Environmentální Zastoupení Prvků Sluneční Soustavy a Katastrofy

Z přírodovědeckého hlediska nejsou katastrofy výlučně negativním jevem. Velké katastrofy mohou být dokonce v dlouhodobé perspektivě plodné a životodárné.

Vznik Sluneční Soustavy a Země

Již sám akt vzniku sluneční soustavy akumulací částic z prasluneční plyno-prachové mlhoviny nejspíše souvisí s katastrofou - výbuchem blízké velmi hmotné hvězdy v podobě tzv. supernovy. Tyto výbuchy jsou mimo jiné potřebné k tomu, aby se do kosmického prostoru dostaly chemické prvky, vznikající výlučně v nitrech hvězd (tj.

Po vytvoření Země jako planety přibližně před 4,5 miliardami let došlo velmi pravděpodobně k další klíčové katastrofě - k tečnému střetu s Praměsícem o hmotnosti asi 1/10 hmotnosti Země. Při této náhlé katastrofě se uvolnilo asi 10^32 J kinetické energie, což především způsobilo roztavení a vypaření Praměsíce i značné části zemského pláště.

Z plynného prstence kolem Země pak zkondenzoval Měsíc přibližně v dnešní podobě, ale v podstatně menší vzdálenosti od Země (patrně jen 15 000 km od středu Země). Vlivem slapového tření v oceánech se však Měsíc od Země postupně vzdaloval, a souběžně se brzdila rotace Země z původních asi 8 hodin na současnou hodnotu 24 h. Rotace Země se dnes prodlužuje tak, že střední délka dne vzrůstá o 1,7 ms za století.

Geologická Činnost a Katastrofy

Další katastrofy na zemském povrchu pak vyvolala geologická činnost v plášti a kůře Země, tj. především tzv. desková tektonika (pohyby kontinentů, rozšiřování mořského dna) a vulkanismus. Průvodním jevem obou geologických mechanismů jsou pak ničivá zemětřesení.

Čtěte také: Příležitosti environmentální výchovy

V geologii po dlouhou dobu probíhal spor mezi aktualisty a katastrofisty. Aktualisté uznávají jen ty geologické procesy, které jsou patrné v současnosti. Naproti tomu katastrofisté uvažují o příležitostných relativně náhlých kataklyzmatech, drasticky měnících stav zemského povrchu.

Srážky Země s Kosmickými Tělesy

Jde především o srážky Země s menšími tělesy sluneční soustavy (planetky, jádra komet), k nimž dochází při rychlosti od 11 do 72 km/s, což sebou nese uvolnění značných kinetických energií ve velmi krátkém čase řádu minuty.

Shodou okolností mohli astronomové pozorovat v červenci 1994 srážku celé série kometárních jader s obří planetou sluneční soustavy Jupiterem. Následky byly zřetelně patrné a potvrdily, že dopad obdobně hmotného tělesa na Zemi by znamenal celosvětovou katastrofu pro všechen pozemský život.

Dnes je prakticky jisté, že k podobné katastrofě na Zemi došlo před 65 miliony let (na rozhraní geologických epoch druhohor a třetihor), kdy náhle vymřela značná část živočišných druhů i rostlin. Nicméně i na tuto katastrofu lze z hlediska vývoje člověka pohlížet kladně: následkem katastrofy se začali rozšiřovat savci.

V r. 1991 byl geology odhalen zcela ponořený a zasypaný kráter Chicxulub na rozhraní poloostrova Yucatán a Mexického zálivu, jehož původní hloubka 9 km a průměr 300 km dobře odpovídá odhadované energii výbuchu.

Čtěte také: Starbucks a udržitelnost

Statistiky naznačují, že k podobně ničivým nárazům planetek či kometárních jader na Zemi dochází v průměru jednou za 50 milionů let. Nepotvrdily se však názory, že jde o periodické srážky, které by vyžadovaly další kosmickou příčinu - hypotetickou druhou složku dvojhvězdné soustavy Slunce + Nemesis (Hvězda zvaná Pelyněk?).

