Obsah

Země a Vesmír

Když se dnes díváme na horniny, minerály a vůbec na celou Zemi, která se z nich skládá, je těžké si představit, že kdysi dávno nic z toho neexistovalo. Hovoříme o době před zrozením chemických prvků, které později posloužily jako základní stavební kameny, z nichž se skládají horniny a minerály. Před cca 13 - 15 miliardami let byl celý vesmír zhuštěn do jediného nepatrného bodu prvotní energie – tzv. počáteční singularity. Následně došlo k výbuchu zvaném Velký třesk, který odstartoval řetězec událostí vedoucích ke vzniku atomů, galaxií a hvězd.

Vesmír

Vesmír je vše, co existuje – hmota, prostor, energie a čas. Jsou to všechny hvězdy, planety a další objekty ve vesmíru. Zkoumáním vesmíru se zabývá kosmologie a astrofyzika. Obvykle uznávaná teorie velkého třesku tvrdí, že vesmír byl vytvořen obrovskou explozí před 13 - 15 miliardami let. Výbuchem uvolněná mezihvězdná hmota se od centra postupně rozpínala, přičemž se jednotlivé částice shlukovaly do samostatných těles. Vznikla tak soustava jednotlivých galaktických systémů, složených z hvězd, planet a jejich satelitů. A právě v nitru hvězd začaly vznikat prvky, z nichž se dnes skládají minerály, horniny i celé planety.

Zrození galaxií

Po stovky miliónů let obsahoval vesmír jen velmi málo chemických prvků, plynný vodík a hélium a dva lehké prvky lithium a beryllium. Spolu s rozpínáním vesmíru se zvětšovaly také fluktuace, malé oblasti s vyšší hustotou než okolní kosmická hmota (čím je hmota hustší, tím silnější gravitační silou působí na okolí). Plyny, přitahované do hustších oblastí silou gravitace, se začaly spojovat a vytvářet rozsáhlá vodíková oblaka. Uvnitř těchto obrovských vodíkových mraků, zvaných mlhoviny, se utvářely početné oblasti s ještě vyšší hustotou a ty do sebe vtahovaly a přitahovaly další množství plynu. Nakonec ve středu nejhustších plynných oblaků teplota a tlak vzrostly natolik, že se zahájilo slučování atomů vodíku (tzv. termojaderná fúze), přičemž vznikaly atomy hélia. Při těchto nukleárních reakcích se uvolňovalo světlo a teplota dále stoupala - tak se zrodily první hvězdy, které ozářily raný vesmír. Každý oblak nově zrozených hvězd představoval zárodek jedné galaxie.

Zrození Slunce

Naše sluneční soustava se skládá ze Slunce, planet, měsíců, asteroidů, komet a drobnějšího kosmického materiálu, který zbyl po jejich utváření. Vznikla smrštěním rotujícího oblaku mezihvězdného plynu a prachu (zvaného sluneční mlhovina), pozůstatku po předchozích dvou generacích hvězd. Sluneční soustava se nachází poblíž okraje galaxie, již nazýváme Mléčná dráha. Přibližně před 4,6 miliardami let původní mlhovina zkolabovala - prudce se zmenšila a zahustila, nejspíš v reakci na náraz energetických částic vymrštěných výbuchem blízké supernovy. Zhroucení mlhoviny výrazně zvýšilo rychlost rotace a kolabující materiál vytvořil zploštělý, takzvaný protoplanetární disk. Hmota tohoto disku byla stále více přitahována do jeho středu. Energie kolapsu vyvolala zvyšování teploty a hustoty ve středu rotujícího kotouče, až nakonec došlo k zahájení první termonukleární reakce, při níž se jádra vodíku začala slučovat za vzniku héliaa přebytečná energie se uvolňovala ve formě tepla a světelného záření. Tak se zrodilo Slunce.

