Země a vesmír
18. 7. 2021 2021-08-04 13:39Země a vesmír
Země a vesmír
Atmosféra Země a její složení
Země je obklopena vzduchovým obalem, který se nazývá atmosféra Země a sahá do výšky
přibližně 1 000km. Atmosféra je složená z dusíku (78%), kyslíku (21%) vodíku, oxidu
uhličitého, vodních par, freonu, radonu a vzácný plynů jako je hélium, argon, krypton a xenon
(1%). Atmosféru dělíme do pěti vrstev, které leží postupně nad sebou.
1 – Troposféra
Sahá do výšky asi 11 km, v tropech a letním období se zvyšuje až na 16 km. I když je
troposféra poměrně tenká je její hmotnost asi ¾ hmotnosti celé atmosféry. V troposféře klesá teplota se vzrůstající výškou (asi 0,6 až 1 °C na 100 m výšky) a v horních vrstvách je teplota kolem -80 °C. V troposféře se také tvoří počasí (vítr, oblaka, déšť).
2 – Stratosféra
Sahá do výšky přibližně 50 km a vzduch je zde velmi řídký. Teplota zde s rostoucí výškou stoupá a v horních vrstvách dosahuje kladných hodnot. Sluneční světlo se zde téměř nerozptyluje a obloha zde má barvu tmavě fialovou až téměř černou. Je zde velmi málo vodní páry a netvoří se zde proto oblaka. Vane zde velmi silný vítr (300 km/h), zvláště v okolí spodní hranice s troposférou. Stratosféra také obsahuje ozonovou vrstvu, která pohlcuje ultrafialové paprsky.
3 – Mezosféra
Sahá do výšky asi 80 km a teplota zde klesá k – 90 °C.
4 – Termosféra
Sahá do výšky 500 km a je zde vzduch ještě mnohem řidší. Teplota zde se vzrůstající výškou opět roste.
5 – Exosféra
Je to nejvyšší a nejřidší vrstva v zemské atmosféře (500 km – 1 000 km) a plynule přechází do
meziplanetárního prostoru. V Exosféře převládá vodík a můžeme v ní pozorovat polární záři.
Meteorologie
Věda, která se zabývá počasím (počasí je stav atmosféry v jejím určitém místě a čase) se
nazývá Meteorologie. Mezi nejdůležitější meteorologické prvky patří tlak vzduchu, teplota
vzduchu, vlhkost vzduchu, směr a rychlost větru, sluneční svit, oblačnost, vypařování vody na
povrchu země a srážky. Jednotlivé meteorologické prvky se neustále sledují na mnoha
místech povrchu Země a na základě naměřených hodnot se vytváří předpověď počasí. Při
předpovědi počasí se také využívá snímků z meteorologických družic.
Základní meteorologické jevy a jejich měření
1) Vlhkost vzduchu
Ovzduší obsahuje vždy vodní páru. Ta vzniká vypařováním vody z rostlin, živočichů, půdy,
řek, rybníků, jezer a moří. Absolutní vlhkost je tak dána hmotností vodní páry obsažené v 1m3
vzduchu. Většinou však určujeme relativní vlhkost vzduchu, která se vypočítá dělením
absolutní vlhkosti vzduchu největší absolutní vlhkostí vzduchu za dané teploty. Relativní
vlhkost vzduchu měříme vlhkoměrem a udává se v procentech.
2) Srážky
Spadlé srážky měříme jako výšku vrstvy vody v milimetrech, která spadne na určitou plochu.
K měření srážek používáme srážkoměr.
3) Tlak vzduchu
Tlak vzduchu se měří většinou v hektopascalech (hPa). Průměrný atmosférický tlak u hladiny
moře (v nadmořské výšce 0 m) je asi 1 013 hPa. S nadmořskou výškou však velice rychle
klesá a ve výšce 5,5 km je asi 500 hPa.
Změny tlaku však nepozorujeme jen ve svislém směru, ale i ve směru vodorovném. Tyto
změny tlaku v různých místech na povrchu Země ovlivňují počasí. Místa, kde je nízký tlak
(méně jak 1 013hPa) nazýváme tlaková níže (N). Bývá zde většinou špatné počasí a velká
oblačnost. Místa, kde je naopak tlak vyšší nazýváme tlaková výše (V) a bývá zde většinou
hezké počasí a málo srážek.
