Země je tepelný stroj aneb jak Země chladne



Podobné dokumenty
Tel/fax: IČO:

7. Stropní chlazení, Sálavé panely a pasy - 1. část

Zajištění stavební jámy. akreditovaný program N/05 PŘÍPRAVA A REALIZACE STAVEB

Člověk a příroda - Přírodopis - 9. ročník. POZNÁMKY (průřezová témata, mezipředmětové vztahy) PŘEDMĚTOVÉ KOMPETENCE OČEKÁVANÉ VÝSTUPY UČIVO

VNITŘNÍ ENERGIE, PRÁCE A TEPLO

MECHANICKÁ PRÁCE A ENERGIE


Teorie závětrné vlny pro plachtaře. Lítáme v ní a při tom toho o ní moc nevíme

% STĚNY OKNA INFILTRA STŘECHA PODLAHA 35 CE % 20 25% 15 20% 10 10% 10% 5

Několik dalších pokusů s termocitlivými fóliemi

1 BUBNOVÁ BRZDA. Bubnové brzdy používané u vozidel jsou třecí s vnitřními brzdovými čelistmi.

Tabulka 3.1: Výdaje na zdravotní péči podle diagnóz v mil. Kč

HLAVA VÁLCŮ. Pístové spalovací motory - SCHOLZ

STAVBA ZEMĚ MECHANISMUS ENDOGENNÍCH POCHODŮ (převzato a upraveno dle skript pro PřFUK V. Kachlík Všeobecná geologie)

Inovace výuky prostřednictvím šablon pro SŠ

V. Zatížení stavebních konstrukcí stroji

Nitro a vývoj hvězd Miroslav Brož, Hvězdárna a planetáriu m Hradec Králové, AÚ MFF UK,

Židle Diffrient World Ohlášení nového výrobku

KLIKOVÁ SKŘÍŇ ZE SLITIN HLINÍKU v provedeních:

POŽADAVKY KE STÁTNÍ ZÁVĚREČNÉ ZKOUŠCE MAGISTERSKÉ STUDIUM POČÍTAČOVÉ MODELOVÁNÍ VE VĚDĚ A TECHNICE (NAVAZUJÍCÍ STUDIUM I DOBÍHAJÍCÍ 5-LETÉ STUDIUM)


2. STANOVENÍ TEPELNÉ VODIVOSTI.

TECHNICKÉ ODSTŘELY A JEJICH ÚČINKY

KINEMATICKÉ ELEMENTY K 5 PLASTOVÉ. doc. Ing. Martin Hynek, Ph.D. a kolektiv. verze - 1.0

Přednáška č.10 Ložiska

Injektážní systém pro zdivo

Trysky s rozst ikem dutého kužele

Freecooling pro chlazení kapalin

AKUSTIKA. Zvuk je mechanické vlnění pružného prostředí, které vnímáme sluchem.

2.06 Kovy. Projekt Trojlístek

KIS A JEJICH BEZPEČNOST I PŘENOS INFORMACÍ DOC. ING. BOHUMIL BRECHTA, CSC.

Investice a akvizice

VIZP Vodohospodářské inženýrství

Zajišťuje 3 základní funkce: Tvoří ji: Vnitřní orgány: Vaječník (ovarium) oocyty folikul estrogenu progesteronu Vejcovod

HLINÍKOVÁ OKNA A DVEŘE WINSTAR ALU

Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti

3. STRUKTURA EKOSYSTÉMU

STŘEDNÍ PRŮMYSLOVÁ ŠKOLA STROJÍRENSKÁ a Jazyková škola s právem státní jazykové zkoušky, Kolín IV, Heverova 191. Obor M/01 STROJÍRENSTVÍ

Školní vzdělávací program pro základní vzdělávání - VLNKA Učební osnovy / Člověk a příroda / Z

1. ÚVOD 2 2. KANALIZACE 3 3. VODOVOD 5

Parkovací asistent PS8vdf

Fyzikální praktikum...

