Jak se ze Země před 700 miliony let stala sněhová koule?  
Geologové z Harvardu tvrdí, že v tom má prsty masivní vulkanismus. Ohnivá katastrofa skončila mrazivým peklem.
Kredit: CC0 Public Domain.
Kredit: CC0 Public Domain.

Asi před 717 miliony let naše planeta zmrzla. Ne jako v nedávné době ledové, kdy se u nás toulal Kopčem se svými kumpány. Země tehdy zmrzla úplně a totálně na kost. Nastalo sturtské zalednění, které trvalo asi 60 milionů let, zřejmě ne vždy se stejnou intenzitou. Pokud by někdo v té době pozoroval Zemi z blízkého vesmíru, nejspíš by mu připomněla gigantickou sněhovou kouli. Tomuto období se nikoliv nadarmo říká Sněhová koule, anglicky Snowball Earth. Otázkou je, proč k tomu všemu došlo. A, pochopitelně, zda k tomu může dojít znovu. Jak to je u zásadních klimatických zvratů v minulosti naší planety obvyklé, i v tomto případě zatím tápeme.

 

Francis Macdonald. Kredit: Harvard.
Francis Macdonald. Kredit: Harvard.

Francis Macdonald a Robin Wordsworth z Harvardu ve studii uveřejněné časopisem Geophysical Research Letters nabízejí novou hypotézu, podle které Zemi zamrazilo extrémně masivní soptění. Jinými slovy, ohnivá katastrofa podle nich nakonec skončila mrazivým peklem. Podle toho, co víme, zabral rozjezd sturtského zalednění pár set tisíc let. A ve stejné době probíhalo velkolepé soptění v oblasti od dnešní Aljašky po Grónsko, v takzvané Franklinově velké magmatické provincii (Franklin large igneous province, Franklin LIP). Je to pouhá souhra okolností? Podle Macdonalda s Wordsworthem stěží.

 

Robin Wordsworth. Kredit: Harvard.
Robin Wordsworth. Kredit: Harvard.

Dnes už v podstatě víme, že vulkanická aktivita, zvláště rozsáhlá, může mít zásadní vliv na klima celé planety. Jak ale mohlo soptění velké magmatické provincie zmrazit Zemi? Macdonald a Wordsworth si nejdřív mysleli, že vznikající čediče mohly reagovat s oxidem uhličitým v atmosféře a postupně ochladit Zemi. Jenomže takové ochlazování by trvalo spíše miliony let. A datování s radioizotopy ukazuje, že se Sněhová koule utvořila rychleji. Proto se Macdonald a Wordsworth zeptali – mohly by aerosoly z Franklinova soptění rychle a dramaticky zmrazit Zemi? A odpověděli si, že ano, za jistých okolností.

 

Exploze sopky Pinatubo, 1991. Kredit: D. Harlow, Wikimedia Commons.
Exploze sopky Pinatubo, 1991. Kredit: D. Harlow, Wikimedia Commons.

Nelze si totiž nevšimnout, že na Zemi čas od času dochází ke zběsilému soptění velkých magmatických provincií. Planeta ale během nich obvykle nezamrzá na kost. V čem se tedy Franklinova velká magmatická provincie liší? Geologické a chemické studie oblasti mezi Aljaškou a Grónskem ukazují, že se tady soptilo skrz sedimenty bohaté na síru. Přitom se do atmosféry mohlo dostat velké množství oxidu siřičitého. A když se oxid siřičitý dostane do horních vrstev atmosféry, tak velmi slušně zablokuje průchod slunečního záření. Viděli jsme to třeba při explozi filipínské sopky Pinatubo v roce 1991. Ta tehdy vyvrhla do atmosféry 10 milionů tun aerosolů sloučenin síry a snížila tím globální teplotu planety asi o jeden stupeň Celsia na jeden rok.


Důležitou roli při startu děsivého sturtského zalednění zřejmě sehrál i kontinentální drift. Franklinova velká magmatická provincie byla totiž před 717 miliony úplně jinde než dnes. Nacházela se v blízkosti rovníku, tedy přesně tam, kde mohly emise oxidu siřičitého nejvíce ochladit planetu. Rovněž záleželo na tom, že tropopauza, tedy rozhraní mezi troposférou a stratosférou, kde je oxid siřičitý nejvíce efektivní v zablokování slunečního záření, byla v tomto období poměrně nízko, a ochlazovací účinek tím mohl být zesílen.


Klíčové mohlo být i to, že soptění Franklinovy velké magmatické provincie určitě nebylo jako výbuch sopky Pinatubo. Před 717 miliony let šlo o vulkány po celé oblasti, jejíž velikost přesahuje 3 tisíce kilometrů. Navíc tyto sopky mohly soptit nikoliv jednorázově, ale dlouhodobě, podobě jako dnešní vulkány na Havaji nebo na Islandu. Macdonald s Wordsworthem tvrdí, že když by takové vulkány soptily třeba po dobu desetiletí, tak by mohly rozvrátit celé pozemské klima. Aerosoly se sírou by přitom nemusely zmrazit celou planetu, Stačilo by, kdyby se díky nim dostal led do kritické zeměpisné šířky, a pak už by led sám o sobě zařídil zbytek. Kritická byla hranice, která odpovídá dnešní poloze Kalifornie. Když se podle badatelů led dostal až tam, Sněhové kouli už nebylo možné zabránit.


Nebyl by to výzkum dávného klimatu, aby po sobě nezanechal víc otázek, než odpovědí. Když takhle dramaticky Sněhová koule začala, jak skončila? Další věc je, že sturtské zalednění nebylo jediné. Před 650 miliony let Země zmrzla do Sněhové koule znovu, v takzvaném marinojském zalednění. To trvalo asi 15 milionů let. Začalo ale stejně, jako sturtské? A skončilo stejně? To zatím vůbec není jasné. Sněhová koule je fascinující, ale ještě rozhodně máme co zkoumat.

Video:  Snowball Earth

Literatura
Harvard SEAS 13. 3. 2017, Geophysical Research Letters online 22. 2. 2017.

 


 

 

SRDEČNĚ VÁS ZVEME

NA PŘEDNÁŠKOVÝ CYKLUS SEMINÁŘE Z

ASTROBIOLOGIE

 

Přednášky volně přístupné veřejnosti se konají od 9. 3. do 4. 5. ve čtvrtek od 15:00 ve Velké paleontologické posluchárně v přízemí budovy PřF UK (viz plánek) na Albertově 6 na Praze 2 (mapa; nejblíže je zastávka Albertov).

 

Představíme si rozličná aktuální témata související s astrobiologií, od evoluce inteligence po způsoby pátrání po životě, české přístroje na kosmických sondách, téma planetární ochrany a více. Budeme se těšit na Vaši účast!

 

23. 3. 2017

Matyáš Šanda: Projekt Hydronaut a simulace kosmických misí

30. 3. 2017

Vladimír Kopecký: Co je zač Ramanova spektroskopie a jak pomáhá v meziplanetárním výzkumu

6. 4. 2017

Michaela Káňová: Terestrické exoplanety – co o nich může říci geofyzika?

13. 4. 2017

Anton Markoš: Hranice živého a neživého aneb Počátky života

20. 4. 2017

Michal Švanda: Červený trpaslík lepší modrého obra aneb Které typy hvězd jsou životu příznivé a které ne

27. 4. 2017

účast organizátorského týmu na Academia Film Olomouc – seminář se nekoná

4. 5. 2017

Antonín Knížek: Počátky chemické abiogenese – vznik organických látek na rané Zemi, ve vesmíru a vůbec

Autor: Stanislav Mihulka
Datum: 17.03.2017
Tisk článku

Kvarteto Auta snů -
Knihy.ABZ.cz
 
 
cena původní: 29 Kč
cena: 23 Kč
Kvarteto Auta snů

Související články:

Země v období sněhové koule zamrzala až k rovníku     Autor: Stanislav Mihulka (19.03.2010)
Nejstarší fosilie z dob před posledním globálním zaledněním     Autor: Dagmar Gregorová (19.08.2010)



Diskuze:

život na snehovej guli

Martin Smatana,2017-03-17 17:44:16

Vychádza mi z toho jediné - ak aj na vtedajších kontinentoch bol nejaký život, toto nemal šancu prežiť. Jedine v nejakých teplých prameňoch vyvierajúcich na povrch mohli prežiť sinice a riasy, prípade iná nám zatiaľ neznáma háveď. Bez svetla by sinice a riasy neprežili.

Odpovědět


Re: život na snehovej guli

Alexandr Kostka,2017-03-17 21:37:32

Ehm bez světla. No třeba dnes známe bakterie, které žijí v hlubokomořských příkopech okolo sopouchů a vůbec nepotřebují světlo. A když jsme u toho, tak ani kyslík. Ano, naprostá většina živého tehdy vymřela. Přežilo jen to, co bylo schopné žít při skoro tmě a -50C. A o pár let později to obsadilo veškeré prostory kde dřív žijící organismy vymřely.

Odpovědět


Re: Re: život na snehovej guli

Martin Smatana,2017-03-17 22:00:48

Ja som písal o živote na pevnine, nie o morskom živote :-P
Ale inak súhlasím s prežívaním v hlbokomorskej tme pri sopúchoch s horúcou vodou. Len si myslím, že pri -50˚C asi žiadny organizmus nebude schopný prevádzkovať metabolizmus.

Odpovědět


Re: Re: Re: život na snehovej guli

Alexandr Kostka,2017-03-19 08:11:29

Třeba těmto by takové prostředí (natož poblíž aktivního vulkánu) asi docela vyhovovalo. http://www.rozhlas.cz/leonardo/technika/_zprava/bakterie-ktere-dychaji-zelezo--1619790
A teď ten článek nenajdu, ale existují a nedávno byli popsáni miláčkové, kteří se živí rovnou energií jaderného rozpadu v okolní hornině. Žije to kilometr pod zemí a podmínky nahoře jsou jim naprosto jedno. Dokonce i kdyby nebyla atmosféra, tak se jich to netýká atd. A to, že je průměrná teplota XY také není tak stoprocentní údaj. Máte místa, kterých se to netýká. Pokud bylo ochlazení způsobeno vulkány, tak určitě existovalo dost míst jako je dnes Yellowstone nebo třeba Island, kde by přežívaly i daleko normálnější organismy. Bakterie, řasy, obecně velmi malé a rychle se množící formy života.

PS: nebylo náhodou něco jako lišejník nalezeno úlomku meteoritu? V otevřeném kosmu jsou podmínky pro život ještě o dost horší než jen trochu tma a zima.

Odpovědět


Re: život na snehovej guli

Pavel A1,2017-03-18 09:20:35

Jestli vás to uklidní, tak tenkrát na kontinentech nemělo co vymřít. První doklady něčeho živého z kontinentů jsou až o tři sta miliónů let mladší

Odpovědět


Re: Re: život na snehovej guli

Martin Smatana,2017-03-18 10:54:58

Ja viem, najstarší zatiaľ objavený je sibírsky Aldanophyton. Ale ukrátili ste ho o nejakých 100 miliónov rokov, nálezy sú datované na 500 miliónov rokov :D
Ale môžeme si byť istí, že mikroskopické sinice a riasy rástli na pevnine na vlhkých miestach takmer ihneď po svojom vzniku, len dôkazy zatiaľ nemáme.