Vliv Lidstva a Budoucí Katastrofy

Z tabulky je mimo jiné zřejmé, že ničivé energie, kterými lidstvo v současnosti vládne, jsou stále nicotné v porovnání s energiemi, které se přeměňují v rámci sluneční soustavy, a zejména zdaleka nestačí na zničení Země jako planety.

Lidstvo je ovšem schopné porušit přírodní rovnováhu, jak je patrné ze současných trendů (růst skleníkového efektu, ztenčování ozonové vrstvy v atmosféře Země, znečištění pevniny, oceánů i atmosféry planety). Tyto škodlivé vlivy však nemohou vyvolat náhlou ničivou celosvětovou katastrofu; mohou ovšem vydatně zhoršit životní podmínky pro člověka a případně vést až k decimování světové populace.

Tloušťka biosféry činí jen dvě desítky kilometrů (při poloměru Země zhruba 6400 km); objemem tedy zabírá jen 0,3 promile objemu Země! Fyzikální a chemické podmínky v této vrstvě jsou neuvěřitelně stabilní. Na tom má zásluhu stálý zářivý výkon Slunce, který během tisíciletí kolísá nanejvýš o 0,3 promile, a samozřejmě i stálá oběžná dráha Země kolem Slunce.

Dalším podstatným faktorem je výskyt tekuté vody zejména v oceánech, což představuje fantasticky přesně vyladěný termostat. V tomto smyslu je Země jedinečnou planetou ve sluneční soustavě - na nejbližších sousedních planetách Venuši a Marsu se tekutá voda na povrchu vůbec nevyskytuje a podmínky pro život tam dnes rozhodně neexistují.

Čtěte také: Ochrana životního prostředí

Průměrná teplota zemského povrchu činí v současné době + 15o C, což je zhruba o 30o C více, než kolik by měla planeta v téže poloze vůči Slunci, ale bez zemské atmosféry. Rozdíl je dán tzv. skleníkovým efektem: některé atmosférické plyne dobře propouštějí viditelné záření Slunce směrem k zemském povrchu, který se tak ohřívá a vyzařuje zpět do prostoru převážně tepelné infračervené záření.

Pro toto infračervené záření jsou však "skleníkové plyny" nepropustné, takže toto záření přispívá ke zvýšení průměrné teploty Země. Podobný účinek však mají i člověkem vyráběné chlorfluorokarbony, které navíc rozkládají ochrannou ozonovou vrstvu ve vysoké atmosféře Země (tak vznikají pověstné ozonové díry v oblasti Antarktidy v období nástupu jara na jižní polokouli).

Ozonová vrstva normálně brání přístupu životu nebezpečnému ultrafialovému záření Slunce až na zemský povrch. Existence ozonové vrstvy úzce souvisí s výskytem kyslíku v zemské atmosféře. Ještě před 700 miliony let bylo kyslíku v zemské atmosféře tak málo, že ozonová vrstva neměla z čeho vznikat.

Před účinky elektricky nabitých částic kosmického záření a zejména tzv. slunečního větru je povrch Země chráněn geomagnetickým polem, které má charakter dipólu s magnetickou osou mírně skloněnou k ose rotace. Původ geomagnetického pole hledají odborníci v efektu dynama, kdy v převážně kovovém zemském jádře tečou elektricky vodivé vrstvy tempem několika metrů za hodinu vůči obdobným vrstvám ve vnitřním plášti Země.

Dosud nejdelší homeostatický cyklus na Zemi objevili geologové teprve nedávno. Růst zastoupení oxidu uhličitého v atmosféře znamená zvýšení velikosti skleníkového efektu, a tedy celkové oteplení Země. Tím se zvyšuje výpar vody z řek, jezer a především oceánů, což má za následek mocnější dešťové srážky.