Článková otopná tělesa

KOREKCE MAXIMÁLNÍ DOSAHOVANÉ RYCHLOSTI NÁKLADNÍCH VLAKŮ CORRECTIONS OF MAXIMUM SPEED ACHIEVED BY FREIGHT TRAINS

STŘIHAČKA ŘETĚZŮ S 16

I. Objemové tíhy, vlastní tíha a užitná zatížení pozemních staveb

Základy sálavého vytápění ( ) 6. Stropní vytápění Ing. Jindřich Boháč

ASD 7UiM ASD 9UiM ASD 12UiM Výkon chlazení. vysoké ot. db(a) Hlučnost - vnitřní jednotka

Doc.ing.Vladimír Daňkovský Část 2

AKČNÍ ČLENY POHONY. Elektrické motory Základní vlastností elektrického motoru jsou určeny:

OBNOVA A ROZVOJ ZDROJŮ ČEZ VÝROBA ZŮSTÁVÁ NAŠÍ HLAVNÍ ČINNOSTÍ. Pavel Řeţábek manaţer útvaru Dlouhodobé prognózy

EFEKTIVNÍ ENERGETICKÝ REGION JIŽNÍ ČECHY DOLNÍ BAVORSKO

tvarovka průběžná celá tvarovka ukončující celá tvarovka ukončující poloviční tvarovka sloupková měrná jednotka ks/m 2 paleta / ks 1 kus / kg

Změny délky s teplotou

samonasávací čerpadlo spojovací těleso elektromotor

Demonstrační experiment pro výuku využívající Crookesův radiometr

Příklad 1.3: Mocnina matice

Laserové technologie v praxi II. Úvodní přednáška. Bezpečnost práce s lasery. Hana Chmelíčková, SLO UP a FZÚ AVČR Olomouc, 2011

Slepý rozpočet. Rozpočtové náklady. Cena za objekt celkem: TATRADOMY - KANALIZACE JKSO: REKONSTRUKCE PŘÍPOJEK SKP: TATRADOMY - KANALIZACE

doc. Ing. Martin Hynek, PhD. a kolektiv verze Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky

Elektrotechnické soupravy

JAK SPRÁVNĚ UŽÍVAT INFRASAUNU

AXIon NÁVOD K OBSLUZE

1.7. Mechanické kmitání

Kluzná pouzdra KU - B10 samomazný kov

Návrh induktoru a vysokofrekven ního transformátoru

Řešení požární bezpečnosti podle ČSN , květen npn = 2 npp = 0 np = 2

Elektromagnet, elektromotor

Dmychadla KAESER. Rotační dmychadla série COMPACT

SKLÁDANÉ OPĚRNÉ STĚNY

Dálkově ovládané celodřevěné střešní okno GGL INTEGRA

Příloha č. 3 VÝKONOVÉ UKAZATELE

NYNÍ K DISPOZICI DO DN 600

Mechanismy degradace betonu a železobetonu. Ing. Pavel Fidranský, Ph.D. ČVUT v Praze - Fakulta stavební K133, B 733

TECHNICKÁ UNIVERZITA V LIBERCI

3.1.5 Energie II. Předpoklady: Pomůcky: mosazná kulička, pingpongový míček, krabička od sirek, pružina, kolej,

Objektově orientované databáze

Hoblování a Obrážení

PRYČ S VODNÍM KAMENEM! Parní zvlhčovač vzduchu s patentovaným systémem odstraňování vodního kamene Condair RS Zvlhčování a odpařovací chlazení vzduchu

uzavřená izolovaná trolej Wampfler 842

Okruhy ke zkoušce k získání profesního osvědčení učitele autoškoly:

Vývoj některých demografických ukazatelů v ČR a v Západočeském kraji v uplynulých 15 letech a pokus o odhad jejich vývoje do příštích 5 let

Automatický splachovač toalet SLW 01N

UniGear typ ZS1. Vzduchem izolované, kovově kryté rozváděče vysokého napětí odolné proti vnitřním obloukovým zkratům

MEMBRÁNY AMPEROMETRICKÝCH SENSORŮ

STUDNY a jejich právní náležitosti.

13. Přednáška. Problematika ledových jevů na vodních tocích

Elektromagnetické ventily Danfoss EVR

P MODEL PX X92020 PC J5=å4å<C;õ DB1;D?B

SFP6925PPZ. Victoria PYROLYTICKÁ TROUBA, 60CM CREME. Energetická třída A. EAN13: Velký LCD displej

Uživatelská příručka HLÍDAČ KOVOVÝCH PŘEDMĚTŮ HKP 6. č.dok ,

Benzínové řezačky spár

Série FSW-40. Průtokový spínač pro kapaliny. Návod k použití

L A S E R. Krize klasické fyziky na přelomu 19. a 20. století, vznik kvantových představ o interakci optického záření s látkami.

