacie, obchod, doprava, cestování a vědecká a kulturní výměna.

Vznik Země náhled|vlevo|220x220bod|Vznik a vývoj Země – dokument Země vznikla podobně jako ostatní planety slunečního systému přibližně před 4,6 miliardami let akrecí z pracho-plynného disku, jenž obíhal kolem rodící se centrální hvězdy, tj. Slunce. Srážkami prachových částic se začala formovat malá tělesa, která svou gravitací přitahovala další částice a okolní plyn. Vznikly tak první planetesimály, které se vzájemně srážely a formovaly větší tělesa. Na konci tohoto procesu v soustavě vznikly čtyři terestrické protoplanety. Formování proto-Země trvalo zhruba 5 miliónů let.https://phys.org/news/2020-02-earth-faster-previously-thought.html - The Earth formed much faster than previously thoughthttps://www.sciencedaily.com/releases/2020/02/200220130509.htm Vzájemné srážky planetesimál společně s teplem uvolněným z radioaktivních rozpadů roztavily větší část materiálu, který tvoří Zemi. Předpokládá se, že roztavený povrch se na planetě vyskytoval přibližně miliardu let.

Po zformování protoplanety pokračovalo masivní bombardování povrchu zbylým materiálem ze vzniku sluneční soustavy, což mělo za následek jeho neustálé přetváření, přetavování a přínos nového materiálu. Je dokonce možné, že celý povrch byl roztaven do podoby tzv. magmatického oceánu. Během této doby docházelo nejspíše i k diferenciaci pláště a jádra, když těžší prvky, jako např. železo, klesaly vlivem gravitační diferenciace do středu planety. Došlo ke vzniku těžkého jádra a pláště a lehké prvky se zasloužily o vznik kůry. Kůra začala vznikat jako první sféra, o čemž svědčí nálezy nejstarších hornin starých až 4 miliardy let. Uvnitř Země zůstala akumulovaná energie z předchozích období doplňována rozpady radioaktivních látek. Teplo se postupně uvolňovalo do svrchních oblastí, což způsobilo vznik aktivního vulkanismu, tektonických procesů a nejspíše i deskové tektoniky.

Z rozsáhlých lávových oblastí se uvolňovalo značné množství plynů (vodní páry, oxidu uhličitého apod.), které se přidalo k původní atmosféře tvořené převážně z vodíku a hélia. Během první miliardy let z atmosféry unikla převážná část vodíku a hélia, které si Země svojí gravitací nedokázala udržet. Neustálé dopady komet zvyšovaly obsah vodní páry v atmosféře. Současně docházelo k poklesu teploty atmosféry, která při poklesu přibližně na 300 °C umožnila vznik prvních výrazných srážek. Déšť se při dopadu na povrch okamžitě vypařil a v atmosféře opět zkondenzoval. Celý cyklus se nesčetněkrát opakoval, až vznikly postupně oceány. Přítomnost vody umožnila navazování uhlíku do hornin, což zmenšovalo jeho zastoupení, které se projevilo později ve vzniku života.

Předpokládá se, že první život na Zemi vznikl před 4 miliardami let v dobách, kdy byla atmosféra ještě obohacena volným vodíkem, který působil jako reakční činidlo v řadě chemických reakcí potřebných pro vznik organických látek. První primitivní organismy vznikly ve vodě, kde začaly s produkcí atmosférického kyslíku, jenž byl do té doby v atmosféře jen vzácným plynem. Postupnou činností zelených rostlin došlo k přetvoření atmosféry na dnešní podobu, kdy je kyslík jedním z hlavních prvků ve složení vzduchu. Volný molekulární kyslík v horních vrstvách vlivem dopadajícího slunečního záření se štěpil na atomy a při následném zpětném spojování vznikal tříatomový ozón. Vznikla tak vrstva, která zabraňovala (a dosud brání) dopadu škodlivého ultrafialového záření na povrch Země, což umožnilo rozšíření života i mimo vodní prostředí. Rozšířením života se na Zemi začal do atmosféry uvolňovat i další plyn, dusík, který vznikal jako výsledek rozkladných procesů organických látek.

Fyzikální charakteristiky Země je terestrická planeta, což označuje její kamenitý pevný povrch oproti plynným obrům, jako jsou Jupiter či Saturn, které jsou tvořeny převážně plynem. Země je největší terestrická planeta sluneční soustavy, a to jak ve velikosti, tak i v hmotnosti. Mimo tato dvě prvenství je Země také mezi terestrickými tělesy planeta s největší hustotou, s největší povrchovou gravitací, nejsilnějším magnetickým polem a nejrychlejší rotací. V současnosti je to také jediná planeta, na které je možné pozorovat aktivní deskovou tektoniku.

