geosféry

Litosféra je pevný obal Země tvořený zemskou kůrou a nejsvrchnějšími vrstvami zemského pláště. Její tloušťka se pohybuje obvykle v rozpětí 70-100 km, extrémní hodnoty představují zhruba 2 km, kterých dosahuje na oceánské kůře, a 150 km, kterých dosahuje pod masívy horstev. Skládá se ze 7 velkých desek a 12 menších.

Litosféra nepředstavuje kompaktní obal, je rozčleněna na mohutné bloky - litosférické desky, které „plavou“ na plastické vrstvě zemského pláště (tzv. astenosféra). Rozlišujeme litosférické desky oceánské a pevninské, které se navzájem k sobě neustále pohybují a tak přeměňují tvář planety Země. Jejich pohyb je vůči sobě těžké popisovat a tak se jejich pohyb vztahuje vzhledem k osám Země anebo k horkým skvrnám (hot spots). To že se litosférické desky pohybují, můžeme pozorovat pomocí

• geodetických měření
• magnetických anomálií tzv. paleomagnetismus
• opsaných kružnic kolem transformích zlomů

Litosférické desky se k sobě buď:

• přibližují – dvě litosférické desky se pohybují proti sobě, což má za následek jejich srážku. Jedná se o pohyb konvergentní. Můžou nastat následující možnosti, jedna deska se začne podsouvat pod druhou (subdukce – typická pro oceánsko-kontinentální rozhraní; obdukce – oceánská deska se začne nasouvat na pevninskou desku) anebo se dvě desky zapříčí a nastane horotvorný proces (orogeneze). Příkladem je se zasunující Indická deska pod Euroasijskou, což vyúsťuje ve vznik Himalájí.
• oddalují – jedná se o pohyb diskordantní, typický je pro středooceánské hřbety, kde vzniká nová oceánská kůra. Příkladem je Středoatlantský hřbet.
• transformní rozhraní – jedná se o pohyb dvou desek vedle sebe. Ani jedna se nezasouvá pod druhou, jenom o sebe třou rozhraním, což má za následek uvolňovaní obrovských hodnot energie v podobě zemětřesení. Příkladem je zlom San Andreas v Kalifornii v USA.
• trojný bod – místo, kde se setkávají tři tektonické desky.

Myšlenku deskové tektoniky jako první vyslovil německý geolog A. Wegener (1880–1930) ve 20. letech 20. století, když si povšiml zvláštní podobnosti mezi pobřežím Jižní Ameriky a Afriky. Myšlenka se ale naplno ujala až s dalšími vědeckými objevy v 60. letech 20. století, kdy se práce ujali geologové Wilson, La Pichon a Hess.

Teorie deskové tektoniky vysvětluje:

• pohyb litosférických desek
• přenos energie a tepla mezi vnitřním a vnějším obalem
• látkovou a chemickou bilancí zemské kůry a zemského pláště

Aby teorie mohla být uvedena v praxi, musí předpokládat čtyři podmínky:

• existence inhomogenit a nespojitostí v zemské kůře
• přítomnost plastické vsrtvy tzv. astenosféry
• při těchto pochodech se rozměry Země ani nezmenšují ani nezvětšují

Pedosféra (z řeckého slova pedon = půda) je půdní obal Země nacházející se na povrchu litosféry. Vzniká z půdotvorného substrátu (zvětralá a někdy i chemicky pozměněná matečná hornina) za spolupůsobení živých organismů, jejich odumřelých těl, klimatu, reliéfu a času. Na různých místech může být pedosféra různě silná (od několika centimetrů (leptosoly) po několik metrů (černozemě)). Pedosféru rozdělujeme na půdní typy a p. druhy. Mezi půdní typy patří např. černozemě(obsahuje velkou část humusu), hnědozemě (obsahuje menší část humusu), hnědé lesní půdy (obsahují malou část humusu), podzoly (obsahují velmi malou část humusu). Půdní druhy rozdělujeme na písčité (velké částice, propustný), hlinito-písčité, písčito hlinité, hlinité (menší částice, středně propustný), jílovito-hlinité, hlinito-jílovité, jílovité (malé částice, velmi málo propustný, až nepropustný).

Pedosféra obecně

Pedosféra je půdní obal Země, který vznikl(zvětráváním) přeměnou svrchní části zemské kůry působením organismů, vzduchu, vody a slunečního záření.

Půda je výřez pedosférou od svrchní části až po mateční horninu.

