Hydrosféra

Související informace naleznete v článku Hydrosféra.

Ekvidistantní válcová projekce složeného satelitního zobrazení Země

Země je jedinou planetou naší sluneční soustavy, jejíž povrch je pokryt kapalnou vodou. Hydrosféra pokrývá 71 % zemského povrchu (97 % z toho je mořská voda a 3 % sladká voda) a tvoří ji oceány a moře (dohromady označované jako světový oceán), na kontinentech pak řeky a jezera. Oběžná dráha, vulkanismus, gravitace, skleníkový efekt, magnetické pole a na kyslík bohatá atmosféra jsou jedinečné vlastnosti, které dohromady vytvořily ze Země vodní planetu.

Oběžná dráha Země leží za hranicích oběžných drah zaručujících dostatečné teplo pro kapalnou vodu. Bez nějaké formy skleníkového efektu by byla voda na Zemi zamrzlá. Paleontologické nálezy naznačují, že v jednom okamžiku poté, co modrozelené sinice (Cyanobacteria) kolonizovaly oceány a vyčerpaly z atmosféry oxid uhličitý, selhal skleníkový efekt a zemské oceány nejspíš zcela zamrzly na 10 až 100 miliónů let (Země-ledová koule).

Na jiných planetách, jako je např. Venuše, byly molekuly vodních par rozloženy slunečním ultrafialovým zářením a vodík byl ionizován a odvanut slunečním větrem. Tento proces je pomalý, ale neúprosný. Jde o jednu z hypotéz vysvětlujících, proč nemá Venuše žádnou vodu. Bez vodíku kyslík reaguje s materiálem povrchu a ukládá se v pevných minerálech.

V zemské atmosféře existuje ve stratosféře tenká vrstva ozónu, která absorbuje většinu vysokoenergetického ultrafialového záření a efekt rozbíjení molekul tak potlačuje. Ozón se může tvořit jen v atmosféře s vysokým podílem volného dvouatomového kyslíku, jehož existence je závislá na biosféře (rostlinách). Magnetosféra také chrání ionosféru před přímým odfukováním slunečním větrem.

Nakonec se vulkanickou činností na povrch neustále dostává voda zevnitř planety. Zemská desková tektonika v procesu recyklace subdukuje do pláště uhlík a vodu ve formě vápencových hornin a uvolňuje je při vulkanické činnosti jako plynný oxid uhličitý a páru. Odhaduje se, že horniny v plášti mohou obsahovat až 10× více vody, než je nyní v oceánech, většina z této zadržované vody však nikdy nebude uvolněna.

Celková hmotnost hydrosféry je asi 1,4×10²¹ kg, přibližně 0,023 % z celkové hmotnosti Země.

Koloběh vody rozepsat

[editovat] Oceány a moře

Související informace naleznete v článku Světový oceán.

[editovat] Jezera

Související informace naleznete v článku Jezero.

[editovat] Řeky

Související informace naleznete v článku Řeka.

[editovat] Atmosféra

Související informace naleznete v článku Zemská atmosféra.

Země má relativně hustou atmosféru složenou ze 78 % dusíku, 21 % kyslíku, 0,93 % argonu, 0,038 % oxidu uhličitého a stopové množství jiných plynů včetně vodních par. Atmosféra chrání povrch Země před dopadem některých druhů slunečního záření. Její složení je nestabilní a silně ovlivněno biosférou. Jde především o velké množství volného dvouatomového kyslíku, který vyrábějí pozemské rostliny a bez nichž by se kyslík v atmosféře v geologicky krátkém čase sloučil s materiály z povrchu Země. Volný kyslík v atmosféře je známkou života. Současná atmosféra je druhotnou atmosférou, kterou pozměnily živé organismy. Primární atmosféra vznikla při zformování planety, obsahovala toxickou směs sopečných plynů, které se uvolňovaly při odplynování magmatu.

Tloušťka jednotlivých vrstev atmosféry (troposféry, stratosféry, mezosféry, termosféry a exosféry) na různých místech planety kolísá v závislosti na sezónních vlivech.

Obloha je na Zemi modrá, protože molekuly vzduchu rozptylují všemi směry proti očím pozorovatele ze zemského povrchu ze všech barev slunečního světla nejvíce právě modrou.

Celková hmotnost atmosféry je asi 5,1×10¹⁸ kg, tedy přibližně 0,000 000 9 celkové hmotnosti Země.

Země

[editovat] Klima

Klima na Zemi je dlouhodobě stabilní, ale mění se v závislosti na zeměpisné šířce. Nejteplejší je v tropech okolo rovníku, nejstudenější pak v polárních oblastech.