Vodní kapičky vymývají oxid uhličitý z atmosféry, a ten je na povrchu oceánů dychtivě pohlcován planktonem, který jej včleňuje do svých organismů. Když plankton hyne, padají jeho ostatky na oceánské dno, kde se oxid uhličitý zabuduje do vápence (CaCO3). Vlivem podsouvání litosférických desek se vápenec dostává skluzem přes zemskou kůru do vnějšího pláště až do hloubek, kde se taví magmatickým ohřevem. Prostřednictvím sopek se takto znovu uvolněný oxid uhličitý dostává zpět do zemské atmosféry a tak opět ovlivňuje velikost skleníkového efektu.

Hrozba Supernov a Změny Dráhových Parametrů

Jestliže výbuchy supernov jsou důležité pro dodávku biogenních chemických prvků do kosmického prostoru, a výbuch anonymní supernovy pravděpodobně podnítil gravitační hroucení chuchvalce mezihvězdného mračna, z něhož posléze vznikla sluneční soustava, budoucí výbuch velmi blízké supernovy by mohl život na Zemi smrtelně ohrozit.

Kdyby se například Slunce stalo supernovou, vypařila by se vzápětí většina planet sluneční soustavy. Naštěstí je jisté, že Slunce se nikdy nezmění ani v novu ani v supernovu. Nutnou podmínkou pro výbuch novy je dvojhvězdná povaha soustavy, v níž jedna složka je bílým trpaslíkem. Nutnou podmínkou pro explozi supernovy je buď výskyt hvězdy ve dvojhvězdě, anebo minimální hmotnost osamělé hvězdy vyšší než osminásobek hmotnosti Slunce.

Nebezpečí tedy hrozí pouze od cizích hvězd, které by explodovaly jako supernovy ve vzdálenosti menší než zhruba 30 světelných let od Slunce. V současné době se do této vzdálenosti vyskytuje jediný potenciálně nebezpečný objekt, jímž je Sírius ve vzdálenosti 9 světelných let. Jde totiž o dvojhvězdu, v níž druhou složkou je kompaktní bílý trpaslík. Dříve než se však systém dostane do fáze, v níž výbuch hrozí, vlivem vlastního (náhodného) pohybu Síria vůči Slunci se vzdálenost Síria od Slunce zvětší natolik, že to našim potomkům neublíží.

Nelze ovšem vyloučit, že do kritické vzdálenosti pod 30 světelných let se vlivem vlastních pohybů hvězd dostane potenciální supernova, o které dosud ani nevíme. Je totiž nemožné spočítat vzájemné vzdálenosti hvězd v Galaxii a Slunce pro budoucnost odlehlou milion let a více.

Jiným a vlastně pravděpodobnějším rizikem pro život na Zemi mohou být změny dráhových parametrů Země. Vlivem gravitačních poruch se totiž neustále mění dráhové parametry Země, tj. výstřednost dráhové elipsy, sklon rotační osy k rovině ekliptiky a poloha přísluní vůči "ročním dobám". Tím se mění průměrné ozáření určitých oblastí zemského povrchu a tedy i střední teplota (Brocker a Denton, 1990).

Již ve dvacátých letech tohoto století ukázal Milankovič, že kolísání průměrné teploty zemského povrchu v geologické minulosti odpovídá cyklům kolísání dráhových parametrů Země - tak vznikají pověstné ledové doby v intervalech několika desítek tisíc let.

Geologové ve spolupráci s geofyziky našli též zřetelné důkazy o kolísání intenzity zemského magnetického pole a o zcela svérázném putování magnetických pólů po zeměkouli - občas si dokonce póly obrazně řečno navzájem vymění svou polaritu (Fuller, 1987). Vznikla obava, že ve fázi "přepólování" klesne indukce magnetického pole Země k nule, a tím je Země zbavena ochrany před vpádem energetických elektricky nabitých částic slunečního větru a kosmického záření. To by jistě vyvolalo vymření živočichů i rostlin.