 Složky půdy

• pevná anorganická složka (nerosty, horniny)
• pevná organická složka (humus)
• kapalná složka (půdní voda)
• plynná složka (kyslík, dusík)
• živá složka (tzv. edafón = půdní organismy - krtek)

 Půdotvorní činitelé

1. Mateční hornina - určuje zásobu živin v půdě, dále ovlivňuje její zrnitost a barvu
2. Podnebí - srážky a teplota
3. Živé organismy - zejména mikroorganismy
4. Podzemní voda - umožňuje pohyb jednotlivých složek půdy

 Půdní typy

Určují se dle uspořádání půdních horizontů

1. Červenožluté půdy - v oblastech kolem rovníku, probíhá v nich rychlý rozklad organismů, půda rychle vyčerpatelná, nepříliš vhodná pro zemědělství
2. Červené půdy - oblasti savan, sloučeniny Fe a Al zbarvují v období sucha půdu do červena, relativně úrodné půdy - nepříliš využívané
3. Pouštní a polopouštní půdy - roční úhrn srážek je menší než 150 mm, nízký obsah humusu
4. Žlutozemě a červenozemě vlhkých subtropických lesů - například Florida, vysoký obsah a tvorba sloučenin železa
5. Černozemě - stepní a lesostepní oblasti MÍRNÉHO podnebného pásu, nejúrodnější půdy na Zemi, hluboký horizont humusu (60-100 cm), na těchto půdách se rozkládají obilnice světa (Kanada, USA, Kazachstán, Ukrajina)
6. Podzolové půdy - vznikají v oblasti tajgy (Rusko, Kanada), značně kyselé půdy, málo úrodné
7. Tundrové půdy - vznikají v subarktických podmínkách

Půdní druhy

Určují se na základě zrnitosti půdy - poměrné zastoupení dvou zrnitostních kategorii (skelet = částice větší než 2 mm; jemnozem = částice menší než 3 mm)

1. Lehké (písčité) - dobře propustné a provzdušněné půdy - vyskytují se na vátých píscích a pískovcích
2. Středně těžké (hlinité) - hluboký horizont, zemědělsky nejvíce využívané, výskyt v nížinách
3. Těžké (jílovité) - málo propustné půdy, zemědělsky nevyužívané

 kryosféra má své počátky v řeckém slově kryos, které označuje námrazu nebo ledový chlad. Označuje veškerý povrch planety Země, kde se voda nachází v pevném skupenství a zahrnuje mořský led, jezerní led, led na tekoucí vodě, sněhovou pokrývku, ledovce, ledové čepičky, ledové příkrovy a také trvale zmrzlou zem (např. permafrost). Kryosféra je nedílnou součástí celosvětového klimatického systému, s jehož ostatními prvky (atmosféra, hydrosféra, litosféra) je svázána mnohými pojítky, které často nabývají podoby zpětných vazeb. Mezi tyto vlivy patří působení na povrch Země, toky vlhkosti, a díky tomu také na celou atmosférickou a oceánickou cirkulaci. Díky těmto vlivům patří změny kryosféry mezi hlavní příčiny globální změny klimatu.

Jak už bylo popsáno v úvodu, zmrzlá voda se na Zemi vyskytuje v různých podobách. Doba, po kterou tyto podsystémy kryosféry zůstávají v pevném skupenství se ale velice liší. Sníh na pevnině a led na sladké vodě se většinou vyskytují pouze sezónně. Také většina mořského ledu se vyskytuje jen po část roku, nebo po několik chladnějších let, stále se vyskytuje jen v nejchladnějších oblastech Arktidy. Led v ledovcích ale může zůstat zmrzlý i přes 100 tis. let a odhaduje se, že led ve východní Antarktidě může být starý skoro 1 milion let.

Většina celosvětového množství ledu se nachází v Antarktidě, zejména v ledovém příkrovu Východní Antarktidy. Pokud jde ale o rozlohu, zabírá v zimě na severní polokouli sníh a led větší oblast, která činí v lednu průměrně 23 procent zemského povrchu severní polokoule. Velká plošná rozloha a důležité klimatické role sněhu a ledu určují, že pozorování a modelování rozlohy sněhu a ledu, jejich tloušťky a fyzických vlastností je velmi důležité pro klimatický výzkum.

Existuje mnoho základních fyzických vlastností sněhu a ledu, které ovlivňují výměny energie mezi povrchem a atmosférou. Sníh a led mají velmi velkou odrazivost (albedo) - až 90 procent.Zahrňuje trvale zaledněné oblasti.Území se nazývá jako kryosféra jenom pokud je zaledněné min.po dobu 2 let.

