Geochemie endogenních procesů 2. část

Podobné dokumenty
Mgr. Lukáš Ackerman, PhD. Geologický ústav AV ČR, v.v.i.

Geochemie endogenních procesů 3. část

Vznik vesmíru (SINGULARITA) CZ.1.07/1.1.00/ Zpracovala: RNDr. Libuše Bartková

O původu prvků ve vesmíru

Všechny galaxie vysílají určité množství elektromagnetického záření. Některé vyzařují velké množství záření a nazývají se aktivní.

Geochemie endogenních procesů 4. část

Geochemie endogenních procesů 1. část

Hvězdy se rodí z mezihvězdné látky gravitačním smrštěním. Vlastní gravitací je mezihvězdný oblak stažen do poměrně malého a hustého objektu

VESMÍR. za počátek vesmíru považujeme velký třesk před 13,7 miliardami let. dochází k obrovskému uvolnění energie, která se rozpíná

Jak se vyvíjejí hvězdy?

4.4.6 Jádro atomu. Předpoklady: Pomůcky:

VZNIK FYZIKY, CHEMIE A BIOLOGIE, ANEB VELKÝ TŘESK ZA VŠECHNO MŮŽE

Příklady Kosmické záření

Vlastnosti atomových jader Radioaktivita. Jaderné reakce. Jaderná energetika

Vznik vesmíru a naší sluneční soustavy

ČLOVĚK A ROZMANITOST PŘÍRODY VESMÍR A ZEMĚ. GRAVITACE

Proč studovat hvězdy? 9. 1 Úvod Energetické úvahy Zjednodušení použitá při konstrukci sférických modelů Model našeho Slunce 15

Radioaktivita,radioaktivní rozpad

VZNIK FYZIKY, CHEMIE A BIOLOGIE, ANEB MŮŽE

Jiří Grygar: Velký třesk za všechno může... 1/ 22

B. Hvězdy s větší hmotností spalují termojaderné palivo pomaleji,

Chemie. Mgr. Petra Drápelová Mgr. Jaroslava Vrbková. Gymnázium, SOŠ a VOŠ Ledeč nad Sázavou

Astrofyzika. 1. Sluneční soustava. Slunce. Sluneční atmosféra. Slunce Slunce planety planetky komety, meteoroidy prach, plyny

Chemické složení vesmíru

STŘEDOČESKÝ KRAJ ANTIHMOTA

Relativistická dynamika

Prvek, nuklid, izotop, izobar

Přednášky z lékařské biofyziky Biofyzikální ústav Lékařské fakulty Masarykovy univerzity, Brno

České vysoké učení technické v Praze. Ústav technické a experimentální fyziky. Život hvězd. Karel Smolek

Složení hvězdy. Hvězda - gravitačně vázaný objekt, složený z vysokoteplotního plazmatu; hmotnost 0,08 M ʘ cca 150 M ʘ, ale R136a1 (LMC) má 265 M ʘ

ATOMOVÁ FYZIKA JADERNÁ FYZIKA

Astronomie. Astronomie má nejužší vztah s fyzikou.

2. ATOM. Dualismus částic: - elektron se chová jako hmotná částice, ale také jako vlnění

Urychlovače na nebi a pod zemí, aneb Velký třesk za všechno může

VY_32_INOVACE_06_III./19._HVĚZDY

Sluneční soustava je součástí galaxie známé také pod názvem Mléčná dráha. Planety ve sluneční soustavě obíhají po eliptických drahách kolem Slunce.

6.3.5 Radioaktivita. Předpoklady: Graf závislosti vazebné energie na počtu částic v jádře pro částice z minulé hodiny

Atomové jádro, elektronový obal

RNDr.Milena Gonosová. Člověk a příroda Zeměpis. Zeměpis V.- VIII. ročník osmiletého a ročník čtyřletého gymnázia

Detekce nabitých částic Jak se ztrácí energie průchodem částice hmotou?

Vývoj Slunce v minulosti a budoucnosti

Dějiny vesmíru. v kostce. Zdeněk Mikulášek, Ústav teoretické fyziky a astrofyziky Přírodovědecké fakulty Masarykovy univerzity v Brně