Tato přepólování jsou fakticky velmi četná na časové stupnici pod sto tisíc let, a jelikož paleontologové nenalezli žádný vztah mezi magnetickým přepólování a vymíráním živočichů, zřejmě ani v tomto případě nejde o nic kritického. Spíše je pravděpodobné, že magnetická indukce neklesne na Zemi nikdy na nulu. Na rozdíl od rozšířené představy neohrožují člověka či jiné živočichy magnetické bouře, vyvolané slunečními erupcemi - jde o zcela nepatrná kolísání zemského magnetického pole.

Jen na okraj poznamenávám, že Země je rovněž chráněna před průnikem radiových vln o vlnové délce nad 15 metrů - to obstarává zemská ionosféra.

Dlouhodobý Vývoj Slunce a Budoucnost Země

Teprve v časové stupnici řádu miliard let se objevují rizika, která mohou být kritická (Chapman a Morrison, 1989). Relativně nejmenším nebezpečím jsou budoucí dopady planetek či jader komet na Zemi. Při dnešní úrovni astronomie a kosmonautiky je totiž možné vytipovat s mnohaletým předstihem těleso větších rozměrů (nad 1 km v průměru), které by nás mohlo zasáhnout a vyvolat celosvětovou katastrofu podobnou té, která se odehrála před 65 miliony lety.

Dalším problémem mohou být výrazné změny dráhových parametrů Země. Rozmezí tzv. ekosféry (Hart, 1979, Kasting aj. 1993), v níž je zaručena homeostáze Země, je totiž překvapivě úzké, od 142 do 152 milionů km (střední vzdálenost Země od Slunce činí okrouhle 150 milionů km). Nedávné výpočty na superpočítačích totiž překvapivě ukázaly, že v časové stupnici nad půl miliardy let podléhají parametry zemské dráhy chaotickým vlivům, tj. mohou se znenadání velmi výrazně změnit. Nicméně ten nejdůležitější parametr, tj.

Nakonec se tedy ukazuje, že existuje jeden závažný kosmický fenomén, proti němuž jsme v této chvíli bezmocni, a tím je dlouhodobý vývoj Slunce. Slunce je fakticky mimořádně stabilní termonukleární reaktor, ale přece jen s omezeným množstvím jaderného "paliva" - vodíku.

Nejnovější výpočty (Sackmannová aj., 1993) ukázaly, že v budoucnosti se zářivý výkon Slunce bude plynule zvyšovat, a zhruba po miliardě let od současnosti to povede k vypaření vody v pozemských oceánech. Po 3,5 miliardách let od současnosti stoupne zářivý výkon Slunce proti dnešku o plných 40% a to zničí jakýkoliv život na Zemi. Za 6,5 miliard let od současnosti se Slunce změní v červeného obra, tj. jeho budoucí poloměr dosáhne téměř k dnešní dráze Země.

Přitom však Slunce ztratí tolik hmoty, že gravitační vazba mezi Sluncem a Zemí zeslábne a Země se vzdálí do oblasti, kde dnes kolem Slunce obíhá Mars (ten se přirozeně rovněž vzdálí od Slunce, takže žádná srážka s Marsem nehrozí). Nicméně i v této větší vzdálenosti bude Země ohřáta natolik, že se celá vypaří. Epizoda Slunce - červeného obra - astronomicky vzato rychle skončí a zbytek Slunce se zhroutí do kompaktního útvaru - hustého a žhavého bílého trpaslíka. Kolem něho budou dále obíhat velké planety počínaje Jupiterem a ve velké vzdálenosti maličká dvojplaneta Pluto-Charon. V časové stupnici kolem 100 miliard let pak Slunce vychladne na tzv.

tags: #environmentalni #zastoupeni #prvku #slunecni #soustava

Oblíbené příspěvky:

• Ložiskové výsuvy v kuchyni
• Společenstvo neonky obecné
• Efektivní třídění odpadu
• Globální znečištění vod
• Zábava a vzdělávání v přírodě