Vznik planet

Gravitační síla rotujícího Slunce nedokázala přitáhnout do středu hvězdy úplně všechen materiál obsažený ve sluneční mlhovině. V protoplanetárním disku stále ještě zbyl rotující plyn a prach, který se začal shlukovat. Postupně se vytvářely zárodky planet (planetesimály). Jakmile dosáhly velikosti kolem 1 kilometru, začaly přitahovat gravitační silou okolní objekty. Mnohé planetisimály se dále shlukovaly, až vznikly objekty velikosti Země nebo Merkuru.

Země

Země je nedílnou součástí sluneční soustavy - planetární soustavy kontrolované její centrální hvězdou – Sluncem. Představy člověka o tvaru Země prodělaly dlouhý vývoj. Důkaz o přibližně kulovitém tvaru naší planety přinesla cesta portugalského mořeplavce Magalhaese. Zemský poloměr meří v ose rotace 6356,9 km. Společně s ostatními 8 planetami obíhá kolem ní po eliptické dráze v průměrné vzdálenosti 149 mil. kilometrů. Planety jsou v pořadí od Slunce – Merkur, Venuše, Země, Mars, Jupiter, Saturn, Uran a Neptun. Planety obíhají po eliptických drahách kolem Slunce, které je ve společném ohnisku oběžných elips. Slunce svojí gravitační silou zásadně ovlivňuje celý planetární systém. Má průměr 1 392 000 km a je v něm soustředěno 99% hmoty celé soustavy. Slunce je tvořeno především H a He. Jde o aktivní hvězdu, ve které probíhají termonukleární reakce. Slunce proto vyzařuje nejen tepelnou, ale i světelnou energii. Společně se svým planetárním systémem je součástí hvězdné galaxie, která má tvar ploché čočky.

Obr. 1: Pohled na modrou planetu

Dílčí lekce

Zdroje

HAWKING, Stephen. Vesmír v kostce. 1. vyd. Praha: Argo, 2002, 216 s. ISBN 80-720-3421-9.
THOMAS, Scarlett. Náš tragický vesmír: [obrazová publikace]. 1. vyd. Překlad Tomáš Kačer. Brno: Host, 2011, 279 s. ISBN 978-80-7294-406-4.
ZAPLETAL, Jan. Základy geologie. 2. vyd. Olomouc: Univerzita Palackého v Olomouci, 93 s. ISBN 80-706-7855-0.

Obrázky

Obr. 1: NASA/Apollo 17 crew; taken by either Harrison Schmitt or Ron Evans. wikipedia [online]. [cit. 9.9.2014]. Dostupný pod Licencí Creative Commons na www: http://cs.wikipedia.org/wiki/Zem%C4%9B#mediaviewer/File:The_Earth_seen_from_Apollo_17.jpg.
Obr. 2: WMAP2010. wikipedia [online]. [cit. 9.9.2014]. Dostupný pod licencí Creative Commons na www:http://cs.wikipedia.org/wiki/Vesm%C3%ADr#mediaviewer/File:WMAP_2010.png.
Obr. 3: NASA, ESA, M.J. Jee and H. Ford (Johns Hopkins University). wikipedia [online]. [cit. 9.9.2014]. Dostupný pod Licencí Creative Commons na www:http://cs.wikipedia.org/wiki/Vesm%C3%ADr#mediaviewer/File:WMAP_2010.png.
Obr. 4: NASA Headquarters - Greatest Images of NASA . wikipedia [online]. [cit. 9.9.2014]. Dostupný pod Licencí Creative Commons na www:http://cs.wikipedia.org/wiki/Galaxie#mediaviewer/File:NGC_4414_%28NASA-med%29.jpg.
Obr. 5: NASA Goddard Space Flight Center NASA-GSFC . wikipedia [online]. [cit. 9.9.2014]. Dostupný pod Licencí Creative Commons na www: http://cs.wikipedia.org/wiki/Galaxie#mediaviewer/File:NGC_6745.jpg.
Obr. 6: NASA, Hui Yang University of Illinois ODNursery of New Stars. wikipedia [online]. [cit. 9.9.2014]. Dostupný pod Licencí Creative Commons na www: http://cs.wikipedia.org/wiki/Mlhovina#mediaviewer/File:Nursery_of_New_Stars_-_GPN-2000-000972.jpg.
Obr. 7: European Space Agency (ESA/Hubble). wikipedia [online]. [cit. 9.9.2014]. Dostupný pod Licencí Creative Commons na www: http://cs.wikipedia.org/wiki/Hv%C4%9Bzda#mediaviewer/File:Starsinthesky.jpg.