Odpovědět

Súvis zaladnení

Tomáš Habala,2017-03-17 08:19:56

To prvé zaladnenie podľa článku trvalo od -717 mil rokov do -657 mil rokov, druhé trvalo od -650 mil rokov do -635 mil rokov. Ja by som povedal, že to bolo jedno zaladnenie, so 7 mil prerušením. Teda že to bolo vyvolané tým istým efektom, ktorý trval.

Rozmrazenie by som navrhoval, že sopky pokryli výraznú časť Zeme čiernym popolom a tým sa zmenila odrazivosť povrchu.

Odpovědět


Re: Súvis zaladnení

Jarda Votruba,2017-03-17 09:40:38

jsem jen amatér, nicméně s Vámi souhlasím, že šlo o jedno zalednění. Co se týče zmrznutí, tam bych to spíše viděl na pokles sluneční aktivity. A nebo celá sluneční soustava prolétala mrakem nějakého sajrajtu, který omezil dopad slunečních paprsků.
Romrznutí mohlo být díky slunci, stejně jako díky sopkám. Ale ty by se měly projevit nějakou vrstvou ( stejně jako asteroid co to zaříz dinosaurům), kdežto po slunci nezbyde nic.

Odpovědět


Re: Re: Súvis zaladnení

Pavel Brož,2017-03-17 14:09:21

Ten sajrajt asi moc nehrozí, pokud by to měl být typický mezihvězdný plyn a prach, tak s tím si sluneční vítr snadno poradí, heliopauza, kde se vyrovnávají síly mezihvězdného prostředí a slunečního větru, je až za hranicí Pluta. Po těch sopkách v případě sněhové koule taky nic nezbyde, ten vynesený materiál se usadí na ledu, který roztaje, spláchne se do oceánů a tam se rozmíchá, to není jako na iridium bohatá vrtstva na K-T rozhraní. Navíc K-T vrstva je více než desetkrát mladší, identifikovat tutéž, pokud by nastala v době před 700 milióny let, by byl o dost těžší úkol i v případě, že by žádná sněhová koule nenastala.

Odpovědět


Re: Re: Re: Súvis zaladnení

Stanislav Florian,2017-03-17 19:56:35

Sopečná činnost měla vždy tendenci vytvářet období silné vulkanické činnosti ( prvohory -jako sopky vznikla Šumava a Novohradské hory, pak už bylo sopek u nás méně.)Vymírání před 250 miliony let patrně způsobily sopky na Sibiři. Před 65 miliony let klima ovlivnily sopky v Indii ( Dekanské trapy). I jemný sirný aerosol se během nejvýše desítek let usadí, vulkanická činnost by musela být prakticky nepřetržitá dlouhou dobu.
Jestliže supervulkány a magmatické krby jsou schopny protavit zemskou kůru, pak je naděje, že protaví i vrstvu ledovce. Láva v kombinaci s ledem a vodou vede parně ke vzniku horkého prachu, který pokryje led. Yellowstone je schopen pokrýt třetinu USA.
Tím jsem chtěl naznačit, že sopky mohou být i příčinou roztání Země jako sněhové koule.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Súvis zaladnení

Pavel Brož,2017-03-17 21:51:21

Tam není spor o tom, že by sopky nemohly být důvodem roztátí Země ze stadia sněhové koule, sopky jsou naopak nejpravděpodobnější kandidát, bez ohledu na to, jakým způsobem stadium sněhové koule vzniklo. Kromě v článku uvedené možnosti totiž stadium sněhové koule vychází také jako logický důsledek rozvoje sinic, které za více než miliardu let od svého vzniku mohly nejenom proměnit původní bezkyslíkatou atmosféru v atmosféru kyslíkatou, ale také za tu dlouhou dobu mohly úspěšně zredukovat množství CO2 v atmosféře, což samo o sobě mohlo k aspoň částečnému zalednění vést. Uhlík z atmosféry byl totiž za ty stamilióny let pohřbíván na dnech oceánů, sice byl současně do atmosféry vypouštěn sopkami, nicméně pokud by to sinice se svým rozvojem v nějaké etapě "přeťáply", tak mohlo být na problém zaděláno.

Po zalednění do stadia sněhové koule logicky o několik řádů klesla spotřeba uhlíku z atmosféry sinicemi, a protože sebesilnější ledová přikrývka nemůže zastavit vulkanickou činnost, ta nadále probíhala, CO2 se v atmosféře opět koncentroval, takže i bez jakýchkoliv jiných vlivů by ty sopky samy o sobě zvládly tu Zemi opět roztát, a to i kdyby sopečná činnost probíhala standardním tempem, ne jako když se vytvářely Sibiřské nebo mnohem později Dekánské trapy. Jinými slovy, stadium sněhové koule je za předpokladu stále probíhající vulkanické činnosti stadiem vždy jenom přechodným, byť může trvat po geologicky významnou dobu.

Tam byl spor pouze o to, jestli by po těch sopkách vzhledem k celosvětovému zalednění (odhaduje se, že vrstva ledu mohla být i několik kilometrů silná) zbyly nějaké nalezitelné vrstvy. Vzhledem k těm podmínkám může být nalezení takové usvědčující vrstvy problém. V principu by to ale v těch bývalých dnech šelfových moří, jako je třeba Barrandien, jít mohlo. Bylo by to ale mnohem obtížnější, než identifikace K-T vrstvy, která se navíc dá výborně identifikovat i podle abnormálnímu výskytu iridia, prvku hojného na meteoritech, který ale na Zemi spolu s železem, niklem a mnoha dalšími kovy protekl v pradávných dobách žhavého mládí Země do jejího jádra, zatímco na povrchu ho zbylo velice málo. Samozřejmě, pokud by mělo jít o rozsáhlou vulkanickou činnost, jako byla ta, která vedla ke vzniku Sibiřských a Dekánských trapů, tak po takové zůstanou dochovány rozsáhlé plochy hornin sopečného původu. Pokud by ale stadium sněhové koule skončilo díky standardní sopečné činnosti probíhající po dlouhou dobu, tak po takové by se asi nic moc nenašlo.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Súvis zaladnení

Stanislav Florian,2017-03-18 13:56:09

Píšete :" stadium sněhové koule vychází také jako logický důsledek rozvoje sinic, které za více než miliardu let od svého vzniku mohly nejenom proměnit původní bezkyslíkatou atmosféru v atmosféru kyslíkatou, ale také za tu dlouhou dobu mohly úspěšně zredukovat množství CO2 v atmosféře, což samo o sobě mohlo k aspoň částečnému zalednění vést."
https://en.wikipedia.org/wiki/Cryogenian
tabulka ukazuje, že před 720 -635 mil.lety byla průměrná konc. O2 asi 12 % .
https://cs.wikipedia.org/wiki/Atmosf%C3%A9ra_Zem%C4%9B
"Procentní obsah kyslíku v atmosféře před miliony let. Podle některých výzkumů byl podíl kyslíku před 800 miliony lety menší než 0,1 %.[1]"
https://en.wikipedia.org/wiki/Geological_history_of_oxygen#/media/File:Oxygenation-atm-2.svg
https://cs.wikipedia.org/wiki/Atmosf%C3%A9ra_Zem%C4%9B#/media/File:Oxygen_atmosphere.png
http://faculty.washington.edu/hueyrb/pdfs/PermianExtinctions.pdf
ukazuje nárůst kyslíku ( Carbon/Pernm ) až k 30 % a obrovský pokles CO2 nevedl k zalednění typu sněhové koule.
http://digilib.k.utb.cz/bitstream/handle/10563/17331/dole%C5%BEalov%C3%A1_2011_bp.pdf?sequence=1
Úlohu sinic detailně neznám, ale zdá se, že exploze fotosyntézy byla před 300 miliony let.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Re: Súvis zaladnení

Pavel Brož,2017-03-18 15:09:21

Ale tam nejde o množství kyslíku v atmosféře, tam jde v prvé řadě o množství skleníkových plynů typu CO2, metanu a vodních par. Intenzita fotosyntézy nemusela být nijak rekordní, ale probíhala po více než dvě a půl miliardy let před Cryogenem. Navíc kyslík vytvářený sinicemi se během prvních více než miliardy let nehromadil v atmosféře, ale slučoval se s do té doby neokysličenými minerály za vzniku oxidů, které dnes tvoří většinu zemské kůry. Teprve poté, co došlo k jejich saturaci, začal se vytvářený kyslík hromadit v atmosféře. Jinými slovy fakt, že na začátku Cryogenu bylo v atmosféře pouhých 12% O2 nevypovídá o relativní intenzitě tehdejší fotosyntézy vůbec nic.

Dalším faktorem je odlišné složení tehdejší atmosféry. Je zajímavé, že přestože atmosféra Země obsahovala v době vzniku sinic (tedy před cca 3,5 miliardami let) prakticky samé skleníkové plyny typu metan a podobné, tak nedošlo ke vzniku tzv. pádivého oteplování jako na Venuši. Výkon Slunce byl v té době citelně slabší než dnes, sluníčko se totiž teprve postupně rozehřívalo. To, že nedošlo k výraznému přehřátí celé planety na teploty dejme tomu sto a více stupňů Celsia víme zcela bezpečně právě díky existenci sinic, které se za ty miliardy let prakticky nezměnily a tak vysoké teploty by je vyhubily. Zkrátka řečeno, ta rovnováha mezi příjmem a výdejem tepla byla tehdy postavena na výrazně odlišných koncentracích, než dnes. Sluníčko zářilo méně, ale postupně se rozehřívalo, skleníkových plynů bylo zpočátku přehršle, ale postupně ubývaly díky rozvíjejícím se sinicím. Že tato homeostáze vydržela více než dvě a půl miliardy let ještě před Cryogenem je takový trochu malý zázrak, díky němuž dnes žijeme. Tak jako tak případné zrychlení rozvoje sinic mohlo tuto teplotní rovnováhu snadno vychýlit ve stav umožňující vznik sněhové koule.