V historii života na Zemi se klima mnohokrát změnilo, ale vždy umožnilo přežití živých organismů. Ve čtvrtohorách dochází k opakujícím se dobám ledovým, které střídají teplejší období. Poslední doba ledová skončila před asi 10 000 lety.

[editovat] Počasí

Související informace naleznete v článku Počasí.

[editovat] Oblačnost

Související informace naleznete v článku Oblačnost.

[editovat] Biosféra

Podrobnější informace naleznete v článcích biosféra a život.

O živých organismech na planetě někdy říkáme, že tvoří „biosféru“. Všeobecně se soudí, že život vznikl před před 3,7 miliardami let.^[18] Země je jediným místem ve známém vesmíru, kde je zcela nepochybná existence života, a někteří vědci věří, že život jsou ve vesmíru spíše řídkým jevem.

Zemská biosféra je rozdělena do množství biomů, osídlených vždy zhruba typickými organizmy, tedy např. flórou a faunou. Na souši rozdělují biomy především zeměpisná šířka a nadmořská výška. Zemské biomy ležící za polárním kruhem nebo ve velké výšce nad mořem jsou pusté a téměř prosté rostlin a živočichů, nejpočetněji osídlené biomy leží poblíž rovníku. Nejrozšířenější skupinou organizmů jsou však bakterie^[19] (asi 5×10³⁰ jedinců^[20][21]), jednobuněčné mikroskopické organizmy. Podobné archebakterie jsou rovněž velice rozšířené a navíc jsou schopné žít v extrémních podmínkách prostředí. Tyto jednoduché organizmy byly zřejmě prvními obyvateli Země. Až před asi 1,8 – 1,3 miliardami lety vznikla eukaryota, do nichž řadíme i dnešní mnohobuněčné skupiny, jako jsou rostliny nebo živočichové. Rostliny se zpravidla vyživují pomocí fotosyntézy, živočichové se živí organickými látkami (heterotrofně).^[22] Mezi živočichy patří i člověk, který osídlil Zemi v posledních několika milionech let.

[editovat] Magnetické pole a radiace

Související informace naleznete v článku Geomagnetické pole.

Na rozhraní pevného jadérka a polotekutého vnějšího jádra dochází k pohybu těchto dvou sfér vůči sobě, čímž se vnitřek Země chová jako dynamo a dochází tak ke generování magnetického pole. Magnetické pole vystupuje z nitra planety pomocí uzavřených siločar a sahá až několik desítek tisíc km okolo Země. Planeta je tak chráněna štítem v podobě magnetosféry, který odklání dopadající vysokoenergetické částice vycházející ze Slunce.^[23] Působením Slunce dochází k tomu, že magnetosféra není na všechny strany stejně velká, ale na přivrácené straně ke Slunci je zdánlivě zatlačena blíže k Zemi a na odvrácené straně je naopak více protažena do okolního vesmíru.

[editovat] Radiační pásy

Související informace naleznete v článku Van Allenovy pásy.

Geomagnetické pole odklání a zachytává protony a elektrony, které jsou k planetě vysílány od Slunce. Tyto energetické částice jsou následně odkláněny do oblastí, kde dochází k jejich akumulaci do několika oblastí okolo Země. Tyto oblasti se nazývají tzv. Van Allenovy pásy.^[23] Pásy se rozdělují na vnitřní a vnější v závislosti k poloze Země. K objevení vnitřních pásů došlo po vypuštění první americké sondy Explorer 1 a vnější pásy byly objeveny na základě údajů ze sovětské sondy Luna 1.

Van Allenovy pásy začínají ve výšce přibližně 400 km nad zemským povrchem a sahají až do vzdálenosti 50 000 km. Vnitřní radiační pás je tvořen zhuštěním částic v oblasti okolo 3000 km nad povrchem. Částice jsou tvořeny energetickými protony s velkou energií. Vnější oblast zhuštění se nachází ve výšce zhruba 15 000 km; je tvořena vysokoenergetickými elektrony.

[editovat] Oběžná dráha

Země oběhne Slunce za 365,2564 průměrných slunečních dní (1 siderický rok). Ze Země to dává zdánlivý pohyb Slunce vzhledem ke hvězdám o rychlosti 1 °/den, tj. pohyb směrem na východ o sluneční či měsíční průměr za každých 12 hodin. Rychlost oběhu Země je v průměru asi 30 km/s, což stačí k uražení vzdálenosti zemského průměru (~12 700 km) za 7 minut a vzdálenosti Země – Měsíc (384 000 km) za 4 hodiny.