V meteorologických stanicích se tlak měří barografem a hodnoty se zaznamenávají do
meteorologických map. Místa se stejným tlakem se poté na mapách spojují čárami, které se
nazývají izobary.
Vznik Větru
Pohyb vzduchu vnímáme jako vítr, který je charakterizován rychlostí a směrem. Rozdíl
v tlaku na dvou různých místech způsobuje, že vzduch se pohybuje z místa vyššího tlaku
k místu s nižším tlakem. Vzhledem k tomu, že se Země otáčí kolem své osy, nefouká vítr
přímo ale přibližně podle izobar. Čím je rozdíl v tlaku větší, tím je i vítr větší (rychlejší).
Proudění vzduchu také vzniká na základě rozdílných teplot vzduchu mezi dvěma místy na
Zemi. Teplý vzduch ohřátý od pevniny nebo od moře stoupá vzhůru a na jeho místo proudí
vzduch studený.
4) Teplota vzduchu
Teplota se měří ve stínu v dřevěných žaluziových budkách ve výšce 2 m nad zemí pomocí teploměru nebo termografu (zaznamenává graficky teploty vzduchu po celý den). Kromě měření teploty vzduchu ve 2 m nad zemí se měří i teplota 5 cm nad zemí a teplota půdy v hloubce 1 m až 2 m.
Oblačnost
Oblačnost udává, jaká část oblohy je pokryta mraky. Mraky vznikají v oblasti tlakové níže
stoupáním vzduchu vzhůru. Vodní pára obsažená ve vzduchu se ve velkých výškách ochladí a
srazí v malé kapičky, které vytvoří mrak.
Teplotní inverze
Teplota vzduchu s výškou obvykle klesá, ale mohou nastat takové případy, že teplota vzduchu
u země bude nižší než ve výšce. Tomuto jevu se říká teplotní inverze a nastává převážně
v zimních měsících.
Jinovatka
Jinovatka vzniká zmrznutím vodních par při zemi v drobné ledové jehličky, které se následně
zachytí na chladných předmětech.
Mlha
Mlha je shluk drobných kapének vody, které se vznášejí ve vzduchu.
Námraza
Námraza vzniká usazením mlhy a následným zmrznutím na povrchu různých těles.
Předpověď počasí
Meteorologové k předpovědi počasí potřebují aktuální hodnoty stavu atmosféry. Jedním
zdrojem těchto informací jsou meteorologické stanice, které měří tlak vzduchu, teplotu
vzduchu, vlhkost vzduchu, směr a rychlost větru, sluneční svit, oblačnost, vypařování vody na
povrchu země a srážky. Dalším zdrojem informací jsou srážkové radary, radiosondy a
meteorologické družice, které dávají informace o rozložení oblačnosti a teplotách vzduchu
v horních částech atmosféry. Na základě rozboru těchto získaných údajů se vytváří
krátkodobé nebo dlouhodobé předpovědi počasí.
Problémy znečišťování atmosféry
Všechny příměsi, které se do atmosféry dostaly jako přímý či nepřímý produkt lidské činnosti
chápeme jako znečišťování atmosféry.
1 – pevné částice
Pevné částice jsou v celosvětovém průměru tvořeny přírodními zdroji. Dostávají se do
ovzduší převážně sopečnou činností, působením větru a při požárech. Dále se tyto částice
dostávají do ovzduší spalováním tuhých paliv a průmyslovou činností v cementárnách a
železárnách.
2 – sloučeniny síry
V celosvětovém průměru jsou asi 2/3 veškerých emisí tvořeny přírodními zdroji, zejména
bakteriemi. Sloučeniny síry také vznikají při spalování uhlí. Do atmosféry se dostávají
v několika formách:
– oxid siřičitý SO2
– oxid sírový SO3
– roztok kyseliny sírové H2SO4 (kyselé deště)
3 – oxidy uhlíku
Vznikají při nedokonalém spalování tuhých paliv obsahujících uhlík a při spalování palivové
směsi v motorech automobilů. Jde o skleníkové plyny, které mají za následek oteplování
atmosféry Země.
