Týdeník věnovaný aktualitám a novinkám z fyziky a astronomie. Vydavatel: AGA (Aldebaran Group for Astrophysics) Číslo 47 – vyšlo 31. prosince, ročník 8 (2010) © Copyright Aldebaran Group for Astrophysics Publikování nebo šíření obsahu je zakázáno. ISSN: 1214-1674, Email: bulletin@aldebaran.cz

47/2010

O vnitřní struktuře Země – jak tomu konečně přijít na kloub

Ivan Havlíček

Země je na mnoha místech děravá a nepřipadá nám na tom nic divného. Lidé si odpradávna všímali všelijakých roklí, jeskyní či propastí, kterými bylo možno vstoupit do zemských útrob. V jeskyních lidé v minulosti přebývali i delší čas, třeba i několik generací, díry do země proto nejsou ničím neznámým. V dobách, kdy obecná znalost světa nebyla po stránce zeměpisné natolik ucelená jako dnes, pomáhali si staří filosofové domýšlením souvislostí, které bylo tehdy obtížné ověřovat. Démokritos z Abdér (460–360 před Kristem) učí, že Země má v ploše tvar disku a že je uvnitř dutá. Démokritos tím vysvětluje mimo jiné také jednu z příčin zemětřesení. Země, jsouc plna vody a přijímajíc mnoho jiné dešťové vody, je jí uváděna v pohyb. Neboť když je vody příliš mnoho a dutiny Země ji nemohou všechnu pojmout, tu násilím působí zemětřesení, a když Země vysychá, a stahuje vodu na prázdná místa z míst plnějších, tu voda, měníc svou polohu, pohybuje zemí. Démokritos byl možná jedním z prvních, nebo alespoň jedním z prvních, o kterém to víme, který se přírodovědou zabýval natolik důkladně, že dospěl až k tomuto důležitému poznání. Vlastně proč by tomu mělo být jinak, když vesměs vše, co popsal, bylo možné v přírodě pozorovat.

Země – největší z planet zemského typu. Je jedinou planetou v celém vesmíru, o které víme, že na ní existuje život. Má dostatečně hustou atmosféru, dostatek kapalné vody v povrchových oceánech. Kolem Země obíhá jediný měsíc s vázanou rotací. Při pozorování Země z kosmu vidíme hlavně modrou barvu oceánů. 70 % povrchu Země je pokryto oceány, 30 % tvoří kontinenty. Země sestává z těchto vrstev: jádro, plášť, kůra, troposféra, stratosféra, mezosféra, termosféra. Plášť a kůra jsou odděleny tzv. Mohorovičiæovým rozhraním. Kůra se posouvá a „plave“ na polotekutém plášti. Teplota v centru Země je 5 100 °C, tlak 360 GPa. Magnetické pole Země má přibližně dipólový charakter, je deformováno slunečním větrem do typického tvaru. Slunce – nám nejbližší hvězda, tzv. hvězda hlavní posloupnosti, která se nachází ve vzdálenosti 149,6×106 km od Země. Jde o žhavou plazmatickou kouli s průměrem 1,392×106 km, teplotou na povrchu 5 780 K, teplotou v centru přibližně 15×106 K a zářivým výkonem 3,846×1026 W. Zdrojem energie je jaderná syntéza, při které se za každou sekundu sloučí v jádru Slunce 700 milionů tun vodíku na hélium.

Eratosthenes z Kyrény (275–194 před Kristem) byl ředitelem velké Alexandrijské knihovny. Zde se dočetl, že 21. června daleko dole na jihu, v Siene (dnešní Asuán) poblíž prvního kataraktu Nilu, nevrhají svislé tyče žádný stín a Slunce se odráží v hladině vody ve studních. Málokoho by tehdy napadlo se tím nějak dál a hlouběji zabývat. Eratosthenes však provedl experiment a zjistil, že v Alexandrii, v tentýž den, kdy je Slunce na nebi nejvýše, svislé tyče a chrámové sloupy stíny vrhají. Slunce zde tedy nestojí přímo nad hlavou a, i když stíny jsou v poledne letního slunovratu nejkratší v roce, nezmizí tak, jako se tomu děje v Siene.

Studna na obratníku Raka ozářená svisle sluncem v době letního slunovratu.
Zdroj: Michael Lahanas

V roce 235 uspořádal Eratosthenes zeměměřičskou výpravu na jih a změřil vzdálenost mezi oběma místy. Uvědomil si totiž, že pokud Slunce svítí tak, že někde stíny vznikají a jinde ne, může to být způsobeno jedině zakřivením Země. A pokud by se dala podle vzdálenosti mezi oběma místy a úhlů vržených poledních stínů tato křivost změřit, tak proč to neudělat. Kupodivu se mu tehdy podařilo s celkem obstojnou přesností určit nejen zakřivení Země, ale za předpokladu, že by mohlo jít ve skutečnosti o obrovskou kouli, změřil, jak by měla být tato kulatá Země veliká. Démokritovy znalosti se dochovaly také díky Aristotelovým komentářům, které spolu s Platónovými spisy tvořily po celý středověk páteř učeného mostu mezi starověkem a vědou novověkou. A tak spojení obou výše uvedených vlastností, tedy dutosti a kulatosti Země přetrvalo až do doby, kdy se přírodověda počala vydělovat jako samostatná disciplína.