Země má jeden přirozený satelit, Měsíc, který kolem ní oběhne jednou za 27 1/3 dnů. Ze Země se to jeví jako pohyb Měsíce vzhledem ke Slunci a hvězdám o rychlosti 12 °/den, tj. o měsíční poloměr směrem na východ každou hodinu.

Viděno ze zemského severního pólu jsou pohyb Země, jejího měsíce a její rotace kolem osy všechny proti směru hodinových ručiček. Roviny orbity a rotace se přesně nekryjí. Zemská osa je vychýlena zhruba o 23,5 stupňů proti rovině Země – Slunce (které způsobuje roční období); a rovina Země – Měsíc má sklon asi 5 stupňů proti rovině Země–Slunce (jinak bychom pozorovali zatmění každý měsíc). Poloměr Hillovy sféry (sféry vlivu) Země je asi 1,5 Gm (1,5 miliónu km), do čehož se oběžná dráha jediného přirozeného satelitu (Měsíce) pohodlně vejde.

V inerciální vztažné soustavě podléhá zemská osa pomalému precesnímu pohybu s periodou dobrých 25 725 let, stejně jako nutaci s hlavní periodou 18,6 let. Tyto pohyby jsou způsobeny diferenciálním vlivem Slunce a Měsíce na rovníkovou deformaci způsobenou zploštěním Země. Ve vztažné soustavě spojené se zemským tělesem je její rotace také lehce nepravidelná kvůli pohybu pólů. Pohyb pólu je kvaziperiodický, obsahující roční složku a složku se čtrnáctiměsíčním cyklem zvanou Chandlerova perioda. Rychlost rotace vlivem slapových sil v průběhu času klesá, jev je známý jako proměnná délka dne.

V současné době nastává zemský perihel vždy kolem 3. ledna a afel kolem 4. července. V jiných dobách tomu bylo jinak, viz precese a Milankovičovy cykly.

[editovat] Rotace kolem své osy

Rotace Země kolem její osy spojující severní a jižní pól trvá 23 hodin, 56 minut a 4,091 sekund (1 siderický den). Ze Země se hlavní část zdánlivého pohybu nebeských těles na obloze (kromě meteorů, které jsou mezi atmosférou a nízko obíhajícími satelity) jeví jako pohyb směrem na západ o rychlosti 15 °/h = 15'/min, tedy o sluneční nebo měsíční průměr každé dvě minuty. Z fyzikálního hlediska se Země chová jako obří setrvačník. Zemská osa nemá neměnnou polohu, např. silné zemětřesení v Japonsku v roce 2011 ji vychýlilo asi o 16 cm.^[24]

[editovat] Časová pásma

Související informace naleznete v článku Časové pásmo.

Vlivem rotace Země kolem své osy se postupně přesunuje oblast odkloněná od Slunce, což se na povrchu projevuje jako příchod a odchod noci. Z tohoto důvodu vznikla mezinárodní dohoda, která rozdělila celý zemský povrch na 24 časových pásem dle poledníků po 15°.^[25] Pásmový čas, který je v každém pásmu, se počítá dle střední hodnoty 15°, tedy pro poledník se středem na 7,5°.^[25] Tento čas se následně dopočítává vzhledem ke koordinovaného světového času, kdy posun je většinou určen celistvým počtem hodin a to buď v podobě plus či mínus.

[editovat] Střídání ročních období

Související informace naleznete v článku Roční doba.

Vlivem sklonění rotační osy Země o 23,5° a oběžné trajektorie ve tvaru elipsy dochází k tomu, že se mění vzdálenost od Slunce a množství světla a tepla, které dopadá na jednu či druhou polokouli. Tato skutečnost se na Zemi projevuje střídáním ročních období v pořadí jaro, léto, podzim a zima. Jelikož se ke Slunci vždy více přivrací pouze jedna polokoule, je střídání ročních dob protočené a tedy se střídá mezi severní a jižní polokoulí. Platí, že když je na jižní polokouli léto, je na severní zima a opačně.