Tvar Země náhled|Tvar planety Země. Zobrazeny vzdálenosti mezi povrchem reliéfu a geocentrem. V Jižní Americe jsou vrcholy And viditelné jako zvýšené oblasti. Data z modelu Earth2014. Poloměr Země je skoro 6,4 tisíce kilometrů, z čehož plyne relativně malá křivost povrchu. Zakřivení způsobená geologickou aktivitou jsou mnohem výraznější než zakřivení vzniklá v důsledku kulatosti. Proto se lidé ve starověku domnívali, že Země je celkově plochá. Proti tomuto názoru ale postupně svědčily různé vědecké poznatky a pozorování. Staří Řekové například pozorovali, že jižní souhvězdí v jižnějších oblastech vycházejí výš nad obzor a také pozorovali, že při zatmění Měsíce Země vrhá vždy kruhový stín. Velikost Země poprvé spočítal Eratosthenés z Kyrény podle rozdílu v délce poledního stínu mezi Asuánem a Alexandrií.

Kulatost Země (stejně jako jiných planet, Slunce i Měsíce) je dána vlastnostmi gravitační síly, která působí centrálně kolem těžiště a má sférickou symetrii. Tvar dokonalé koule je však narušen. Lepším přiblížením skutečnosti je rotační elipsoid s malou excentricitou. Vzdálenost pólů je přibližně o 43 km menší než střední rovníkový průměr. To je způsobeno rotací Země kolem své osy, která způsobuje odstředivou sílu. Ta směřuje od osy rotace a vektorově se skládá s gravitační silou, z čehož plyne, že na pólech je největší tíhové zrychlení a na rovníku nejmenší. Rovnoběžky jsou tedy kružnice, zatímco poledníky jsou elipsy s malou výstředností. Skutečný tvar je ještě složitější a pro jeho matematický popis se užívá pojem geoid. Nejvzdálenějším místem od středu Země je díky jejímu zploštění vrcholek hory Chimborazo.

Geologické složení Země je, nejspíše jako ostatní terestrické planety, vnitřně diferencována na vnější křemíkovou pevnou kůru a vysoce viskózní plášť. K této diferenciaci došlo během roztavení materiálu v rané fázi jejího vzniku, kdy vlivem gravitace těžší prvky směřovaly do středu planety. Tento proces měl za následek vznik malého kompaktního vnitřního jádra – tzv. jadérka, které je dle současných poznatků nejspíše pevné a tvořené převážně železem (86,2 %) a niklem (7,25 %). Nad tímto pevným jádrem o poloměru 1278 km se nachází vnější jádro tvořené roztavenou polotekutou směsí železa, niklu, kobaltu a síry a zasahující do vzdálenosti 2900 km, kde je od zemského pláště odděleno Gutenbergovou diskontinuitou. Tekuté vnější jádro umožňuje existenci slabého magnetického pole vlivem konvekce jeho elektricky vodivého materiálu.

Z jádra se neustále uvolňuje značné množství akumulovaného tepla, které má za následek pohyb roztaveného materiálu v zemském tělese. Teplejší materiál ohřátý na rozhraní pláště a jádra začíná v podobě plášťových chocholů stoupat a dostávat se k povrchu. Na některých místech pak dochází k proražení litosférických desek a úniku magmatu skrz sopky a trhliny v oceánských deskách. Mnoho hornin, z nichž je zemská kůra tvořena, se vytvořilo před méně než 100 milióny let; nejstarší známé žíly minerálů jsou 4,4 miliardy let staré, což znamená, že Země měla pevnou kůru přinejmenším po tuto dobu.

Zemské složení je značně variabilní dle toho, jaká část se zkoumá. Značně rozdílné složení vykazuje oceánská kůra od kontinentální, plášť od kůry apod. Předpokládá se, že globální zemské složení podle hmotnosti je následující:

+Globální složení Země (dle hmotnostního zastoupení) prvek železo kyslík křemík hořčík nikl vápník hliník síra sodík titan draslík další podíl v % 34,1 28,2 17,2 15,9 1,6 1,6 1,5 0,7 0,25 0,071 0,019 0,53

Vnitřní stavba

náhled|Řez Zemí od jádra k exosféře. Levá část obrázku není ve správném měřítku 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.

Zemské jádro

Průměrná hustota Země je 5515 kg/m³, což ji činí nejhustší planetou ve sluneční soustavě. Průměrná hustota materiálu na povrchu však činí jen asi 3000 kg/m³, těžší materiály se proto musí nacházet v zemském jádru. 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; těžší prvky, jako olovo nebo uran, jsou buď příliš vzácné, než aby byly významnými, nebo mají sklon se slučovat s lehčími prvky, a zůstaly proto v kůře (viz felsické horniny).

Jádro se dělí na dvě části: pevné vnitřní jádro s poloměrem ~1250 km a tekuté vnější jádro o vnějším poloměru ~3500 km, které se rozprostírá kolem něj.