Variace zemského magnetizmu od konce 16. století do roku 1990. Pohybující se křivky jsou spojnice severního a jižního magnetického pólu, tedy jakési magnetické poledníky na povrchu zemském. Zdroj: USGS.

Dalším na řadě byl Edmond Halley, který v roce 1692 publikoval článek o vnitřní struktuře Země a jejím vlivu na zemský magnetizmus. Následně pak pro ověření své teorie v rozmezí 1698–1700 zmapoval zemské magnetické pole při dvou vědeckých – tedy prvních civilních námořních plavbách Atlantikem pod anglickou vlajkou. Výsledky tohoto obsáhlého a dlouhotrvajícího projektu publikoval v roce 1701 pod názvem General Chart of the Variation of the Compass. Podařilo se mu tehdy zmapovat celý Atlantik od 52° severní šířky až do 52° šířky jižní. Halley věděl o variacích zemského magnetismu v čase, a jelikož se zabýval přírodou vcelku, dokázal kombinovat své obsáhlé znalosti geologické a astronomické spolu s požadavky námořní navigace. Vcelku logicky pak vyvodil, že Země, aby mohla takto měnit své magnetické vlastnosti, mohla by obsahovat několik rozdílně se pohybujících menších těles. Tato tělesa jsou uspořádána uvnitř jako menší a menší soustředné duté koule. Postupně jde o tělesa velikosti Venuše, Marsu a Merkuru. Jelikož každá vnitřní dutá koule rotuje rozdílným směrem od ostatních, mohly by se variace v magnetismu zemském vysvětlit skládáním těchto rotačních cyklů. Je to vlastně podobný princip, který pro vysvětlení komplikovaných planetárních pohybů zavedl Ptolemaios, když použil epicykly. A jelikož s epicykly vážně pracoval ještě Koperník, nebylo divu, že možnost skládání složitých nepravidelností z pravidelných jednotlivin byla vědcům vlastní a pokoušeli se ji uplatnit, kde se jen dalo.

Halleyova obrazová příloha k vědeckému článku popisujícímu dutovrstevnatou Zemi magneticky variující. Poloměr zemský Halley udává hodnotou 8 000 mil, mocnost nejvyšší slupky a následné mezery odhaduje na 500 mil. Nejmenší vnitřní kamenná koule by měla mít poloměr kolem 2 000 mil. Zdroj: Archive.  Článek začíná na str. 470, obrázek je na Plate XI. Fig. 18.

Následovníků měl Halley nespočet. Dutá Země se vynořovala v nejrůznějších souvislostech a jelikož ani dnes není Země stále ještě prozkoumána natolik, že bychom dokázali s jistotou vyloučit možnosti rozsáhlých neprobádaných podzemních prostor, jde o stále živé téma. Mnohé pokusy byly dotahovány téměř až do úspěšné realizace. Například nacisti v roce 1942 na Rujáně pod vedením Dr. Heinze Fischera, zkoušeli vyhledávat nepřátelská plavidla přímo naproti v obloze přes klamnou vidinu nebe. Vše bylo založeno na doktríně Petera Bendera, ideologa nacistiské strany, dle níž je náš svět vnitřním světem duté koule. Ve skutečnosti konkávní zakřivení zemského povrchu se nám zdá jen kombinací nejrůznějších optických klamů jako konvexní. Jen za minulé století je možno jmenovat mnoho těch, jimž nitro Země nezůstalo lhostejné a kteří sem umísťovali kdeco: Edgar Rice Burroughs sem ukryl jinde na povrchu již vyhynulé druhohorní potvory, J. M. Troska sem schoval kapitána Nema a třešničkou na dortu je Neználek na Měsíci, kterážto kniha pajcuje myšlenku dutozemě, jen ji Nikolaj Nosov posunul na vedlejší nebeské těleso.

Bender v představách tvůrců Futuramy. Zdroj: Metalsucks.

Australský geolog S. Warren Carey přišel v roce 1950 s teorií rostoucí Země, dle níž by iluze pohybu tektonických desek mohla být jen důsledkem rozrůstající se dutiny zemské, nebo čehokoliv, co je nám dosud pod povrchem skryto. Na obrázku ukazuje Warren Carey přírůstky své rostoucí Země spolupracovníkům na Tasmánské univerzitě. Něco jako schůzka zelinářů. Zdroj: Daughterofhypatia.