Vzhledem k tomu, že oběžná dráha je eliptická, jsou zimy na severní polokouli mírnější, jelikož v té době je Země v oblasti perihélia a tedy nejblíže Slunci. Naopak léta na severní polokouli jsou oproti létům na jižní polokouli studenější, Země se nachází nejdále od Slunce. Největšího přiblížení ke Slunci Země dosáhne při perihelu, krátce po zimním slunovratu. Nejdále je pří afelu v době letního slunovratu. Země se současně dle Keplerových zákonů nepohybuje po celé své dráze stejně rychle, ale v době největšího přiblížení ke Slunci má současně i největší oběžnou rychlost, což se projevuje v tom, že léto je na jižní polokouli kratší než na polokouli severní. Zima je naopak kratší na severní polokouli.^[26] Pro příklad léto na severní polokouli trvá přibližně 93 dní a 14 hodin a na jižní pouze 89 dní a 1 hodinu.^[26]

[editovat] Měsíc

Země vycházející nad Měsícem, snímek pořízený z Apolla 8 za jeho obletu Měsíce, 24. prosince 1968

Související informace naleznete v článku Měsíc.

Měsíc či též Luna je relativně velké terestrické těleso, jehož průměr je asi jedna čtvrtina zemského. S výjimkou Plutova Charona je to v poměru k velikosti planety největší měsíc ve sluneční soustavě. Přirozené satelity obíhající kolem planet se nazývají „měsíce“ právě podle pozemského Měsíce.

Gravitační síly mezi Zemí a Měsícem způsobují na Zemi příliv a odliv. Tatáž síla působící na Měsíc vedla k jeho vázané rotaci: jeho rotační perioda je rovna době, která je potřebná k jeho oběhu Země. Následkem toho ukazuje planetě stále stejnou stranu. Jak Měsíc obíhá Zemi, jsou Sluncem osvětlovány jeho různé části, což vede k měsíčním fázím. Temná polokoule je oddělena od osvětlené slunečním terminátorem.

Měsíc dramaticky ovlivnil vývoj života tím, že brání prudkým změnám podnebí. Paleontologické důkazy a počítačové simulace ukazují, že výchylka zemské osy je stabilizována jeho slapovými interakcemi. Někteří teoretikové věří, že bez této stabilizace by točivý moment od Slunce a planet na zemskou rovníkovou deformaci způsobil chaotickou nestabilitu rotační osy, jako je tomu u Marsu. Pokud by se zemská osa rotace přiblížila rovině ekliptiky, podnebí by začalo být extrémně nepříznivé s obrovskými sezónními rozdíly. V létě by byl pól nasměrován přímo směrem ke Slunci, zatímco po celou zimu by byl od Slunce odvrácen. Planetologové, kteří tento jev studovali, prohlašují, že by vedl k vyhynutí všech větších zvířat a vyšších forem života. Toto téma však zůstává kontroverzním, další studie Marsu — který sdílí zemskou rotační periodu a vychýlení osy, nikoliv však velký měsíc ani tekuté jádro — mohou poskytnout na tuto problematiku jiný náhled.

Gravitační působení Měsíce spolu se slapovými jevy způsobuje nepatrné zpomalování zemské rotace. Protože platí zákon zachování hybnosti, Měsíc se díky tomu zvolna vzdaluje od Země.

Země a Měsíc ve správném poměru

Široce přijímaná teorie o původu Měsíce prohlašuje, že se zformoval po kolizi rané Země s protoplanetou velikosti Marsu (teorie velkého impaktu). Tato hypotéza (mezi jinými věcmi) vysvětluje relativní nedostatek železa a těkavých prvků na Měsíci a fakt, že jeho složení je téměř identické se zemskou kůrou.

Měsíc má, viděno ze Země, téměř stejnou úhlovou velikost jako Slunce (Slunce je ovšem 400× vzdálenější). Díky tomu lze na Zemi pozorovat úplná i prstencovitá zatmění Slunce. Země má také minimálně jeden asteroid, který s ní má sladěnou oběžnou dráhu – 3753 Cruithne.

[editovat] Slapové jevy

Související informace naleznete v článku Slapové jevy.

[editovat] Země v kultuře

[editovat] Jméno planety

Planeta Země má obrovské množství názvů v závislosti na jednotlivých kulturách či jazycích. Mezi nejpoužívanější patří označení Gaia, které vyjadřuje slovní spojení „matka Země“. Jedná se o dceru Chaosu a manželku Úranovo, které porodila titány, jenž později vyvolali válku mezi giganty a olympijskými bohy.^[27]

[editovat] Poznámky

1. ↑ Podle posledních měření je současná hodnota celkového tepelného toku z nitra Země přes její povrch 44 TW. Z měření toku neutrin, vznikajících při radioaktivních rozpadech uvnitř Země, přitom vyplývá, že teplo z radioaktivních rozpadů se podílí jen asi z poloviny na celkovém tepelném toku, zbytek je pravděpodobně tvořen prvotním teplem z období formování planety.^[4][5]