Mimochodem, dnes máme tendence si představovat, že ta doba ještě před Cryogenem bylo období celkem monotónního vývoje složení atmosféry a globální teploty. Ve skutečnosti pouze nemáme dostatečně spolehlivé a dostatečně "časově husté" doklady o obou. Úplně klidně tam mohlo docházet k divokým oscilacím, ostatně za posledních 500 miliónů let, kdy těch spolehlivých záznamů máme nesrovnatelně více, přesně takovéto výrazné oscilace vidíme. Cryogen zdaleko nemusel být prvním obdobím sněhové koule, je pouze prvním takovým obdobím, o kterém máme aspoň nějaké geologické záznamy, jako jsou právě ty přemístěné obří kameny, které prokazatelně procestovaly tisíce kilometrů od místa svého původu, než skončily v sedimentech tropických moří.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Súvis zaladnení

Stanislav Florian,2017-03-18 19:44:20

Sinice tu byly miliardy let a jsou tu. To že za miliardy let nesžraly sinice skoro všechen CO2 ( nebyla sněhová koule ) má nějaký důvod.
1) dekompozice fotosyntetického materiálu.
2) narušení podmínek života sinic nadporukcí v povrchových vodách. ( Dnes je nedostatkovým prvkem života v mořích železo, pomáhá i písek ze Sahary).
https://cs.wikipedia.org/wiki/Doba_ledov%C3%A1#Ledov.C3.A9_doby_v_hlub.C5.A1.C3.AD_minulosti_Zem.C4.9B
"Ve velmi starých horninách z doby před 700 miliony let jsou nacházeny ledovcové uloženiny a to i z oblastí, které se tehdy nacházely v blízkosti rovníku. Rozšíření těchto uloženin bylo tak rozsáhlé, že jejich interpretace vedla ke vzniku tzv. teorie Země - sněhová koule. Předpokládalo se, že průměrná teplota povrchu Země byla hluboko pod bodem mrazu a celou planetu měly pokrývat kontinentální ledovce a vrstva mořského zalednění. Ukázalo se ale, že zalednění přesto nemohlo být tak úplné, jelikož život by v takových podmínkách přežil jen stěží. Tato extrémní teorie tak byla revidována a podle současného stavu vědění se zdá, že kolem rovníku přece jen existoval pás volného oceánu, ve kterém život přežil. Náhlý konec této gigantické ledové doby nejspíše stál za populační explozí tzv. ediakarské fauny, tedy rozšířením mnohobuněčných živočichů, a pozdější prudké rozšíření fauny kambrické"
Oceány jsou staré asi 3,8-3,9 miliardy, rozhodující pro skleníkový jev jsou vodní páry ( dnes asi 2/3 skleníkového efektu) a povrch oceánu byl v minulosti na % k pevnině větší jak dnes--> méně suchých částí atmosféry typu Sahara. Takže vlivů bylo mnoho a sinice jen jeden z nich. Kdyby byly rozhodující, stalo by se to znovu. Což sice nevvíme, ale stajně tak nelze z ničeho očekávat, že sněhové koule vlivem bujné fotosyntézy ( která moc bujná nebyla) byly v minulosti vícekrát.
Souhlasím, že rozumná data třeba o teplotě jsou od kambria, snad část prekambria.
http://www.gweb.cz/dotazy/d-315/

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Re: Súvis zaladnení

Pavel Brož,2017-03-18 20:55:07

Naopak, sinice si tento kousek s eliminací skleníkových plynů (vyjma vodních par) ještě před Cryogenem vyzkoušely. Přesně ten článek, na který odkazujete: https://cs.wikipedia.org/wiki/Doba_ledov%C3%A1#Ledov.C3.A9_doby_v_hlub.C5.A1.C3.AD_minulosti_Zem.C4.9B popisuje, že ještě před Cryogenem je zdokladované Hurónské zalednění: https://en.wikipedia.org/wiki/Huronian_glaciation z dob před 2,4-2,1 miliardami let. Za jeho příčinu je považováno to, že cyanobakterie (česky sinice) svou produkcí kyslíku způsobily oxidaci metanu na CO2, který se následně rozpouštěl v oceánech, díky čemuž se původní tlustá metanová atmosféra ztenčila, tím i ztratila část své tepelně izolační kapacity, a tím i způsobila vznik hurónské ledové doby, jejíž trvání se odhaduje na rekordních až 300 miliónů let.

Mimochodem, začátek období Cryogenu je na rozdíl od ostatních geologických období definováno nikoliv nějakou konkrétní geologickou změnou typu nástup nějakých fosilií nebo usazenin nebo naopak jejich vymizení, ale dohodou. Původně se začátek Cryogenu stanovil na dobu před 850 milióny let, později byl redefinován na 720 miliónů let. Toto "stanovení dohodou" koresponduje s tím, jak špatně a nepřesně se takto vzdálené epochy datují. I díky tomu je dnes prakticky nemožné odhalit období ledových koulí před Cryogenem, pokud by trvaly řádově třeba jen deset či méně miliónů let, protože za tak "krátkou" dobu by se nemohly vytvořit až tak rozsáhlé uloženiny, které by měly rozumnou šanci přežít následné stamilióny let do dneška v takovém stavu, aby poté mohly být jednoznačně identifikovány. Proto dnes můžeme odhalit ledové doby nebo dokonce i stadia ledové koule pouze tehdy, pokud by trvaly opravdu velice dlouho. A proto také dnes neumíme s jistotou říct, jestli hurónská doba ledová opravdu trvala v kuse těch 300 miliónů let, anebo jestli se jednalo pouze o 300 miliónů let dlouhé období, ve kterém se často vyskytovaly ledové doby trvající třeba jen desítky miliónů let se srovnatelně dlouho trvajícími dobami meziledovými.

Co se týče té údajné revize, že zalednění nemohlo být úplné, protože by nemohl přežít život. Naopak, výzkumy z posledních let s pozorováním některých kmenů sinic žijicích uvnitř ledu v alpských ledovcích ukazují, že sinice mohly přežít i bez přítomnosti tekuté vody. Ona ostatně vždycky nějaká tekutá voda existovala ve formě termálních pramenů, jaké existují dodnes např. na Islandu i jinde, není tedy důvod si myslet, že by život nepřežil, pokud by neexistoval pruh volného oceánu kolem rovníku. Naopak hypotéza existence takového pruhu volného oceánu kolem rovníku nemá dnes naprosto žádné opodstatnění, a v současné době není žádným geologickým důkazem doložitelná.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Súvis zaladnení

Stanislav Florian,2017-03-18 22:02:02

No, jo, díky, udělal jsem zmatečný vstup. Byly 4 velké doby ledové atd. 1. velká doba ledová před 2,3 miliardou let je uváděna v geologii. Název huronská doba ledová jsme neslyšel a není ani jako heslo Wiki vytvořen.
Také jsem viděl pořad Prima Zoom, kde cyanobakterie byly jako nezbytný počátek změn na Zemi vedoucí k složitému životu.
Takže bez nich bychom tu nebyli atd. Budu tedy souhlasit s Vámi, možná jinak by mohl vzniknout superskleník jako na Venuši nebo trvalá sněhová koule.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Re: Súvis zaladnení

Pavel Brož,2017-03-18 22:28:50

On ten život má potenciál k obojímu, ke stabilizaci klimatu i k jeho destabilizaci. Je docela dobře možné, že bez vzniku sinic by tady nadále přežívala tlustá metanová atmosféra, která by spolu s rostoucím výkonem Slunce časem nevyhnutelně vedla k teplotám jako na Venuši. Na druhé straně, pokud sinice opravdu způsobily stadium sněhové koule, tak dostaly existenci života na samotnou hranu.

Možná že není největší umění, aby život někde vzniknul, možná je mnohem větší umění, aby sám sebe ve svých počátcích nezahubil. Anebo, což se dnes také velice často skloňuje, je naopak nezbytné, aby život sám sebe na nějakou takovou hranu nejprve dovedl, aby příslušnou extrémně drastickou selekcí podnítil vznik kooperujících buněk vedoucích k mnohobuněčnému životu. Alternativou by totiž mohla být planeta plná jednobuněčného slizu a la Lemova Solaris. Ostatně v tomto stadiu si život na naší planetě pohodlně lebedil skoro tři miliardy let, než po skončení Cryogenu začala Ediakara a první doložené mnohobuněčné organismy. Mnohobuněčný život je šestkrát mladší než život jednobuněčný, a pokud ten jednobuněčný existoval tak strašně dlouho, tak není vůbec nijak nepředstavitelné, že by v jednobuněčném stadiu existoval dodnes, pokud by nenastalo nějaké opravdu drastické kataklyzma typu stadia sněhové koule.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Súvis zaladnení

Stanislav Florian,2017-03-19 09:54:16

Vcelku souhlasím, i když příspěvek cyanobakterií k 1. době ledové před 2,3- 2,5 miliardami let moc nechápu. Nenašel jsem nic moc rozumného :

Před 2,4 miliardami let uvádí geolog a klimatolog prof. Kutílek tzv. kyslíkový šok, kdy život závislý na kyslíku vyhynul a zůstaly jen anaerobní organismy.
http://www.pocasicz.cz/aktuality-o-pocasi/aktuality-471/vznik-a-vyvoj-atmosfery-planety-zeme-i-858
"Pravděpodobná odrazivost Země při vzniku atmosféry byla rovna hodnoty odrazivosti Měsíce. Podle této hodnoty by byla průměrná teplota naší planety BEZ atmosféry 5 °C (dnes 14 °C). Při této teplotě už mohlo docházet ke kondenzaci vodní páry, což přispělo ke vzniku hydrosféry. Srážky byly silně okyseleny přítomnými kyselými párami uvolněnými z vulkanických reakcí....
První atmosféra byla velmi tenká, což mělo za následek vyrovnanost mezi teplem přijatým od Slunce a teplem vyzářeným dlouhovlnným zářením Země. To znamená, že teplo přijaté od Slunce Země vyzářila zpět a nedokázala se ohřát.
Od vzniku zemské kůry do její dnešní plné podoby se celkově uvolnilo až 2,85∙10^20 kg těchto plynů. Tato hodnota by hmotnost dnešní atmosféry překročila asi 54x. ........"

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Súvis zaladnení

Pavel Brož,2017-03-19 12:14:33

Co se týče tloušťky atmosféry v geologických dobách před dvěmi až třemi milardami let, tak tam jsou všechny dnešní odhady silně modelově podmíněné. Roli tam hraje např. i tehdejší teplota Země, nikdo netuší, jak hodně intenzivní mohla být sopečná činnost, která tehdejší atmosféru přikrmovala. Tak např. ve Vámi zmíněném odkazu prof. Kutílek píše, že "Většina vědců se přiklání k teorii, že Země byla chladným tělesem, které nikdy nedosáhlo úplného roztavení". To považuji za naprostý omyl, ledaže bychom zavrhli teorii vzniku Měsíce srážkou Teii a původní Země. Při této srážce před cca 4,5 miliardami let se totiž nevyhnutelně uvolnilo tak obrovké množství energie, že spolehlivě postačovalo na dokonalé přetavení obou těles, posrážkové Země i nově formovaného Měsíce, a stejně tak v následujících miliónech let zbytky tohoto gigantického impaktu padaly zpět na obě tělesa a tím je opět zahřívaly na několik tisíc stupňů Celsia (při samotném impaktu to bylo až deset tisíc stupňů Celsia). Představa, že by Země tuto srážku přestála, aniž by dosáhla úplného roztavení, je prostě čirá fantasy. Kutílkovu větu bych proto akceptoval maximálně v následující modifikaci, pokud vůbec: "Většina z té dnes minoritní části vědců, která odmítá teorii vzniku Měsíce gigantickým impaktem s Teiou, se přiklání k teorii, že Země byla chladným tělesem, které nikdy nedosáhlo úplného roztavení". O teorii vzniku Měsíce impaktem Teii s původní Zemí viz např. zde:

https://en.wikipedia.org/wiki/Origin_of_the_Moon

Kromě této prvotní katastrofické události (nicméně pro pozdější život s pozitivním efektem, jelikož přítomnost tak těžkého satelitu Země výborně stabilizuje její rotační osu, čímž se minimalizují klimatická kataklyzmata v důsledku jejího častého přetáčení) si Země procházela extrémně žhavým obdobím také v období pozdního těžkého bombardování, které mělo probíhat v období před 4,1 až 3,8 miliardami let. Srovnáním velikosti a četností kráterů na Měsíci pocházejících z tohoto období se došlo k odhadu, že v té době vzniklo na Zemi:

- více než 22000 kráterů s průměrem přes 20 km
- zhruba 40 kráterů s průměrem přes 1000 km
- několik kráterů s průměrem přes 5000 km

blíže viz zde: https://en.wikipedia.org/wiki/Late_Heavy_Bombardment

Tedy i když bychom opomněli teorii vzniku Měsíce, pozdní těžké bombardování (způsobené možná migrací planet Uranu a Neptunu, která mohla destabilizovat tělesa v Kuiperově pásu) samo o sobě zařídilo, že vznikající kůra Země se velice často přetavovala. Lze dneska najít velice ojediněle i minerály starší, než je období pozdního těžkého bombardování, ale ty se pravděpodobně uchovaly pouze z naprosté menšiny povrchu Země, který nebyl v té době přetaven buďto v důsledku přímých impaktů, nebo sekundárně po pádu horniny vyvržené těmito impakty zpět na Zemi. Mnohem pozdější Chicxulubský impakt, který vyhladil dinosaury, způsobil kráter o průměru pouze 180 km a přemístil odhadem až 200 tisíc krychlových kilometrů sedimentů, přičemž vzniklé lávové jezero vychládalo statisíce let. Důsledky impaktu, který by způsobil kráter o průměru 5000 km, si dnes vůbec neumíme představit.