Hydrosféra (vodní obal Země) představuje soubor všeho vodstva Země – tj. povrchové vody, podpovrchové vody, vody obsažené v atmosféře a vody v živých organismech. Celkové zásoby vody na Zemi činí asi 1 385 989 600 km³, z toho sladká voda představuje 2,53 %. Ve světovém oceánu je obsaženo asi 96,54 % slané vody a 2,5% sladké vody.

Hydrosféra je předmětem zkoumání následujících věd:

• hydrologie
• hydrogeografie
• oceánografie
• hydrogeologie

Na planetě Zemi neustále probíhá přesun vody mezi jednotlivými položkami zmíněnými v úvodu – tzv. koloběh vody (resp. hydrologický cyklus).

Voda povrchová je soustředěna převážně ve světovém oceánu a mořích, dále však také ve vodních tocích, v přírodních vodních nádržích jako v jezerech, bažinách, slatiništích atd., v umělých vodních nádržích (přehrady,rybníky), ve formě sněhu a ledu. Voda podpovrchová je obsažena v půdních pórech, průlinách, ve formě podzemního ledu v permafrostu. Voda v atmosféře se vyskytuje ve skupenství plynném (vodní páry), ve skupenství kapalném (vodní kapky), ale i ve skupenství pevném (sněhová vločka) a na závěr voda v živých organismech je bezpodmínečnou součástí rostlinných a živočišných těl.

Voda na Zemi

Voda na zemském povrchu není stacionární, ale je v neustálém koloběhu (cirkulaci), kterého se zúčastňuje přibližně 525 tisíc km³, která během oběhu přechází postupně z jednoho skupenství do druhého. Cyklus se během roku několikrát opakuje. Oběh vody je způsoben sluneční energií a zemskou přitažlivostí a to v následujícím pořadí. Vlivem dopadajícího slunečního tepla se voda ze zemského povrchu vypařuje do atmosféry, kde jí unášejí vzdušné proudy v podobě mraků. Při následném poklesu teploty dojde k tomu, že vodní pára začne kondenzovat v mracích a začne se snášet zpět na zemský povrch v podobě dešťových, či sněhových srážek (teda popravdě na naší planetě pokaždé sněží, ale vlivem pádu sněhových vloček skrz teplejší části atmosféry dojde občas k rozmrznutí a na Zem pak dopadá déšť.). Převážné množství srážek spadne zpět do oceánu a jen asi 8,3 % dopadne na pevninu. Ze zeměpisného hlediska rozlišujeme dva oběhy: velký (výměna nastává mezi oceánem a pevninou) a malý vodní oběh (výměna probíhá nad oceánem, či jenom nad pevninou).

 Oceány a moře

Většinu vody obsahují oceány a moře, které tvoří souvislou vodní plochu, jenž známe spíš pod názvem Světový oceán Země a připadá na něj 361,3 mil. km², což je 71 % a na souše pak zbývá jenom 149 mil. km² (celková rozloha Země je 510,3 mil. km²). Na severní polokouli je více pevniny než na jižní a to číselně vypadá tak, že na severní polokouli je asi 100 mil. km² souše a na jižní je to 49 mil. km² suché země.

Světový oceán je tvořen pěti oceány. Jsou jimi Tichý (občas nazývaný Pacifik), Atlantský, Indický, Jižní nebo-li Antarktický, a Severní ledový oceán. Největší je Tichý oceán, který zabírá 178,7 mil. km² (35 % zemského povrchu) a můžeme v něm navštívit nejhlubší místo Země Mariánský příkop (průrva v zemské kůře o hloubce 11 034 metrů). Druhým největším je Atlantský oceán s celkovou plochou 91,6 mil. km² (18 %), třetí pak Indický oceán 76,2 mil. km² (14,9 %) čtvrtý je Jižní oceán se svými 32 248 000 km² a nakonec Severní ledový se svými 14 350 000 km².

Voda obsažená ve světovém oceánu je roztok minerálních a organických látek obohacený o plyny, ve které probíhají neustálé fyzikální, chemické a biologické procesy. Jednou důležitou vlastností vody je její slanost (salinita). Salinita je celkový množství rozpuštěných minerálních látek v 1 kilogramu mořské vody (uvádí se v promile) a ze statistik vyplývá, že průměrná salinita světového oceánu je 35 ‰. Hlavními zdroji hořko-slané chuti jsou chlorid sodný, chlorid hořečnatý a síran hořečnatý. Mezi jednotlivými místy značně kolísá podíl salinitym, kterou ovlivňuje mnoho faktorů jako výpar, srážky, přítoky atd.