Není možné, aby na tolika rozličných nápadech, náznacích a teoriích nebylo alespoň něco reálného. Uvnitř Země by měl být svět, který je nám zatím nedostupný. Zatím zde ale znamená naději do budoucna, kdy se snad konečně dozvíme pravdu. Není přeci možné něco zavrhnout jen proto, že to zatím nikdo neobjevil, nebo tomu nepřišel na kloub. V posledních několika desetiletích byly objeveny nové možnosti, které nás pobídly k dalšímu bádání. Skupina pod vedením Gerarda O’Neilla v NASA v sedmdesátých letech minulého století pracovala na projektech obyvatelnosti volného prostoru. A kupodivu výsledky jejich práce vyhlížejí velmi podobně, jako teorie o duté Zemi, pokud bychom si chtěli představit svět uvnitř obrovské dutiny velké jako planeta. Uvnitř by měly být postaveny domy, krajina, a také komplikovaným systémem zrcadel přivedeno světlo z nejbližší hvězdy, aby tam nebyla tma. Lidé by se zde mohli mít jako prasata v žitě, pokud by zase nepřišla nějaká vypatlaná skupinka úchylů s tím, že dutozemě je jen jejich a všechny ostatní z ní vystřílejí, aby ji mohli mít jen pro sebe. Tak dalece ale už sociologii dutiny studenti O’Neillovy letní školy neřešili. V sedmdesátých letech bylo vše krásné svěží a radostně nadrogované do budoucnosti.

Umělá dutozemě Geralda O’Neilla volně se vznášící prostorem. Zdroj: NASA.

Vlastně s tím světlem, to je ten zakopaný pes, nebo snad dokonce smrdící kůň, kterého si dosud nikdo vážně nevšiml, protože jsme si na ten zápach už zvykli a nevnímáme jej. Sice nějaké náznaky byly, ale kdeže loňské sněhy a Hitlerovi nacisti s infrapaprsky jsou, že. To světlo, které američtí studenti tak komplikovaně dostávali z hvězd dovnitř umělé dutiny, by tam možná při trochu jiné vnitřní struktuře už dávno bylo, jen jsme se ho zatím nenaučili přivodit uměle. Možná právě proto se zatím nikdo vážně nezabýval možností, že by vnitřní svět uvnitř Země nemusel být jen nesmyslnou chimérou fantastů. Pokud je světlo, je vyhráno. V polárních oblastech Země se odpradávna daří polárním zářím. Svítí to tam žlutomodrozeleně do noci, dlouho nikdo nevěděl, že by to snad mohlo nějak souviset s magnetizmem. A nám stačilo jen trochu poupravit známá fakta a postavit se na ramena těm správným obrům. Polární záře je přeci to vnitřní světlo, které se díky magnetizmu dere ven ze Země a ne naopak. Jak byla komplikovaná cesta poznání souvislosti zemského magnetismu a polárních září. Kolik musel Kristian Olaf Birkeland přizabít svých asistentů, aby na to vše přišel a stejně mu dlouho nikdo nevěřil. A my jsme se rozhodli přijít věci konečně na kloub. Vypravíme se do polárních krajů a dírou v Zemi, kterou dozajista objevíme podle polárních září nad ní, vlezeme do nitra planety. Uvnitř už si budeme vědět rady, co s tím světem, který zatím nemá pána a nikdo jej dosud neprozkoumal a nevyužil. Aldebaran to určitě dokáže. Až přijdeme na to, proč na to zatím nepřišel nikdo jiný, tak dohlédneme, aby se vše uvnitř Země spravedlivě rozdělilo v užitek veškerého lidstva. Možná to bude konečně ten správný kšeft, na který již léta čekáme. Když nevyšel obchod s hvězdami (viz AB SF4/2004), třeba se nám podaří zaregistrovat stavební parcely na celém vnitřním povrchu zeměkoule a staneme se rentiéry s doživotním zajištěním. Třeba bychom pak mohli i něco málo rozdat na skomírající státní rozpočty mnoha evropských sociálních států, kterým se poslední dobou ekonomicky moc nedaří. No ještě si to rozmyslíme, zatím je potřeba navnadit sponzory tučnými zisky z budoucna a pak se uvidí. Termín expedice je již pevně stanoven. Na podzim nadcházejícího roku se vše rozjasní jako záře nad polárním kruhem. Vzhůru do dalších dobrodružství!

Mnohdy jde pouze o hru, ale základem je vždy seriózní vědecký výzkum. Zde se jedná o simulátor cesty do nitra Země, který bude použit při nácviku příští velké expedice sdružení ALDEBARAN GROUP FOR ASTROPHYSICS. No nekupte to za 19,99 USD.

Animace týdne: Rostoucí Země

Odkazy