Dalším faktorem byla naprosto neznámá intenzita tehdejší sopečné činnosti. Po zformování Země a Měsíce si tato dvě tělesa byla mnohem blíže než dnes, což v prvotních oceánech zformovaných po skončení pozdního těžkého bombardování způsobovalo odhadem až několik kilometrů vysoké slapové vlny, které navíc přicházely co tři hodiny, protože oběžná doba Země byla zpočátku kolem šesti hodin, načež se v následujících miliardách let zpomalovala souběžně s tím, jak se Měsíc vzdaloval od Země. Tyto obrovské slapové síly se samozřejmě neomezovaly pouze na přesuny vodních mas, ale výrazně deformovaly celé těleso Země. Dnes se Země deformuje působením slapových sil o pouhých cca osmdesát centimetrů, ale v dobách jejího mládí to bylo o několik řádů více, což samozřejmě nemohlo zůstat bez následků na intenzitu vulkanické činnosti.

Samozřejmě otázka také je, jakou rychlostí se původní atmosféra zbavovala lehkých plynů jejich ztrácením do kosmického prostoru. Relativně rychle přišla o vodík, nicméně otázka je, jak rychle stejným způsobem přicházela o těžší plyny typu amoniak a metan - tato otázka je spojená právě s intenzitou jejich uvolňování do atmosféry.

Z těchto všech důvodů uvedených výše si dnes nelze udělat definitivní představu o tloušťce původní atmosféry složené z metanu, amoniaku a podobných plynů. Nelze zjistit, jestli původní metanová atmosféra byla tenká, protože se metan uvolňoval pomaleji, než se ztrácel do kosmu, nebo jestli byla naopak tlustá, protože se uvolňoval rychleji. Klíčovým bodem v těchto úvahách je především otázka intenzity tehdejší sopečné činnosti. To je právě ta neznámá, kterou nevíme.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Súvis zaladnení

Stanislav Florian,2017-03-19 13:47:29

https://cs.wikipedia.org/wiki/Teorie_velk%C3%A9ho_impaktu
"Přiblížení obou protoplanet způsobilo rozžhavení obou plášťů těles V MÍSTĚ STŘETU a tento materiál vytvořil kolem Země prstenec, ze kterého vznikl Měsíc. "
Nemyslím, že by Země byla plně rozžhavena po srážce. Mnoho energie se odneslo i v drobných částech do okolí Země, z čehož se zformoval Měsíc.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Súvis zaladnení

Pavel Brož,2017-03-19 18:36:24

Naopak, po srážce s Teiou byla Země nade všechnu pochybnost úplně rozžhavena. Dá se to doložit čistě jen na základě energetické bilance po splynutí dvou sférických těles do tělesa jediného, a to dokonce i v případě, že uvažujeme nulovou kinetickou energii obou těles, tzn. když jako počáteční stav vezmeme, že ta dvě tělesa jsou v klidu postavena těsně vedle sebe, a porovnáme jejich vnitřní gravitační potenciální energii s vnitřní gravitační potenciální energií výsledného sférického tělesa, vzniklého jejich splynutím.

Vnitřní gravitační potenciální energie U tělesa o hustotě ro a poloměru R je dána vztahem:

U = -(16/15) k pi^2 ro^2 R^5

kde k=6,674*10^-11 m^3 kg^-1 s^-2 je Newtonova gravitační konstanta a pi je Ludolfovo číslo. Tento vztah lze odvodit jednoduchou integrací ze vztahu pro potenciální energii v gravitačním poli sférického tělesa.

Jako jedno z těch počátečních těles Teiu s odhadovaným poloměrem 3000 km, jako druhé těleso předsrážkovou Zemi (kterou si můžeme pracovně nazvat Gaia). Materiál, z něhož se utvořil Měsíc, pro jednoduchost zanedbejme, stejně tvoří jen necelou osmdesátinu hmotnosti Země, stejně tak jako materiál ztracený po srážce ve vesmíru, uděláme tím rozhodně menší chybu a opačného znaménka, než zanedbání kinetické energie srážky. Pokud předpokládáme stejnou hustotu Země a Teii, vyjde nám za uvedeného zjednodušení pro vztah jejich poloměrů:

RZ^3 = RG^3 + RT^3

kde RZ, RG a RT jsou poloměry Země, Gaii a Teii. Pro rozdíl vnitřní potenciální energie výsledné Země a součtu potenciálních energií Gaii a Teii tedy dostaneme:

delta_U = -(16/15) k pi^2 ro^2 (RZ^5-RG^5-RT^5)

Nyní stačí dosadit poloměry těles a jejich hustotu. Za RZ dosaďme dnešní poloměr RZ=6371 km, za RT předpokládanou hodnotu 3000 km, pro RG nám pak ze vztahu výše vyjde 6141 km. Hustotu zvolme jako hustotu Země, tedy 5514 kg m^-3. Vyjde nám:

delta_U = - 3,246*10^31 J

Tato energie se tedy uspoří pouhým přeuspořádáním dvou sférických těles do jednoho sférického tělesa vzniklého jejich splynutím, a to i tehdy, když naprosto ignorujeme gigantickou kinetickou energii té srážky. Tato energie se tedy nevyhnutelně změní v teplo čistě jen v důsledku toho, že výsledný tvar jediné sféry je energeticky výrazně efektivnější než původní dvě sféry. Pokud tuto energii přepočteme na kilogram hmotnosti Země - hmotnost MZ Země je 5,972*10^24 kg - dostáváme:

delta_U/MZ = 5,436*10^6 J kg^-1

Nyní je otázka, o kolik stupňů Celsia tato energie v průměru ohřeje Zemi. To je otázka na průměrnou střední měrnou tepelnou kapacitu Země, kde si můžeme tipovat, nicméně řádově to výsledek neovlivní. Pokud bychom vzali např. měrnou tepelnou kapacitu křemíku c=703 J kg^-1 K^-1, dostaneme průměrné zvýšení teploty o 7733 stupňů Celsia (pokud bychom brali měrnou tepelnou kapacitu železa, která je jen 450 K kg^-1 K^-1, dostali bychom dokonce průměrné teplotní zvýšení o 12080 stupňů Celsia).

Upozorňuji, že toto teplotní zvýšení je průměrováno na celý objem Země, nejen na jeho plášť. Tzn. že i pokud bychom energii uvolněnou pouze díky energeticky výhodnějšímu přeuspořádání dvou původních sfér Teii a Gaii do jediné výsledné sféry Země rozpočetli na kompletně celou hmotnost Země včetně jejího jádra, dostáváme průměrné zvýšení teploty celého objemu Země o řádově tisíce stupňů Celsia.

Samozřejmě jsme zanedbali cca osmdesátinu hmotnosti Země, ze které se vytvořil Měsíc, a možná srovnatelnou část hmoty, která po srážce odletěla do kosmu. Na druhou stranu jsme ale zanedbali také gigantickou kinetickou energii srážky, která by přispěla opačým znaménkem, tedy by tu energii ještě zvýšila.

Skutečnost, že se pouhým přeuspořádáním takhle velkých těles uvolní tolik tepla by nás neměla překvapit, protože koneckonců pokud je planeta dost velká na to, aby se z původní neforemné hroudy vesmírných šutrů přetavila do podoby planety s tekutým jádrem, tak na to prostě ta gravitace v těchto měřítkách musí mít patřičnou sílu, která dokáže rozdrtit i ten sebepevnější kámen a přeměnit ho na tekutou lávu.

No ale abych Vás nenechal odkázaného pouze na mé numerické odhady, podobný závěr naleznete i zde:

https://en.wikipedia.org/wiki/Giant-impact_hypothesis

konkrétně ve větě:

"The energy of such a giant impact is predicted to have heated Earth to produce a global "ocean" of magma, ..."

volně přeloženo:

"Predikovaná energie takového gigantického impaktu by rozžhavila Zemi a vytvořila globální "oceán" magmatu, ..."

Každopádně představa, že by Země takovou srážku přestála s pouhým "částečným" roztavením je naprosto neudržitelná. Koneckonců už jenom proto, že ona srážkou "vykousnutá" část Země se musela zase zacelit a obnovit se opětovný sférický tvar Země, a to by bez přetavení pláště nebylo možné. Opět je možné udělat analogickou úvahu, kdy vezmete původní sférický tvar, a nějakým způsobem z něj nějakou kosmickou lžící ukrojíte materiál na tvorbu Měsíce. Opět Vám vyjde, že při následném zakulacení se uvolní ohromné množství energie.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Súvis zaladnení