VZNIK ZEMĚ. Obr. č. 1

Identifikace vzdělávacího materiálu VY_52_INOVACE_F.9.A.34 EU OP VK

2. Prostudovat charakter interakcí různých částic v hadronovém kalorimetru

Sluneční soustava OTEVŘÍT. Konec

ZEMĚ JAKO SOUČÁST VESMÍRU

Život hvězd. Karel Smolek. Ústav technické a experimentální fyziky, ČVUT

NAŠE ZEMĚ VE VESMÍRU Zamysli se nad těmito otázkami

Mgr. Jan Ptáčník. Astronomie. Fyzika - kvarta Gymnázium J. V. Jirsíka

8.STAVBA ATOMU ELEKTRONOVÝ OBAL

FYZIKA Sluneční soustava

Prvek, nuklid, izotop, izobar, izoton

Geochemie endogenních procesů 7. část

SBÍRKA ŘEŠENÝCH FYZIKÁLNÍCH ÚLOH

JADERNÁ FYZIKA. Mgr. Jan Ptáčník - GJVJ - Fyzika - Fyzika mikrosvěta - 3. ročník

VZNIK FYZIKY, CHEMIE A BIOLOGIE, ANEB MŮŽE

Astronomie, sluneční soustava

Radiační patofyziologie. Zdroje záření. Typy ionizujícího záření: Jednotky pro měření radiace:

Aplikace jaderné fyziky (několik příkladů)

vysokoteplotního plazmatu na tokamaku GOLEM

Einsteinových. podle množství. dá snadno určit osud vesmíru tři možné varianty

Galaxie - Mléčná dráha - uspořádaná do tvaru disku - zformovala se 3 miliardy let po velkém třesku - její průměr je světelných let

Za hranice současné fyziky

Ullmann V.: Jaderná a radiační fyzika

Kam kráčí současná fyzika

RADIOAKTIVITA KAP. 13 RADIOAKTIVITA A JADERNÉ REAKCE. Typy radioaktivního záření

Úvod do moderní fyziky. lekce 7 vznik a vývoj vesmíru

I N V E S T I C E D O R O Z V O J E V Z D Ě L Á V Á N Í. neutronové číslo

Miroslav Veverka: Evoluce svým vlastním tvůrcem

VESMÍR. Mléční dráha. Sluneční soustava a její objekty. Planeta Země jedinečnost života. Životní prostředí na Zemi

Standardní model částic a jejich interakcí

Hvězdy a černé díry. Zdeněk Kadeřábek

Od kvarků k prvním molekulám

OBSAH ÚVOD. 6. přílohy. 1. obsah. 2. úvod. 3. hlavní část. 4. závěr. 5. seznam literatury. 1. Cíl projektu. 2. Pomůcky

3. Radioaktivita. Při radioaktivní přeměně se uvolňuje energie. X Y + n částic. Základní hmotnostní podmínka radioaktivity: M(X) > M(Y) + M(ČÁSTIC)

Terestrické exoplanety. Co víme o jejich vnitřní struktuře?

Jana Nováková Proč jet do CERNu? MFF UK

Atomové jádro Elektronový obal elektron (e) záporně proton (p) kladně neutron (n) elektroneutrální

Pouť k planetám. Která z možností je správná odpověď? OTÁZKY

Vývoj hvězd na hlavní posloupnosti

Jaderná fyzika. Zápisy do sešitu

2. Atomové jádro a jeho stabilita

MERKUR. 4. lekce Bára Gregorová a Ondrej Kamenský

Kroužek pro přírodovědecké talenty I lekce 3 SLUNEČNÍ SOUSTAVA

Environmentáln. lní geologie sylabus 1 Ladislav Strnad Rozsah 2/0 ZS - Z Rozsah 2/0 LS Zk. Čas v geologické historii Země. v geomateriálech disciplína

NEZADRŽITELNÝ VZESTUP ASTROČÁSTICOVÉ FYZIKY. Fyzikální ústav AV ČR, Praha

Standardní model a kvark-gluonové plazma

Radioaktivní záření, jeho druhy, detekce a základní vlastnosti

Pane Wágner ... p 17 n 20 e e = p 18 n 19 e e - ( n 1 ). e = (p 1 e - ). e -..??? p 1 n 2 e -1 = p 2 n 1 (jádro). e -. e -.???

Rozměr a složení atomových jader

postaven náš svět CERN

STAVBA ZEMĚ. Země se skládá z několika základních vrstev/částí. Mezi ně patří: 1. ZEMSKÁ KŮRA 2. ZEMSKÝ PLÁŠŤ 3. ZEMSKÉ JÁDRO. Průřez planetou Země:

VY_32_INOVACE_FY.19 VESMÍR

Základy spektroskopie a její využití v astronomii

Obnovitelné zdroje energie Budovy a energie

Identifikace typu záření

OPAKOVÁNÍ SLUNEČNÍ SOUSTAVY

VY_52_INOVACE_137.notebook. April 12, V rozlehlých prostorách vesmíru je naše planeta jen maličkou tečkou.