4 – sloučeniny dusíku
Vznikají při spalování pevných nebo kapalných paliv při vysokých teplotách a velkém tlaku.
Skleníkový efekt
Skleníkový efekt je proces, při kterém dochází k ohřívání planety. Na zemský povrch dopadá
od Slunce tepelné záření, určitá část tohoto záření následně naši planetu zase opouští. Toto
odražené záření z části zachycují skleníkové plyny. Skleníkové plyny jsou – vodní páry, které
způsobují asi 60 % zemského přirozeného skleníkového efektu, oxid uhličitý způsobuje asi 26
%, methan, oxid dusný a ozón způsobují asi 8 %. Hromaděním tepelného záření se naše
planeta otepluje a to může způsobit tání ledovců, stoupání hladin moří a oceánů, rozšiřování
pouští.
Vesmír
Sluneční soustava
Sluneční soustavou nazýváme Slunce a všechna kosmická tělesa (planety, měsíce planet
planetky, komety atd.), která se pohybují v jeho gravitačním poli. Naše Sluneční soustava je částí galaxie, která se nazývá Mléčná dráha.
Planety
Planety jsou hlavními tělesy Sluneční soustavy. Kolem Slunce se pohybují po eliptických drahách celkem 8 planet: Merkur, Venuše, Země, Mars, Jupiter, Saturn, Uran a Neptun.
Hvězdy
Hvězdy jsou složeny převážně z vodíku. Září vlastním světlem a jejich záření je důsledkem termonukleární reakce (slučování jader vodíku na jádra hélia) v jejich nitru. Naší nejbližší hvězdou je Slunce, které se svoji velikostí řadí mezi středně velké hvězdy.
Galaxie
Galaxie je hvězdná soustava složená z hvězd, mlhovin, hvězdokup a mezihvězdné hmoty.
Galaxie existují ve třech základních typech: eliptické, spirální a nepravidelné.
Černá díra
Černá díra je objekt natolik hmotný, že jeho gravitační pole je natolik silné, že žádný objekt včetně světla nemůže tuto oblast opustit. Jsou dva modely vzniku černé díry:
1) Gravitační kolaps
Nejznámější z těchto procesů jsou některá finální stádia vývoje hvězd, kdy poklesne tlak záření hvězdy a hvězda se neudrží v hydrostatické rovnováze a zhroutí se do sebe.
2) Akumulace hmoty
Druhým případem vzniku černých děr je seskupování hmoty v určitém prostoru vlivem gravitačních sil. Gravitační pole takové oblasti sílí, a když úniková rychlost v nějaké vzdálenosti od centra gravitačního působení dosáhne rychlosti světla, vzniká černá díra.
Supermasivní a masivní černé díry se vyskytují v centrech galaxií (i včetně naší Mléčné dráhy) a pravděpodobně také kulových hvězdokup.
Supernova
Jde o hvězdnou explozi, při které vznikají extrémně jasné objekty složené z plazmatu. K této explozi dochází u masívních hvězd, které ve svém jádře vyčerpaly zásoby paliva pro fúzi a začnou se hroutit pod silou své vlastní gravitace. Jasnost supernovy v průběhu týdnů nebo měsíců opět výrazně klesá.
Bílý trpaslík
Bílý trpaslík je astronomický objekt vznikající zhroucením hvězdy o průměrné nebo podprůměrné hmotnosti. Tyto hvězdy nemají dostatečnou hmotnost, aby v nich docházelo k fúzi uhlíku, proto po spálení hélia odhodí své vnější vrstvy a ty vytvoří planetární mlhovinu. Na místě původní hvězdy zůstane jen neaktivní jádro skládající se převážně z uhlíku a kyslíku. Toto jádro je extrémně husté, polovina hmotnosti původní hvězdy je obsažena v objemu odpovídajícím objemu Země.
Světelný rok
Světelný rok je jednotka pro měření vzdáleností ve vesmíru. Je to vzdálenost, kterou urazí světlo ve vakuu za jeden rok. 1 světelný rok = 9,46 . 1015 metrů.
Astronomická jednotka
Astronomická jednotka je jednotka pro měření vzdáleností ve vesmíru. Je rovna střední vzdálenosti Země od Slunce. 1 AU = 149 597 870 691 m
Značí se: AU
Jednotka: m