Stanislav Florian,2017-03-19 22:57:04

Země jako celek
prvek železo kyslík křemík hořčík nikl vápník hliník
podíl v % 34,1 28,2 17,2 15,9 1,6 1,6 1,5
Takže 45 % složení země je křemík + kyslík, čili v podstatě SiO2. ( měrná tepelná kapacita SiO2 je asi 0,74 kJ/K.kg, zdá se, že s tím křemenem počítáte při 0,71 kJ/kg.K). Vámi uvedený křemík má mol. tep. kapacitu =19,8 J/mol.K =1,4 J/g.K = 1,4 kJ/kg.K. Křemen taje asi při 1700 °C, zhruba na 1 kg taveniny je třeba 0,74*1700=1258 kJ.
https://en.wikipedia.org/wiki/Giant-impact_hypothesis
"Podobný přístup měl kanadský astronom Alastair G. W. Cameron a americký astronom William R. Ward, který navrhl, že Měsíc byl vytvořen tangenciální dopadu na Zemi tělesa o velikosti Marsu. Předpokládá se, že většina vnějších silikátů vlastnostech druhého těla se vypaří, zatímco kovové jádro ne. Z tohoto důvodu, většina z kolizní materiálu poslal na oběžnou dráhu by se skládala z křemičitanů, přičemž na shlukování Měsíce byl nedostatek železa. Více těkavé látky, které byly uvolňovány při srážce ,pravděpodobně by unikaly do sluneční soustavy ( myslím , že bylo uvedeno 14% hmotnosti při srážce), zatímco křemičitany by měly tendenci shlukovat. [12]"
Nemá smysl řešit srážky dvou těles ve sluneční soustavě jejichž tehdejší hmotnost neznáme, neznáme rychlost ( několik km/s a více) ani úhel srážky. Nejde jen o tepelnou kapacitu, ale i o tepelnou vodivost, kterou má silikátový plášť hodně mizernou, teplo z místa srážky se nedostane 12 000 km na druhou stranu Země hned. Už vůbec neberete v úvahu skupenské teplo tání a skupenské teplo výparné hornin. Také muselo dojít k podstatné změně momentu hybnosti předchůdce Země. Vykousnutý tvar vytržený v místě srážky se snadno zacelí taveninou z jádra a roztavením přilehlého pláště. Hodně energie padne na vypaření hornin, elektromagnetický impulz, deformace ještě pevných hornin. Jistě znáte účinek kumulativní nálože protitankových střel, rychlost plazmy je jen 10 km/s a výsledek : protavená jako prst malá dírka do pancíře a i část posádky může přežít. Takže představa, že Země bude právě akorát roztavena je divná. I kdyby impaktní těleso proletělo skrz ( uvnitř částí kapalnou nesmírně stlačenou a tedy špatně propustnou) Zemi na druhou stranu a dál ( třeba od pólu k pólu), pak jsou tu ještě nedotčené silikátové boky Zeměkoule ( kolem rovníku). Není to zrovna jako vystřelit kilový kámen skrz 80 kg pytel horniny, ale nejspíš nedojde jen zahřátí materiálu.
Budoucí Měsíc se jako materiál rozlétl na ( původně roztavené) kusy a pak složil. Země se nerozlétla a neskládala, tedy můžeme předpokládat, že se ani neroztavila.
Tehdejší doba rotace Země byla kolem 6 hodin a Měsíc je odtlačován miliardy let na úkor zpomalování rotace Země. Když byl Měsíc podstatně blíž obíhal větší rychlostí atd. Kinetická energie Měsíce dnes je 3,65 E+28 [J], což je o dva řády méně jak energie potřebná k odtržení dnešní hmoty Měsíce od Země ( minimálně 2,28E+30 [J]).
Vaše sdělení :
"Predikovaná energie takového gigantického impaktu by rozžhavila Zemi a vytvořila globální "oceán" magmatu"
říká, že by vznikl jeden oceán magmatu (něco jako Tichý oceán na části polokoule), ne že byla celá Země roztavena.
Teorie impaktní s roztavením Měsíce ( vylétla nejteplejší část a srážkami se shlukovalaa znova zahřívala) je vysvětlena i na
https://cs.wikipedia.org/wiki/M%C4%9Bs%C3%ADc

Primitivní výpočet je založený na tom, že všechno, co opustilo původní Zemi, muselo mít nejméně únikovou rychlost ( dnes 7,9 km/s). Tedy E =0,5*(7,3E+22)*7900^2= 2,28E+30 [J] nejméně, spíše o dost více vzhledem k mnoha ztrátám. Vaše impaktní energie 3,246*10^31 [J] je vcelku ve shodě. Když budu uvažovat, že moje minimální energie je to, co tavilo Zemi, pak vyjde 2,28E+30/6E+24= 384 kJ/kg. Měrná tepelná kapacita křemene je 0,74kJ/kg.K, tedy na roztavení 1 kg SiO2 na teplotu 1700 °C je třeba 1700*0,74 =1258 kJ. Jak jsem psal můžeme zjednodušit, že 45% Země je SiO2. Takže to na roztavení nevypadá ani pro samotný SiO2.
Ovšem Váš výpočet, že při srážce dvou kosmických těles zanedbáte kinetickou energii srážky je něco, co jde mimo zdravý rozum, integrování na tom nic nemůže změnit. Nehledě na to, že nevzniklo jedno těleso, ale dvě.
Opatrně bych argumentoval s tím, že teplo srážky postupně roztavilo celou Zemi, teplo bude unikat obrovsky místem impaktu, vyzařování energie = sigma*T^4 , tedy těleso žhavé tisíce stupňů rychle chladne. Těleso teploty 3000 K vyzařuje 10 000 x víc jak při 300 K. Je tu zase časný mocný prach v atmosféře, který něco infračerveného záření zachytí, nedovolí ale řádný příjem ze Slunce, který je jinak v dlouhodobé sumě velký.
Myslím, že náraz byl tak devastující, že pokud byl nějaký velmi primitivní život před nárazem, stěží přežil.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Súvis zaladnení

Pavel Brož,2017-03-20 01:31:18

No to jste bohužel naprosto nepochopil, protože ta energie, kterou jsem jako ilustraci použil, totiž delta_U = - 3,246*10^31 J, NENÍ impaktní energie, ale je to rozdíl vnitřních gravitačních energií těles před srážkou a po srážce. Jakékoliv další uvažované aspekty typu rotační energie těles před srážkou a po srážce, kinetická energie srážky, natož pak takové nesmysly typu elektromagnetický impulz (to snad nemyslíte vážně, dokonce i kdyby se srazily dva magnetary, tak by tento impulz byl naprosto zanedbatelný vzhledem k energii srážky, a u srážek dvou planet je vyloženě směšné něco takového vůbec zmiňovat), tak jakékoliv další uvažované aspekty mohou pouze přihodit dodatečnou energii k té, která je dána rozdílem vnitřních potenciálních energií výsledných kontra počátečních těles, protože tento rozdíl vnitřních energií nelze vůbec žádným způsobem přeměnit na energii mechanickou, leda byste vytvořil perpetuum mobile druhého druhu.

Prostě na začátku máte kinetickou energii (rotační a translační), dále vnitřní potenciální energii (gravitační potenciální energii hmoty uložené do dvou sfér o daných poloměrech) a dále tepelnou energii (teplo původních planet), a na konci máte opět kinetickou energii (rotační a translační) všech produktů včetně ztraceného materiálu, vnitřní potenciální energii (gravitační energii hmoty uložené do výsledné Země a Měsíce - ta vnitřní gravitační energie Měsíce činí cca 0,000544 vnitřní gravitační energie Země) a tepelnou energii. Schodek vnitřní potenciální energie je minimum energie, která se MUSÍ nevyhnutelně změnit na teplo - anebo mi snad můžete říct, jakým způsobem by se tento rozdíl vnitřních potenciálních energií mohl transformovat na dejme tomu kinetickou energii produktů? Samozřejmě bez porušení druhého termodynamického zákona?

Mimochodem, ten rozdíl vnitřních potenciálních energií je větší než kinetická energie Teii, pokud by dopadla rychlostí 10 km/s. A protože právě ten rozdíl vnitřních potenciálních energií nelze (na rozdíl od energií kinetických) na NIC JINÉHO NEŽ NA TEPLO převést, tak proto právě ten můj odhad dává spodní hranici uvolněného tepla. U kinetických energií se můžete dohadovat, jak velká část původní kinetické energie se spotřebovala na jak velkou část výsledné kinetické energie, a jak velký zbytek se přeměnil na teplo. U rozdílu vnitřní potenciální energie je v tomto směru naopak naprosto jasno, celý tento rozdíl jde na teplo, tedy za předpokladu, že průměr a hustota Země periodicky neoscilují jako stlačovaný a uvolňovaný molitanový míček, což se samozřejmě neděje. V tom je ten vtip odhadů založených na rozdílu vnitřní potenciální energie místo na bilancích kinetické energie, není to nic, co by zdravý rozum člověka s vysokoškolským vzděláním ve fyzice brát neměl.

Takže z rozdílu vnitřních potenciálních energií víme, že na teplo se uvolnilo minimálně oněch cca 3,246*10^31 J, což na kilogram hmoty Země činí oněch už zmíněných 5,436*10^6 J kg^-1, tedy hodnota cca 14krát vyšší, než jaká vyšla Vám. Měrnou tepelnou kapacitu berete srovnatelně velkou jako já, já použil údaj z https://cs.wikipedia.org/wiki/M%C4%9Brn%C3%A1_tepeln%C3%A1_kapacita pro křemík, který má 703 J kg^-1 K^-1, Vy berete měrnou tepelnou kapacitu křemene 740 J kg^-1 K^-1, což je pouze pětiprocentní rozdíl. Když vezmu Vaši hodnotu měrné tepelné kapacity, vyjde mi 4,32 krát větší množství tepla, než je potřeba na roztavení 1 kg SiO2 na teplotu 1700°C. Jinými slovy opět vyjde roztavení celé Země.

To co počítáte ve Vašem výpočtu s tou únikovou rychlostí Vy je už jenom případný NADBYTEK nad tu minimální energii, která se nevyhnutelně MUSÍ změnit v teplo, a kterou jsem počítal já. Ta Vámi vypočtená energie na kilogram SiO2 je už jen případné dodatečné teplo vzešlé z Vámi počítané kinetické energie. Vnitřní potenciální energii ignorujete, přitom paradoxně právě ta je u planet typu Marsu a větších vysoce dominující nad tou energií kinetickou. Přesně právě gigantičnost této vnitřní potenciální energie je to, co dokáže hravě u dostatečně velkých objektů ustavit hydrodynamickou rovnováhu, tzn. stlačit je do dokonale kulového tvaru (mimochodem, naše Země je i s největšími pohořími a nejhlubšími podmořskými příkopy relativně hladší než kulečníková koule) a vytavit z nich kovové jádro, a to i bez pomoci tepla přinášeného impakty v průběhu tvoření - jinými slovy, i kdyby nějaká hypotetická síla pomaličku kladla na sebe menší asteroidy, aniž by přitom docházelo ke kolizím, tak od určité velikosti takové hromady asteroidů dojde nevyhnutelně k jejich přetavení do podoby kulové planety spolu s uvolněním obrovského množství tepla. Toto teplo v prvé řadě pochází právě z rozdílu vnitřní potenciální energie mezi původní hromadou asteroidů a výsledným energeticky úspornějším kulovým tvarem.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Súvis zaladnení

Stanislav Florian,2017-03-20 10:51:25

Země se roztavit mohla celá, pokud tomu tak bylo, tak to jistě je někde napsáno.
Píšete , že jsem nepochopil :"je to rozdíl vnitřních gravitačních energií těles před srážkou a po srážce."
Rozdíl čehokoliv je konečný stav mínus počáteční. Počátek jsou gravitačně dvě kulatá tělesa a konec zase dvě kulatá tělesa. V čem je rozdíl? Plus asi 14% hmoty odlétlo z dosahu gravitace zermě. Takže z hlediska vnitřních gravitačních sil nic moc. Podle té gravitační teorie by tak nějak bylo jedno, jakou rychlostí se srazí, hlavně že jsou kulatá.
Vykousnutí Země nárazem se má šanci zacelit, žádné oceánské dno není starší jak 200 milionů let, magma vyvěrá proti gravitaci v oceánském hřbetu a roztahuje oceánské dno, vzniká subdukce, podvlékání ker. Když bude jedna strna volná ( díra v kůře ), tak asi nebude magma vytlačovat pohoří, ale shodí kůru do vyštípnutého kousku, kde je malý odpor.
Elektromagnetický impulz není nesmysl, vznikl i při dopadu asteroidu před 65 miliony let.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Súvis zaladnení