Transkript:

Geochemie endogenních procesů 2. část

proč má Země složení takové jaké má? studium distribuce a zastoupení prvků ve Sluneční soustavě = kosmochemie přes svou jedinečnost má Země podobné složení jako Mars, Venuše, Merkur a Měsíc

14 Ga zrození Vesmíru ve velmi žhavém, hustém stavu, ale smrštěném stavu - Velký třesk následně dochází k expanzi, ochlazení a vývoji (studium červeného posuvu, reliktního záření a četnost lehkých prvků následné fáze vývoje vesmíru po "velkém třesku" můžeme rozdělit na 4 význačné etapy

trvání jen tisícinu vteřiny, hmota byla tvořena především směsicí neustále vznikajících těžkých částic (elementární částice HADRONY - proton, neutron, pion, hyperon) hustota hmoty ve vesmíru 1097 kg.m-3 teplota 1000 kvintilionů K částice x antičástice 1:1 kdyby tento poměr zůstal zachovaný, byla by hmota ve vesmíru jen ve formě zářivé energie ale převládly částice postupně rozpad hyperonů na protony a neutrony i lehčí částice (hustota - 1017 kg.m-3 a teplota biliony K) konec hadronové éry: anihilace převážné většiny protonů a neutronů s antiprotony a antineutrony a rozpad nestabilních pionů na leptony ve vesmíru se objevily fotony a lehké elementární částice

trvání asi 10 vteřin úbytek neutronů v důsledku tvorby protonů, pokles teploty, neutrony se slučují na stabilní jádra hélia lehčí elementární částice elektron x pozitron, mion, neutrino) hustota hmoty ve vesmíru 107 kg.m-3 teplota 10 mld. K kromě leptonů poletovaly tehdy vesmírem vysoce energetické fotony (paprsky gama) pozůstatky z leptonové éry neutrina

trvání ~ 300 000 let, anihilací většiny pozitronů s elektrony vzniká vysokoenergetické elektromagnetické záření, které zpočátku neumožňuje vznik atomů elektrony jsou okamžitě zářením vyráženy rozpínání vesmíru snižování T a hustoty zářivé hmoty na počátku éry [ hustota záření > hustota látky ] konec éry záření hustota záření, tj. množství zářivé energie v m 3, byla nižší než hustota látky (protonů, elektronů a neutronů)

při poklesu teploty pod asi 3000 K energie fotonů již není schopna ionizovat atomy H a He vazba elektronů s protony a α-částicemi vzniká plynný H a He oddělení záření od látky hustota zářivé energie < hustota látky v době, kdy byl vesmír ještě velmi hustý, neutrina zabránila reakci elektronů a protonů na neutrony nedostatek neutronů zabránění vzniku jader těžších prvků převážná část hmoty vesmíru je tvořena nejjednoduššími prvky H(~70%) a He (~30%) kde tedy vznikly těžké prvky??????

termonukleární reakce v jádru vytvořená energie vyrovnává gravitační síly zabránění kolapsu obrovský rozdíl mezi T v jádru (např. 14 000 000 K) a na povrchu (5000 K) základní klasifikace na základě barvy (T, spektrální absorpční čáry) O, B, F, G (Slunce), K, M ( T) 2 skupiny Skupina I - mladší, více těžkých prvků, na hlavním prstenci galaxie Skupina II - starší, na okraji galaxií

90 % hvězd v poli hlavní posloupnosti (horké hvězdy mají vysokou energii), energie procesem H He red giant oddělené H vrstvy (znovuzapalování hvězdy v důsledku postupného kolapsu) white dwarf fáze po red giant pokud je hvězda malá, pokud je velká exploze supernovy White (2001)

nukleosyntéza = proces vytváření chemických prvků poznatky ze studia složení meteoritů a hvězd, jaderné experimenty prvky se vytvořily při Velkém třesku nebo při následných procesech? White (2001)

hvězdy skupiny II jsou mnohem chudší těžkými prvky většina těžkých prvků vznikla během posledních 10 Ga velké rozdíly v obsazích prvků (např. Fe, C, N, O) mezi jednotlivými galaxiemi H a He (H/He poměr) se vytvořily při Velké třesku prvky těžší než Li vznikly pozdějšími procesy

prvotní nukleosyntéza těsně po Velkém třesku vytváření protonů a neutronů při dalším ochlazování začínaly převládat protony při ochlazení na 10 9 K 1 H+ 1 n 2 He + γ následné reakce na 3 H, 3,4 He a 7 Li (reakcí 7 Be + e - ) po 20 min byl již Vesmír tak studený (3*10 8 K) konec termonukleárních reakcí White (2001)