Video

Základní pojmy

Vesmír či kosmos je souhrnné označení veškeré hmoty, energie a časoprostoru^. Zahrnuje tedy hvězdy, planety, galaxie, mezigalaktický prostor a další.

Obrázek

Doplňující učivo

Objekty ve vesmíru:

Vesmír se skládá z galaxií, hvězd, planet, jejich satelitů, asteroidů, kosmického prachu a elementárních částic. Mezihvězdný prostor je vyplněn plynem s hustotou 3 - 7 atomů na 1cm³. Pohybující se plyn nazýváme hvězdný vítr.

Temná hmota tvoří až 99% veškerého galaktického a vesmírného materiálu. Ve vesmíru není dostatek viditelné hmoty, která by byla zodpovědná za velikosti gravitačních sil uvnitř a mezi galaxiemi.

Obr. 3: Rozložení temné hmoty kolem středu kupy galaxií

Temná energie nebo také skrytá energie je energie rovnoměrně rozložená v prostoru, zavedená jako teoretický koncept pro vysvětlení současného zrychlování rozpínání se Vesmíru. Sledováním světla přicházejícího z velkého třesku, z explodujících hvězd i z galaxií na samých hranicích pozorovaného vesmíru bylo zjištěno, že se vesmír nerozpíná lineárně. Předpokládá se, že urychlování jeho expanze je způsobeno negativním tlakem převažující temné energie.

Galaxie je seskupení milionů až miliard hvězd, hvězdokup, mlhovin, mezihvězdné hmoty a tmavé hmoty. Vše je spolu vázáno gravitací všech hmotných složek galaxie. Galaxie se velice liší podle seskupení hvězd. Podle jejich celkového tvaru je dělíme na spirální, spirální s příčkou, eliptické, čočkové a nepravidelné. Ve většině galaxií všechny částice obíhají kolem středu, kde se předpokládá existence obří hvězdy, někdy označované za černou díru. Galaxie, ve které se nachází naše sluneční soustava, se označuje jako galaxie Mléčná dráha. Jde o rozsáhlou spirální galaxii ve tvaru rotačního disku, jehož průměr je 100 tisíc světelných let a tloušťka 3 tisíce světelných let.

Obr. 4: Spirální galaxie

Obr. 5: Nepravidelná galaxie

Mlhovina je viditelná látka řídkého mezihvězdného prachu a plynu. Je-li v mlhovině dostatečně veliký tlak, mohou se z mlhovin formovat nové hvězdy. Mlhoviny dělíme do tří základních skupin: emisní, reflexní a difúzní.

Obr. 6: Nepravidelná galaxie

Hvězda je plazmový kulovitý objekt zářící vlastním světlem, jehož vlastnosti popisují stavové veličiny: hmotnost, svítivost, poloměr, povrchová teplota a spektrální typ. Hmotnost hvězdy je tak velká, že uvnitř byla zažehnuta termonukleární reakce. Na Zemi ovšem dopadá také rentgenové záření, UV záření či radiové vlny. Atmosféra nás před jejich nežádoucím vlivem chrání. Zářením hvězda ztrácí energii a tím se mění. Množství energie (paliva) hvězdy je omezené, takže i životnost hvězdy je konečná.

Obr. 7: Nepravidelná galaxie