Vysoká škola technická a ekonomická v Českých Budějovicích. Institute of Technology And Business In České Budějovice

BMW Group Česká republika

Pomůcka pro demonstraci dynamických účinků proudu kapaliny


Učební texty Montáže - Rozebiratelné a nerozebiratelné spoje

SimOS. Jakub Doležal Radek Hlaváček Michael Očenášek Marek Reimer

Transkript:

Země je tepelný stroj aneb jak Země chladne Hana Čížková Katedra geofyziky MFF UK

Athanasius Kircher, Mundus Subterraneus, 1664

TERMÁLNÍ KONVEKCE FYZIKA FYZIKA ZEMĚ konvekce významný mechanismus přenosu tepla (Rumford, 1797; Prout, 1834) experimentální i teoretické studium procesu konvekce (Bénard, 1900; Rayleigh, 1916) 1800 1900 1960 existence konvekce v tekutém zemském nitru pod kůrou (Hopkins, 1839; Fisher, 1881) George H. Darwin (1898): studium slapů Země je tuhá v pevném plášti může docházet ke konvekci schopné pohánět kontinentální drift (Holmes, 1931, 1933) Země se může chovat jako elastické těleso a zároveň na dlouhých časových škálách viskozně téci

ZEMĚTŘESENÍ A SEISMICKÉ VLNY

ZEMĚTŘESENÍ A SEISMICKÉ VLNY

ZEMĚTŘESENÍ A SEISMICKÉ VLNY

ŘEZ ZEMSKÝM NITREM KŮRA JÁDRO PLÁŠŤ

ŘEZ ZEMSKÝM NITREM SVRCHNÍ PLÁŠŤ SPODNÍ PLÁŠŤ KŮRA VNĚJŠÍ JÁDRO VNITŘNÍ

ŘEZ ZEMSKÝM NITREM SVRCHNÍ PLÁŠŤ SPODNÍ PLÁŠŤ KŮRA VNĚJŠÍ JÁDRO VNITŘNÍ D

ŘEZ ZEMSKÝM NITREM KAPALNÉ PEVNÉ

ŘEZ ZEMSKÝM NITREM

ŘEZ ZEMSKÝM NITREM

ZDROJ POHYBŮ Nestabilní teplotní zvrstvení: Teplota s hloubkou roste

ŘEZ ZEMSKÝM NITREM: TEPLOTA SVRCHNÍ PLÁŠŤ SPODNÍ PLÁŠŤ KŮRA VNĚJŠÍ JÁDRO VNITŘNÍ 4300 o C 3700 o C 1700 o C 1000 o C

ZDROJE TEPLA 1. Původní teplo vzniklé z gravitační potenciální energie během akrece prapůvodního materiálu 2. Radiogenní teplo vznikající rozpadem radioaktivních izotopů U 238, U 235, Th 232 a K 40 MECHANISMY PŘENOSU TEPLA 1. Vedení (kondukce) 2. Tečení (advekce) konvekce Konvekce = mechanismus, jehož prostřednictvím se Země zbavuje tepla získaného při svém formování i radiogenního tepla vznikajícího rozpadem radioaktivních prvků

KONVEKTIVNÍ CHLADNUTÍ -ZEMSKÝ PLÁŠŤ plášť - vysokoviskozní kapalina (η ~ 10 21 Pa s) jádro horké (T J ~ 3700 o C), povrch studený (T POV ~ 0 o C) nestabilní zvrstvení proudění (konvekce)

ZEMSKÝ PLÁŠŤ: DYNAMICKÉ PROCESY PLUMA RIFT HORKÁ SKVRNA SUBDUKCE

ŘEZ ZEMSKÝM NITREM

STUDIUM TEČENÍ V PLÁŠTI A JÁDŘE Počítačové modelování konvekce = numerické řešení soustavy rovnic popisujících proudění a přenos tepla v kontinuu Cíl: - pochopit mechanismy, které ovládají dynamiku pláště a jádra -získat představu o vlivu materiálových parametrů (viskozita, tepelná vodivost, tepelná roztažnost) na charakter proudění - nalézt parametry, pro něž charakter tečení odpovídá našim představám o struktuře pláště, měřenému tepelnému toku na povrchu, atd.