vytvoření protogalaxií 0.5 Ga po Velkém třesku spalování H na He uvnitř hvězd, pokud je přítomen 12,13 C vytvoření 13,14,15 N a 15 O po spálení H začíná reakce 4 He+ 4 He 8 Be a 8 Be+ 4 He 12 C (pouze u velkých hvězd) následně vznikají prvky Ne, Si, Mg, Na, Al, P, S a K

proces spalování 28 Si 28 Si + γ 24 Ne + 4 He 28 Si + 4 He 32 S + γ 32 S + 4 He 36 Ar + γ rovněž vytvoření hmot 40, 44, 48, 52 a 56 prvky skupiny Fe (Fe-Co-Ni) vznikají rovněž e-procesem při explozi Supernovy Typu I konec posloupnosti termonukleárních reakcí proto je 56 Fe velmi častý izotop

při postupu exotermických reakcí na úroveň kdy je většina jádra hvězdy přeměněna na Fe porušení rovnováhy mezi expanzí a gravitací exploze obrovské množství volných neutronů

pomalý neutronový záchyt možný pouze v prostředí bohatém na neutrony kolaps velkých hvězd (fáze red giant ) prvky s hmotovým číslem od 60 do 210 max. n + p = 209 ( 209 Bi) vytvoření nuklidů chudých na neutrony

rychlý záchyt neutronů v prostředím bohatém na neutrony (po explozi Supernovy) vznikají nuklidy bohaté na neutrony záchyt je tak rychlý, že mohou vzniknout i velmi nestabilní nuklidy!!! vznik prvků jako např. Sr, Zr, Ba nebo Pb proces vzniku nuklidů s vyšším číslem než 209!!

záchyt protonu při výbuchu Supernovy vytvoření nejlehčích izotopů daných prvků velmi nízká pravděpodobnost vzniku tohoto procesu nejlehčí izotopy jsou nejméně časté

hvězdy se vytvářejí při kolapsu velkých molekulárních mraků (převážně H-He) gravitace převáží ostatní síly (expanze atd.) na vytváření mraků se velmi významně podílí magnetická pole kolaps může být díky lokálním nestabilitám nebo díky externímu vlivu (např. exploze supernovy) Mlhovina Orionu, Hubblův teleskop

kolaps adiabatické zahřátí zesílení magnetického pole 5 fází vzniku hvězd 1 fáze kolaps mraku vytvoření jádra a prstence 2-3 fáze pokračující akrece, vytváření proudů plynů unikajících z hvězdy (3. fáze) 4 fáze začínající viditelnost hvězd 5 fáze dokončení vývoje, zapálení H-He reakce v jádru hvězda se dostavá do vývoje hlavní posloupnosti

rychlé ochlazení - absence reakce mezi plynem a pevnou látkou (mix látek) pomalé ochlazení - reakce mezi plynem a pevnou látkou (pouze látka v rovnováze s plynem při dané T) White (2001) podle Grossman (1972)

1. PGE (Re-Os systém) 2. silikáty a oxidy Ca- Al-Ti (U,Th,Zr,Ba,REE) 3. Fe-Ni, Mg-Si silikáty (olivín, pyroxeny), plagioklasu (separace) 4. sulfidy magnetit, OH-silikáty, org. sloučeniny, sulfáty White (2001)

nejstarší horniny na Zemi (zirkony) cca. 4.4 Ga klíčové poznatky o vytvoření Země a Sluneční soustavy meteority kameny vs železa chondrity, achondrity primitivní vs. diferenciované

C-meteorit Murchison Meteorit přírodní objekt, který přežil pád na Zemi z Vesmíru Fe-meteorit

Mikrometeority (< 2 mm) z hlubokomořských sedimentů, ledu a stratosféry Meteority (> 10 mm) jednotlivé kusy nebo více kusů z jednoho pádu Databáze - http://www.lpi.usra.edu/meteor/

sférické částice v hlubokomořských jílech ale i řasách roztavení 100 m 3 ledu z Antarktidy = 20 000 mikrometeoritů menší kusy jsou méně postižené přetavením problémy s kontaminací zemským prachem sběr mikrometeoritů ve stratosféře IDP (Interplanetary Dust Particles) některé (porézní, bezvodé) představují materiál komet

kameny z převážné většiny tvořené silikáty ± Fe-Ni slitiny železa Fe-Ni slitiny ± silikáty a specifické minerály kamenoželeza cca 50 % silikátů a 50 % Fe-Ni slitina

Chondrity obsahují X mm velké sferické části = chondruly Achondrity neobsahují chondruly, většinou magmatické horniny nebo jejich brekcie Železa, Kamenoželeza White (2001)