Pavel Brož,2017-03-20 13:05:07

Nikde jsem netvrdil, že nezáleží na kinetické energii, vtip počítání s tou vnitřní potenciální energií je pouze v tom, že rozdíl bilance jí samotné určuje minimum uvolněného tepla. Kinetická energie už jen může přidat nad to minimum. Důležité je, že samotné toto minimum už je tak obrovské, že dostačuje pro roztavení celé planety. Obrovská výhoda toho počítání bilance vnitřní potenciální energie je v tom, že celý její rozdíl se v důsledku termodynamických zákonů musí změnit v teplo, což je diametrální rozdíl proti počítání s kinetickou energií, u níž se část mění v teplo a zbylá část v kinetickou energii produktů, přičemž to, jak velká je ta která část dost hodně závisí na detailech srážky. U rozdílu vnitřní potenciální energie na detailech srážky naopak nezávisí vůbec, protože celý rozdíl vnitřní potenciální energie jde na teplo, převod této energie na energii kinetickou by totiž byl v rozporu s druhým termodynamickým zákonem. Je to podobné, jako když vezmete hrnek s vodou, a pomalu ho nalijete do kýblu. Ta voda zaujme v kýblu jiný tvar než v hrnku, krátce se sice bude v kýblu převalovat, ale ty vlny brzo vymizí. Změna tvaru vody (hrnek kontra kýbl) je způsobena právě tím, že v novém místě má menší potenciální energii než v původním. Ta potenciální energie se přechodně změnila na energii kinetickou (vlny v kýblu) a energii potenciální, ta kinetická se ale následně disipovala do energie tepelné. Výsledné teplo uvolněné tím přelitím z hrnku do kýblu je ale každopádně PŘESNĚ dáno rozdílem potenciální energie vody v hrnku a v kýblu. To teplo je sice v tomto případě zanedbatelně malé, a i kdybychom přelévali vodu z hrnku do kýblu a zpět mnohokrát za sebou, teplota voda se změní prakticky neznatelně. Přesto je zde ale důležité, že po disipace těch vln se ten proces nemůže obrátit. V ustálené vodě v kýblu nemohou najednou vzniknout vlny na úkor jejího tepla, bylo by to proti druhému termodynamickému zákonu.

Stejně tak jako v příkladu s tím hrnkem a kýblem, tak při změně tvaru hmoty ze dvou kulových sfér na jednu dojde ke změně rozdílu vnitřní potenciální energie, a celý tento rozdíl nakonec půjde na teplo, hned poté, co se ustaví hydrostatická rovnováha a obnoví kulový tvar, což se dá ukázat že proběhne během několika málo dní po srážce. Ano, sice tam vzniknou dvě kulová tělesa - také Měsíc - ale jeho vnitřní potenciální energie je řádově promile z vnitřní potenciální energie Země, naši bilanci to proto zkoriguje téměř neznatelně.

Není pravda, že 14 procent hmoty odlétlo mimo gravitační dosah Země. Odhadovaná rychlost srážky je totiž jen 4 km/s (viz https://en.wikipedia.org/wiki/Giant-impact_hypothesis), což je hluboce suborbitální rychlost. K takové nízké rychlosti srážky mohlo dojít pouze díky tomu, že Teia se k Zemi propracovávala po epicykloidě z libračního bodu, ilustrováno zde:

https://cs.m.wikipedia.org/wiki/Teorie_velk%C3%A9ho_impaktu

Nízká srážková rychlost nevyhnutelně vedla k tomu, že prakticky všechen materiál vzniklý srážkou zůstal zachycen na oběžné dráze, kde zformoval Měsíc, nebo spadl zpět na Zemi. Samozřejmě, za předpokladu zhruba Maxwellovského rozdělení rychlostí materiálu uvolněného srážkou jeho malá část opravdu přesáhla únikovou rychlost, budou to ale spíše promile, rozhodně ne 14 procent. To ostatně koresponduje s tím, že Měsíc vznikl nesrovnatelně blíže než je dnes, jinými slovy většina toho srážkou uvolněného materiálu nijak daleko nedoletěla.

Každopádně, co se týče otázky, zde Země byla či nebyla srážkou přetavena, jsou zde i další faktory, které hovoří pro to, že přetavena byla:

- velká část vyvrženého materiálu spadla už po několika obězích zpět na Zemi. Pokud by to bylo srovnatelné množství jako to, z něhož se utvořil Měsíc (nebylo by to nic divného vzhledem k malé rychlosti srážky, ba naopak se dá očekávat, že více toho spadlo dolů než zůstaalo na orbitě), tak potom by tento spadlý materiál utvořil na Zemi vrstvu silnou 40 kilometrů. 40 kilometrů žhavé lávy vzniklé sekundárními dopady vracející se hmoty - to je jiné kafe, než změkčilý chicxulubský impakt;

- i pokud by se na teplotu cca 7000 stupňů Celsia ohřála dejme tomu jenom jedna desetina povrchu Země, tak tato teplota bohatě stačí k vypaření všech druhů hornin, z nichž se Země skládá, SiO2 i všech ostatních sloučenin. Přitom ale takto vypařená hornina neuletí do vesmíru, jednoduše protože se skládá z příliš těžkých atomů, a ty gravitační pole Země rozhodně nepustí. Ano, došlo by k částečnému odvětrání lehkých plynů do té doby vegetujících díky nižší teplotě, ale vypařené horniny by v žádném případě neunikly. Místo toho by tento tisíce stupňů horký mrak několik let obíhal takto "redefinovanou" atmosférou Země, přičemž by během kondenzace do podoby pršící tekuté lávy zaplavil kompletně celý povrch;

-jádro Teii se během srážky slilo s jádrem Země - je to mimochodem jedno z pozitiv této impaktové teorie, protože to zároveň vysvětluje, proč má naše Země nepoměrně větší kovové jádro, než by se u její velikosti očekávalo. Při slití obou planet (pouze několik málo procent jejich celkové hmotnosti bylo odtrženo na orbitu, kde později vznikl Měsíc) došlo ke zvětšení poloměru Země v důsledku nabytého materiálu o cca čtyři procenta, tedy o cca čtyři procenta se zvětšil i její obvod. Toto zvětšení neproběhlo nějakým poklidným nafouknutí, po celém povrchu planety proběhly stovky kilometrů vysoké vlny, než se hmota planety po několika jejich obězích ustálila do nové hydrostatické rovnováhy. Tyto vlny hmoty měly samy o sobě potenciál udělat z celého povrchu Země vařící kaši lávy. Podle https://en.wikipedia.org/wiki/Giant-impact_hypothesis:
"Theia's iron core would have sunk into the young Earth's core, and most of Theia's mantle accreted onto the Earth's mantle."
volně přeloženo: "Železné jádro Teii se spojilo s jádrem mladé Země, a většina pláště Teii dopadla na plášť Země", a přesně toto nevyhnutelně vytvořilo ty vlny toho magmatu, které několikrát oběhly Zemi.

Mimochodem, přímo na tom odkazu https://en.wikipedia.org/wiki/Giant-impact_hypothesis naleznete také: "In 2007, researchers from the California Institute of Technology showed that the likelihood of Theia having an identical isotopic signature as the Earth was very small (less than 1 percent).[23] They proposed that in the aftermath of the giant impact, while the Earth and the proto-lunar disk were molten and vaporized, the two reservoirs were connected by a common silicate vapour atmosphere, and that the Earth–Moon system became homogenized by convective stirring while the system existed in the form of a continuous fluid."
volně přeloženo "V roce 2007 ukázali vyzkumníci v Caltechu, že pravděpodobnost, že by Teia měla stejné izotopové složení jako Země (připomínám, že právě z pláště Teii měl vzniknout Měsíc, a ten stejné izotopové složení jako Země má) je příliš malá, a navrhli, že následně po impaktu, zatímco Země a protolunární disk byly roztaveny a vypařeny, byly tyto dva rezervoáry propojeny společnou atmosférou silikátových par, a že se systém Země-Měsíc homogenizoval konvekčním promícháváním zatímco systém existoval v tekuté formě."

Takže s roztavením Země se evidentně počítá i zde.

Jo a ten elektromagnetický impulz je opravdu nesmysl zmiňovat v úvahách o energetické bilanci srážky planet, je to stejný nesmysl, jako kdyby měli konstruktéři letadel zvažovat při jejich stavbě i slapové síly působené Měsícem a Sluncem. Elektromagnetický impulz je o opravdu hóóódně řádů pod energiemi o kterých se zde bavíme.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Súvis zaladnení

Stanislav Florian,2017-03-20 13:34:51

Dobře, zemská kůra se roztavila řekněme těmi vlnami uvnitř hornin a jádra, a také zpětným dopadem materiálu. Je většinou roztavená i dnes, až na nejvýše 70 km zemské kůry, která se těmi vlnami nějak roztavit mohla kolem dokola. Takže se shodneme, že výpočet s měrným teplem a tavením celé Země, je nějak mimo. Je tu pevná kůra řekněme průměrně 50 km a pevné jádro asi 1200 km průměr tvoří asi 30 % hmotnosti Země.
http://www.osel.cz/9309-nejstarsi-znama-rostlina.html
píše, že nejstarší zkamenělá rostlina má 1,6 miliardy let. Takže úplná sněhová koule až k rovníku asi nebyla.
Lze mít různé názory na roztavení a zamrznutí Země, což jsme měli i před diskuzí.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Súvis zaladnení

Pavel Brož,2017-03-20 14:21:47

No zrovna červené řasy jsou takový dokonalý nezmar, které přežijí téměř úplně všude, dají se najít v termálních pramenech v Yellowstone i všude jinde, vyskytují se i na naprosto nepřístupných místech, kde se dostanou díky velkým bouřím. Mohly bez problémů přežívat v termálních pramenech i tehdy, pás oceánů kolem rovníku ke svému přežití určitě nepotřebovaly. Červené řasy jsou kosmopolity, žijí např. i v Antarktidě, viz https://cs.m.wikipedia.org/wiki/Ruduchy .