STUDIUM TEČENÍ V PLÁŠTI A JÁDŘE Modely konvekce v plášti a konvekce v jádře - nezávisle na sobě - vzájemné provázání: hraniční podmínky na rozhraní jádroplášť - ukazuje se, že tečení v plášti je citlivé na hraniční podmínku charakterizující jádro a naopak: konvekce v jádře a s ní související buzení magnetického pole velmi záleží na předepsaném tepelném toku do pláště Příklad: možná souvislost magnetických superchron, bazaltových výlevů a vymírání druhů

BAZALTOVÉ VÝLEVY Obrovské sopečné erupce, které zaplavily velké území bazaltovými lávami (plocha okolo 500 000 km 2, tloušťka až 10 km) Deccan Traps, Indie

BAZALTOVÉ VÝLEVY Obrovské sopečné erupce, které zaplavily velké území bazaltovými lávami (plocha okolo 500 000 km 2, tloušťka až 10 km) Vznikají zřejmě při interakci hlavy plumy s litosférou

BAZALTOVÉ VÝLEVY Obrovské sopečné erupce, které zaplavily velké území bazaltovými lávami (plocha okolo 500 000 km 2, tloušťka až 10 km) Vznikají zřejmě při interakci hlavy plumy s litosférou Plyny uvolněné při erupci a následné ochlazení může být příčinou vymírání řady druhů

MAGNETICKÉ INVERZE

MAGNETICKÉ INVERZE CHRONA = OBDOBÍ TRVÁNÍ JEDNÉ POLARITY

MAGNETICKÉ INVERZE CHRONA = OBDOBÍ TRVÁNÍ JEDNÉ POLARITY

MAGNETICKÉ INVERZE SUPERCHRONA = VELMI DLOUHÉ OBDOBÍ TRVÁNÍ JEDNÉ POLARITY

MAGNETICKÉ INVERZE V NUMERICKÝCH MODELECH KONVEKCE V JÁDŘE Závisí na tepelném toku z jádra do pláště na jeho velikosti i prostorovém rozložení Glatzmaier a kol., 1999: frekvence inverzí roste s velikostí tepelného toku do pláště Ale: při příliš velkém toku dynamo zaniká (Olson a Christensen, 2002)

MAGNETICKÉ INVERZE V NUMERICKÝCH MODELECH KONVEKCE V JÁDŘE Glatzmaier a kol., 1999

MAGNETICKÉ INVERZE V NUMERICKÝCH MODELECH KONVEKCE V JÁDŘE Velký tepelný tok podél rovníku Nedochází k inverzím SUPERCHRONA

SOUVISLOST SUPERCHRON, PLÁŠŤOVÉ KONVEKCE A BAZALTOVÝCH VÝLEVŮ (Courtillot a Olson, 2007) Za uplynulých 500 milionů let 3 superchrony, každá následovaná (po asi 10 milionech let) velkým bazaltovým výlevem a zánikem řady druhů

SOUVISLOST SUPERCHRON, PLÁŠŤOVÉ KONVEKCE A BAZALTOVÝCH VÝLEVŮ (Courtillot a Olson, 2007) Možný scénář - Epizodická konvekce v plášti: 1. Nejspodnější vrstva pláště (D ) dočasně stabilizovaná díky těžkým chemickým nehomogenitám malý tepelný tok z jádra pozastavení inverzí superchrona 2. D se prohřívá, klesá viskozita a stává se nestabilní vzniká horká pluma, která velmi rychle stoupá pláštěm k povrchu a vytváří bazaltový výlev 3. Zvýší se tepelný tok na rozhraní jádro-plášť nastartují se inverze 4. D se po čase opět stává stabilní, snižuje se tepelný tok.

DALŠÍ MOŽNÝ PRVEK OVLIVŇUJÍCÍ VAZBU MEZI JÁDREM A PLÁŠTĚM (a tedy celkově styl tečení a případně i magnetické pole) Postperovskit vysokotlaká fáze přítomná v chladných oblastech těsně nad jádrem mázřejmě nízkou viskozitu a proto výrazně (lokálně) zvyšuje tepelný tok jeho prostorové rozložení se během chladnutí Země výrazně mění je to další časově proměnný faktor ovlivňující vazbu jádro-plášť