Jelikož oceán zabírá obrovské území naší planety dochází k tomu, že zachytává i nejvíce slunečního světla a tepla (asi 85 %), čímž se stává obrovským regulátorem teploty naší planety, což pak zabraňuje náhlým výkyvům teplot, což blahodárně působí na biosféru a celkově na život na Zemi.

 Příliv/odliv

Z pohledu astronomického je nejzajímavějším jevem hydrosféry mořský příliv/odliv (či vodní dmutí), jelikož je způsobován gravitačním působením okolních vesmírných těles a to především Měsíce a Slunce, ale také odstředivou silou rotace Země. Příliv vzniká na straně přivrácené k Měsíci i na straně k němu odvrácené (jelikož na straně přivrácené k Měsíci je vodní hladina ovlivňována gravitací Měsíci a na straně odvrácené pak odstředivou silou). Příliv a odliv se pravidelně střídají při každé kulminaci Měsíce. Přiliv se opakuje vždy po 12 hodinách a 25 minutách (tzv. půldenní příliv), který každý následující den vrcholí o 50 minut později než předešlého dne.

Můžou pak nastat ještě dvě zajímavé kombinace, když do celého procesu zakomponujeme i gravitační sílu Slunce. Jestliže se Země, Měsíc a Slunce nacházejí v jedné rovině (Měsíc je v úplňku či v novu), pak se gravitační účinky Slunce a Měsíce sčítají a příliv je tedy větší. Mluví se o tzv. skočném přílivu. Pokud však spojnice Země—Měsíc a Země—Slunce svírají pravý úhel, potom se výsledné síly působení Měsíce a Slunce odčítají, příliv je menší a my mluvíme o hluchém přílivu.

V poslední části článku o vodě se věnujme na chvilku vztahu člověka a vody. Věřte tedy, že hlavní část celosvětových zásob vody tvoří vody oceánů a moří (96,54 %), pouze malou část tvoří voda sladká, tedy pitná (2,53 %). Z tohoto množství je většina vody však vázána v ledovcích (68,4 %). Pro lidi dostupná sladká voda se podílí pouze 0,015 % na celosvětových zásobách vody. Hlavním zdrojem vody proto člověka je voda ve vodních tocích a voda podpovrchová. Stávajícím problémem lidstva je fakt, že dochází k ohromnému znečišťování vodních zdrojů, což může mít za následek katastrofální dopady na celý ekosystém Země. Jen pro představu světový oceán váže převážnou část oxidu uhličitého, fytoplankton žijící v něm je zdrojem 30 – 50 % kyslíku, je zdrojem potravy, solí a minerálů a také pitné vody. Někdo si dal tu práci a dokonce spočítal, že jestliže znečistíme okolo 20 % světového oceánu ropnými produkty (což je „pár“ havárií supertankerů), způsobí to změny v oběhu vody tak nepatrně, že to ohrozí veškerý život na Zemi…

Atmosféra (z řečtiny: atmos - pára, sphaira - koule) je plynný obal tělesa v kosmickém prostoru. Těleso může být obklopeno atmosférou pouze za předpokladu, že má dostatečnou hmotnost na to, aby plyn vázalo gravitační silou. V případě některých plynných sloučenin musí být splněna i další podmínka - dostatečně nízká teplota.

Hustota plynu je nepřímo úměrná hmotnosti tělesa. Lehčí plyn (např. vodík) neunikne do vesmíru, je-li vázán vyšší gravitační silou. To je případ plynných obrů ve Sluneční soustavě.

Zemská atmosféra je vrstva plynů obklopující planetu Zemi, udržovaná na místě zemskou gravitací. Obsahuje přibližně 78% dusíku a 21% kyslíku, se stopovým množstvím dalších plynů. Atmosféra chrání pozemský život před nebezpečnou sluneční a kosmickou radiací a svou tepelnou setrvačností snižuje teplotní rozdíly mezi dnem a nocí.

Atmosféra nemá jednoznačnou vrchní hranici – místo toho plynule řídne a přechází do vesmíru. Tři čtvrtiny atmosférické hmoty leží v prvních 11 km nad povrchem země. Americká NASA stanovuje, že kdokoliv pohybující se ve větší výšce než přibližně 80 km (50 mil) je astronautem. Všeobecně uznávanou vnější hranicí atmosféry je také Karmanova hranice, která se nachází ve výšce 100 km nad hladinou světového oceánu. Od této hranice se místo termínu nadmořská výška již používá termín vzdálenost od vesmírného tělesa.