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Súvis zaladnení

Stanislav Florian,2017-03-20 17:36:44

No, fotosyntetické červené řasy potřebují sluneční světlo a oxid uhličitý, což trvale pod ledem 60 milionů let nic moc. Pojem Antarktida je široký.
Pád těles zpátky na Zem po nárazu těžko energeticky přispěje k tavení horniny, k ochlazení tomu bych rozuměl. Dopadne na Zem, tedy potenciální energie je stejná a část kinetické energie se přemění na teplo v atmosféře a vyzáření jako IR záření z velké plochy povrchu. Dopadem částic se zbylé teplo rozptýlí i mimo původní dopad. Kdyby zůstal roztavený kus na povrchu bude chladnout méně.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Súvis zaladnení

Pavel Brož,2017-03-20 18:53:23

Pád těles zpátky na Zemi samozřejmě výrazně přispěje k tavení horniny, pokud je množství té padající hmoty dostatečné. Po pádu pouhého cca 10 až 15 km velkého Chicxulubského meteoritu se vytvořilo desítky kilometrů velké lávové jezero. V případě srážky protoZemě s Teiou se bavíme o pádu materiálu o objemu řádově srovnatelného s tím, jaký zůstal na oběžné dráze a utvořil později Měsíc. Takový objem by vytvořil na povrchu Země vrstvu 40 km tlustou. Drtivá většina tohoto materiálu by přitom spadla už během prvního dne, protože rychlost té srážky je hluboce suborbitální, je odhadována na pouze 4 km/s. Přitom všem by tento objem zpětně spadlého materiálu obnášel pouhých 18 procent kinetické energie srážky, zbytek té kinetické energie by se rozdělil mezi energii předanou hmotě, ze které později vznikl Měsíc, a energii předanou přímým splynutím zbylé hmoty Teii se Zemí. Z té posledně jmenované, tedy z energie předané přímým splynutím zbylé hmoty Teii se Zemí, šlo část energie na změnu rotační energie Země jako celku i jejího jádra, jehož rotace v důsledku zachování momentu hybnosti při "propadu" železného jádra Teii k jádru Země musela vůči zemskému plášti zrychlit, dále částečně na změnu translační kinetické energie Země, a část šla na tepelnou energii.

Připomínám, že tato energie je už jen dodatečný příspěvek k energii počítané výše jen na základě rozdílů vnitřní potenciální energie. Tato dodatečná energie má původ v kinetické energii Teii v okamžiku její srážky se Zemí. Část této kinetické energie se předala přímo při splynutí většiny hmoty Teii a část se přeměnila na kinetickou energii hmoty vyvržené na orbitální a suborbitální dráhy Země. Hmota nacházející se na orbitální dráze vytvořila Měsíc (část z ní ale stejně nakonec spadla na Zemi, protože vzájemnými srážkami ztrácela kinetickou energii), zatímco hmota nacházející se na suborbitální dráze spadla na Zemi během prvního oběhu.

Vzhledem k suborbitální rychlosti srážky je evidentní, že statisticky mnohem více hmoty skončilo na suborbitální dráze než na dráze orbitální, z čehož plyne, že mnohem větší objem hmoty spadl během prvních několika málo oběhů zpět na Zemi, a že pouze menší část vyvrženého materiálu zformovala Měsíc. Jinými slovy předpoklad výše, že zpět spadlý materiál by mohl být srovnatelně velký s materiálem, ze kterého se později utvořil Měsíc, je předpoklad ještě velice konzervativní, protože té zpět spadlé hmoty by mělo být více.

Kinetická energie zpět spadlé hmoty by tedy za výše uvedeného konzervativního odhadu měla být cca 5,87*10^29 J. Poděleno hmotností dopadlé hmoty (odhadované jako srovnatelně velké s hmotou Měsíce) tedy 8 MJ/kg. Tato energie by zvedla teplotu jednoho kg SiO2 o cca 10810°C, tzn. že by ho s přehledem vypařila. Zároveň by množství takto rozžhavené horniny vytvořilo vrstvu silnou 40 km, takže o nějakém neroztavení povrchu Země nemůže být vůbec žádná řeč.

Teplo uvolněné srážkou tedy nevyhnutelně vytvořilo z několika desítek kilometrů silné vrstvy kůry a pláště "atmosféru" vypařeného křemíku a dalších prvků. Nedá se dokonce už hovořit ani o SiO2, protože za tak vysokých teplot se ty molekuly disociují. Měsíc se začal formovat na oběžné dráze zhruba desetkrát bližší než na jaké je dnes. Tato blízkost obrovské orbitující hmoty - bez ohledu na to, že mohlo trvat relativně dlouho, než se tato akreovala do finálního kulového tvaru Měsice - měla za následek výraznou deformaci této přechodné "magmatické atmosféry". Tato "atmosféra" byla po nějakou dobu sdílena oběma tělesy, můžeme si to představit jako jakousi činku, která sestávala ze dvou tekutých koulí na koncích spojených relativně úzkým tunelem plynné magmatické atmosféry, přičemž v tomto tunelu po dobu, než nakonec zanikl, probíhala konvektivní výměna magmatických plynů mezi oběma tělesy, což mělo vést k dnešnímu identickému izotopovému složení povrchů Země a Měsíce. Magma nakonec během několika málo let ochladlo natolik, že zkondenzovalo z par do tekuté podoby, která spadla odpovídajícím dílem na obě tělesa - tím také definitivně zanikla sdílená magmatická atmosféra mezi oběma tělesy.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Súvis zaladnení

Stanislav Florian,2017-03-20 21:35:44

Píšete :"Pád těles zpátky na Zemi samozřejmě výrazně přispěje k tavení horniny, pokud je množství té padající hmoty dostatečné."
Už jsem psal, že ne, to by bylo energetické perpetuum mobile. Prvotní je energie dopadu ( srážky těles) a kusy kamene, které letí nahoru a zase zpátky, vykáží energetickou ztrátu do atmosféry, a ta se pak vyzáří do vesmíru.
Když vystřelím, řeknu ze samopalu, do pytle s pískem, energie se pohltí a písek se zahřeje.
Když při tom samém pokusu vyletí trochu písku nahoru a zase spadne dolů, tak se předala energie do kinetické energie pohybu a teplo do vzduchu. Až písek spadne, energie někde bude chybět, nejspíš v tom pytli dole.
Takže není pravda :"Pád těles zpátky na Zemi samozřejmě výrazně přispěje k tavení horniny, pokud je množství té padající hmoty dostatečné."
To odporuje zákonu zachování energie.
Váš příklad : po dopadu asteroidu Chicxulub samozřejmě uvolní teplo atd. Jenomže prvotní je pohyb směrem k Zemi vedoucí ke srážce. Uzavřená soustava je asteroid + Země a součet energie je konstantní v okamžiku nárazu.
Váš příklad s vyvrženým a spadlým materiálem začíná na povrchu Země a směr je od povrchu. Uzavřená soustava je Země + atmosféra a součet energie je konstantní. Část tepla je v atmosféře a k tavení horniny nepřispěje.
Ještě je otázka, co je jádro a co je kapalné.
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/0/0e/Pr%C5%AF%C5%99ez_Zem%C3%AD.png
Jádro se dělí na dvě části :
pevné vnitřní jádro s poloměrem ~1250 km a
tekuté vnější jádro o vnějším poloměru ~3500 km, které se rozprostírá kolem něj.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Súvis zaladnení

Pavel Brož,2017-03-20 23:31:38

Pane Florian, debata s Vámi už začíná být horší než debata s velmi špatným středoškolským studentem fyziky. Rozeberme si tento už vyloženě středoškolský příklad. Takže na začátku máme kus horniny ležící v klidu na povrchu Země. Jeho kinetická energie vzhledem k tomu povrchu je nulová, jeho potenciální energie je nějaká daná, hladinu potenciální energie si můžeme libovolně volit pokud ji zvolíme stejnou pro všechny uvažované objekty, zvolme ji tedy nulovou. Součet kinetické a potenciální energie je tedy ve zvolené soustavě při zvolené kalibraci potenciální energie nulový. Nyní odněkud přiletí nějaký objekt, který v důsledku impaktu a předávání hybností a energií udělí našemu kusu horniny kinetickou energii a předá mu takový směr hybnosti, který míří směrem od povrchu. V tomto okamžiku, kdy se teprve začíná zvedat od povrchu, má tedy náš kus horniny sice stále nulovou potenciální energii, ale už nenulovou kinetickou energii, tedy jeho celková energie daná součtem kinetické a potenciální energie je už kladná, nikoliv nulová. Pokud neuvažujeme komplikace typu, že během svého vzletu a finálního pádu se náš kus horniny srazí s jiným takovým kusem horniny, tak jeho celková energie bude během jeho letu stále konstantní. Jediné, co se bude měnit, je poměr kinetické a potenciální energie, jejich součet ale zůstane během letu stejný. Úplně na začátku letu bude mít kus horniny kladnou kinetickou energii a nulovou potenciální energii, na vrcholu své dráhy bude mít menší kinetickou energii a kladnou potenciální energii - ve speciálním případě, kdy by kus horniny letěl kolmo nahoru, tak by v nejvyšším bodě dráhy byla kinetická energie nulová, pokud ale míří obecně šikmo nahoru, bude v nejvyšším bodě dráhy kinetická energie pouze menší než dole, ale nenulová. Součet kinetické a potenciální energie bude každopádně během celého letu konstantní. Během sestupné části letu bude probíhat přeměna energií zase v opačném gardu, zatímco při letu vzhůru se měnila kinetická energie na potenciální, při letu dolů to bude naopak, potenciální se opět bude měnit na kinetickou. V okamžiku dopadu bude potenciální energie našeho kusu horniny opět nulová, a kinetická energie táž, jaká byla v okamžiku, kdy začínal jeho let nahoru. V OKAMŽIKU DOPADU BUDE TEDY JEHO KINETICKÁ ENERGIE NENULOVÁ, PROTOŽE ABY VŮBEC ZAHÁJIL LET NAHORU, MUSEL MÍT NENULOVOU KINETICKOU ENERGII ZÍSKANOU OD JINÉHO DOPADAJÍCÍHO TĚLESA!

Nyní je otázka, co se s tou kinetickou energií po dopadu stane. Pokud by šlo o dokonale pružný odraz od idealizovaného nekonečně tuhého povrchu, a pokud by stejně tak náš kus horniny byl dokonale elastický nebo nekonečně tuhý, zase by se odrazil nahoru a tak by poskakoval nekonečně dlouho. To se ale u dopadů kamenů neděje, kámen vyhozený nahoru po svém opětovném pádu maximálně párkrát poodskočí a nakonec zůstane ležet. Otázka je, kde se poděje jeho kinetická energie? Změní se v teplo vzniké během dopadu právě tou přeměnou kinetické energie na tepelnou.

Takže když v důsledku jakéhokoliv předchozího procesu začínají masy horniny stoupat nahoru, mají už nějakou nenulovou kinetickou energii, která se v průběhu jejich stoupání mění na potenciální energii tak, aby součet jejich kinetické a potenciální energie zůstal stejný (ten stejný zůstane, pokud zanedbáme zahřívání horniny vzájemným třením během jejího stoupání - pokud bychom chtěli uvažovat i toto, tak potom by do celkové energie museli zahrnout i tu energii tepelnou, tedy součet kinetické, potenciální a tepelné energie by zůstal konstantní, přičemž přeměna kinetické energie na tepelnou by probíhala nevratně). Když ty masy horniny zase klesají dolů, tak se zase potenciální energie přeměňuje na kinetickou, takže v okamžiku dopadu mají ty masy horniny nenulovou kinetickou energii. Opět, pokud by ty masy horniny byly z dokonale elastických těles nebo by to byla nekonečně tuhá tělesa, tak by se ta hornina po pádu do nekonečna odrážela, takže by to připomínalo, jako kdyby se v obrovské hale donekonečna odrážely spousty pingpongových míčků. Jenže to zrovna nenastane, ty masy horniny po pádu, analogicky jako ten dopadlý kámen, zůstanou na povrchu, a ta jejich kinetická energie se přemění na teplo.