Vrstvy atmosféry

Vrstvy zemské atmosféry

Teplota a složení zemské atmosféry se liší podle nadmořské výšky; konkrétní úměra mezi výškou a teplotou se však rovněž mění s výškou. Podle tohoto vztahu tedy dělíme zemskou atmosféru na tyto vrstvy:

• troposféra: Název pochází z řeckého slova „tropos“. Troposféra sahá od povrchu země až do 7 km v polárních oblastech a 17 km okolo rovníku a je tedy nejnižší vrstvou atmosféry vůbec. Teplota troposféry klesá s nadmořskou výškou.
• stratosféra: sahá od konce troposféry, přibližně do 50 km. Teplota vzrůstá s nadmořskou výškou.
• mezosféra: sahá od konce stratosféry, přibližně do 80 až 85 km. Teplota s nadmořskou výškou klesá.
• termosféra: sahá od konce mezosféry zhruba do vzdálenosti 640 km od povrchu. Teplota stoupá s nadmořskou výškou.
• exosféra: sahá od konce termosféry zhruba do vzdálenosti 20 000-70 000 km od povrchu (až tam, kde poklesně počet částic na 1/10 průměrné hodnoty v troposféře). Teplota s nadmořskou výškou klesá.

Hranice mezi těmito vrstvami jsou nazývány tropopauza, stratopauza, mezopauza a termopauza.

Průměrná teplota atmosféry u povrchu země je 14 °C.

 Zvláštní části atmosféry

Atmosféra má také tyto části, rozdělené podle odlišného mechanismu:

• ionosféra: obsahuje elektricky nabité částice (ionty). Sahá přibližně od začátku mezosféry až do výšky 550 km. Obsahuje mimo jiné vrstvy F2 (350 km), F1 (180 km), E (120 km) a (D - 90 km). Umožňuje odraz rádiových vln.
• exosféra: nachází se nad ionosférou. V této oblasti zemská atmosféra plynule přechází do meziplanetárního prostoru.
• magnetosféra: část atmosféry ve které zemské magnetické pole reaguje se slunečním větrem. V této oblasti se tvoří polární záře. Může dosahovat až několik tisíc kilometrů nad povrch Země.
• ozónová vrstva: se nazývá také ozonosféra; nachází se ve výšce přibližně od 10 do 50 km, kde se nachází větší množství ozónu.
• homosféra je vrstva atmosféry ve výšce 0 - 90 až 100 km nad povrchem Země. Má s výškou převážně stabilní složení: 99% dusíku a kyslíku dohromady, kolísání jen O₃, CO₂ a vodních par.
• heterosféra: je vrstva atmosféry ve výšce 90 - 500 až 750 km nad povrchem Země. Roste zde podíl vodíku, helia a lehkých plynů vůči homosféře, nad 200 km je dusíku méně než kyslíku. Kyslík se zde vyskytuje pouze v atomární formě.
• neutrosféra je ve výšce 750 až 2100 km nad povrchem Země. Obsahuje kyslík, vodík a helium v podobě iontů a atomů. Zákony fyziky plynů zde neplatí

Tlak

Atmosférický tlak přímo vyplývá z hmotnosti vzduchu. Protože se množství (a hustota) vzduchu nad povrchem země mění podle zeměpisné pozice, není ani atmosférický tlak ve dvou místech stejný. Obecně se dá říct, že tlak klesne přibližně o 50% když vystoupíme do výšky 5 km nad hladinu oceánu. Průměrný atmosférický tlak na úrovni mořské hladiny je přibližně 101,3 kPa.

Biosféra (též Živý obal Země) je část planety Země, kde se (byť i jen sporadicky a nepravidelně) vyskytují nějaké formy života. Zahrnuje část atmosféry (přibližně do výšky 18 km v oblasti tropů a 10 km v polárních oblastech), prakticky celou hydrosféru a povrch litosféry (do desítek metrů pod povrchem půdy, v případě výskytu jeskyní obývaných živými organismy až do hloubky několika kilometrů).

Termín biosféra poprvé použil geolog Eduard Suess v roce 1875.

 Pododdíly biosféry

• ekosféra – část planety Země s pravidelným a zákonitým výskytem života (do 5-8 km v atmosféře, v oceánech a litosféře je její hranice stejná jako u biosféry, případně u litosféry je trochu blíže povrchu).

• noosféra – část planety Země obývaná lidmi, resp. technosféra – část povrchu Země obývaná a výrazně pozměněná člověkem