Pane Florian, toto byl vyloženě středoškolský příklad, nikoliv vysokoškolský, a Vy jste v něm dokonale propadl. S Vaší odpovědí byste neměl šanci vůbec udělat maturitní zkoušku z fyziky. To zahřátí povrchu Země po dopadu horniny naprosto neodporuje žádnému zákonu zachování energie, protože na to teplo se mění kinetická energie nazpět padající hmoty, která má těsně před dopadem, ještě milimetr nad povrchem, nenulovou kinetickou energii. Zatímco po tom dopadu, samozřejmě za předpokladu, že se beztrátově zase neodrazí jako pingpongový míček nahoru, se ta zpětně dopadlá hmota už nepohybuje a má kinetickou energii nulovou. Už je Vám jasné, odkud se ta tepelná energie bere? Že vzniká z energie kinetické, která se během dopadu mění na teplo? A že ta původní kinetická energie, kterou ta masa hmotu měla, když začínala svůj let vzhůru, byla získána předáním kinetické energie získané ze srážky planet? Jinými slovy, že během srážky Teii a Země došlo nejprve k přerozdělení energií a hybností, takže původně nehybná hmota na povrchu Země tímto přerozdělením získala kinetickou energii, kterou během letu nahoru proměnila v potenciální, během opětovného pádu tu potenciální nazpět proměnila na kinetickou, aby v závěru byla ta kinetická přeměněna na teplo?

Tohle je opravdu středoškolská látka, že těleso letící nahoru má na počátku svého letu nenulovou kinetickou energii, která během jeho stoupání klesá, a že po svém pádu do výchozí výšky zase tutéž kinetickou energii získá. A že pakliže-li tu kinetickou energii po dopadu ztratí, tak ji ztratí přeměnou na teplo. Takže toto je k tomu údajnému porušení zákona zachování energie, ke kterému podle Vás dochází. Ve skutečnosti k žádnému porušení zákona zachování energie nedochází, finální teplo uvolněné po dopadu má původ v kinetické energii srážejících se planet, kde jako meziproces vystupuje přerozdělení kinetických energií mezi dopadající planetou a masami horniny, aby se ve výsledku ta část energie, která byla předaná té vyvržené hornině, po dopadu přeměnila v teplo.

Nyní mi prosím jenom odpovězte na jednu otázku - proč se prosím Vás pouštíte do fyzikálních disputací s tak chatrnými fyzikálními vědomostmi? Dobře, jste fanda prof. Kutílka, beru to, ale vždyť mu tím proboha děláte hroznou ostudu, když má tak fyzikálně propadajícího propagátora? Neřeknu, kdybyste se mýlil v nějaké vysokoškolské fyzice, dobře, chápu to, ne každý musí mít vysokoškolské fyzikální vzdělání (na druhou stranu, pokud nemá, tak je trochu trapas pouštět se do diskuzí příslušných partií). Nicméně Vy vykazujete katastrofální neznalosti už ve středoškolské fyzice. Proč se potom pouštíte do diskuzí, v nichž tyto Vaše flagrantní neznalosti odhalujete?

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Súvis zaladnení

Stanislav Florian,2017-03-21 01:18:52

Samozřejmě, že těleso, které vyhodím nahoru a spadne dolů bude mít konstantní součet kinetické a potenciální energie, takový blb nejsem.
Já říkám úplně něco jiného. Srážka nějaké protoplanety s původní Zemí měla energii, jakou měla. Takže vystřelení horniny nahoru a pád zpět nic neřeší o celkové energii, jestli je dostatečná k roztavení Země jako celku nebo ne. Protože tato energie letu nahoru a zpět má součet nula, tedy nepřispívá k tavení. Bude přesněji tendence tavení o něco menší, než když hornina zůstane připlácnutá na Zemi.
Ostudu si dělá každý sám a ne každý o tom ví.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Súvis zaladnení

Pavel Brož,2017-03-21 12:03:23

Bohužel Vy jste nepochopil to nejpodstatnější, a to že ta kinetická energie se po dopadu mění v teplo. Zkusím to ještě jednou ještě jednodušeji s procesem rozkouskovaným do etap:

1. etapa (před srážkou): kus horniny (dále kratšeji šutr) leží na povrchu Země, má vůči němu kinetickou energii T1=0, potenciální energii V1=0, a tepelnou energii Q1>0, kde Q1 koresponduje teplotě povrchu Země před srážkou. Celková energie našeho šutru je nyní E1=T1+V1+Q1, tedy vzhledem k nulovosti T1 a V1 je nyní E1=Q1. Někde ve vesmíru přitom krouží nějaká další kinetická energie TT, jejíž díl bude v následující etapě předán našemu šutru;

2. etapa (těsně po srážce, kdy šutr právě začíná let vzhůru): při přerozdělení kinetické energie a hybnosti přinesené cizí planetou (Teiou) náš šutr získal dodatečnou kinetickou energii - tj. nějaký díl z energie TT předtím kroužící vesmírem. Kinetická energie šutru je nyní díky tomu rovna T2>0, jeho potenciální energie je stále V2=V1=0 (protože šutr se teprve zvedá), a jeho tepelná energie je Q2=Q1, protože předpokládáme, že šutr převzal jen kinetickou energii, tedy že se ještě srážkou nezahřál. Celková energie šutru je nyní E2=T2+V2+Q2, tedy vzhledem k nulovosti V2 a stejnosti Q2 a Q1 je E2=T2+Q1>E1. Už nyní je celková energie šutru větší, než v bodě 1, zatím je ale rozdíl těchto energií v podobě kinetické energie, která se na teplo přemění až po zpětném dopadu;

3. etapa (zpětný dopad šutru na povrch Země ještě těsně před kontaktem šutru s povrchem): šutr během nejvyššího bodu své dráhy umenšil svou kinetickou energii ve prospěch své energie potenciální, nicméně při svém pádu si přesně opačným způsobem svou kinetickou energii zase zvětší. Jeho kinetická energie těsně před kontaktem s povrchem je tedy stejná, jako byla v etapě 2, tedy T3=T2>0. Jeho potenciální energie je nyní opět V3=0, a jeho tepelná energie je Q3=Q2=Q1, pokud tedy předpokládáme, že během svého letu teplo nezískal např. třením a srážkami s dalšími vyvrženými šutry. Jeho celková energie je tedy nyní E3=T3+V3+Q3=T2+Q1=E2, je tedy stejná jako v etapě 2, což odpovídá tomu, že mezi etapami 2 a 3 šutr žádnou energii zvenčí nezískal;

4. etapa (po dopadu šutru už poté, co se šutr opět nepohybuje): kinetická energie šutru je nyní T4=0 (šutr už se nepohybuje, tj. má už nulovou rychlost vůči povrchu), potenciální energie je stejně jako v předchozí etapě V4=0 (šutr leží na povrchu), a celková energie je E4=E3=E2, protože mezi etapami 2 až 4 se už žádná energie zvenčí nepřinesla, ta se přinesla pouze mezi etapami 1 a 2. Z této rovnosti dostáváme pro výslednou tepelnou energii Q4 toto: Q4=E4-T4-V4=E2=T2+Q1, kde jsme využili kromě vztahu E4=E2 také T4=0, V4=0 a E2=T2+Q1 (viz bod 2). Dostáváme tedy Q4=T2+Q1>Q1, protože T2>0. Výsledná tepelná energie Q4 je větší než původní tepelná energie o hodnotu T2, tedy o hodnotu kinetické energie přinesené zvenčí mezi etapami 1 a 2.

Vidíme tedy, že výsledná tepelná energie Q4 je větší než původní tepelná energie Q1, což je samozřejmý důsledek toho, že zvenčí přinesená kinetická energie se změní na teplo.

Tento příklad je naprosto banální středoškolský příklad. Vyhodím šutr nahoru, tím mu (zvenčí) dodám kinetickou energii. Když dopadne dolů do stejné výšky, odkud jsem ho vyhodil, bude mít těsně před dopadem tutéž kinetickou energii, kterou jsem mu dodal při jeho vyhození nahoru. O pár vteřin později, když se šutr už nehýbe, už má nulovou kinetickou energii, protože tato energii se změnila v tepelnou energii šutru a podloží. Banální středoškolský příklad, bez jehož správného vyřešení, totiž že kinetická energie šutru se po jeho dopadu změní v teplo, by student neměl projít maturitní zkouškou z fyziku.

Ano, to je právě ta tragédie, že ne každý ví o tom, jakou si dělá svými nevědomostmi ostudu.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Súvis zaladnení

Stanislav Florian,2017-03-21 13:36:15

No tragedie je, i když předpokládáte, že jsem nepochopil : "kinetická energie se po dopadu mění v teplo". To už fakt přeháníte.
Nevím co počítáte, a už mě to ani nezajímá, když neuvažujete vzájemnou rychlost při srážce, tak si řešte co libo. Článek je o Zemi jako sněhové kouli, vložil jste do toho vznik Měsíce kosmickou srážkou a spoustu jakýchsi výpočtů.
Jisté je jen to, že uvolněná energie odpovídá kinetické energii dopadajícho tělesa je minimálně
Ek =0,5*(7,3E+22)*7900 ^2 = 2,3E+30 [J], což je energie potřebná k vynesení hmotnosti Měsíce na oběžnou dráhu kolem Země. Energie =0,5*(7,3E+22)*11200 ^2 =4,6E+30 [J] už by stačila na odpoutání této hmotnosti rychlostí 11,2 km/s od Země. Pro tangenciální rychlost srážky 4 km/s uvažované v uvedeném odborném článku vyjde, že asi 14 % hmotnosti odletí pryč od Země.
Můžu tedy uvažovat, že asi 4E+30 [J] energie srážky se přemění na kinetickou energii budoucího Měsíce a energie v hmotnosti, která se stane družicí Slunce.
Zbytek energie srážky se přemění na Zemi na teplo a deformace povrchu ( i díky nárazové vlně, kde jste vzal, její hodnoty, to už není podstatné) jako konečná fáze přeměny energie srážky na Zemi.
Hmotnost hornin a jejich přeměna kinetické a potenciální energie, když vyletí nahoru a zase spadnou na Zem, na této pozemské sumě energie nic nemění. Také tyto horniny po výletě nahoru a dolu skončí také jako teplo a deformace povrchu, skoro stejného součtu energie, jako kdyby zůstala tato hornina připláclá nárazem na povrchu. Nějaká relativně malá energie se mezi tím vyzářila přes tření s atmosférou, než spadla tělesa na Zem.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Súvis zaladnení

Pavel Brož,2017-03-21 14:39:20

Ano, takže zatímco dříve jste psal:

"Takže není pravda :"Pád těles zpátky na Zemi samozřejmě výrazně přispěje k tavení horniny, pokud je množství té padající hmoty dostatečné."
To odporuje zákonu zachování energie."

tak nyní už konečně píšete:

"Také tyto horniny po výletě nahoru a dolu skončí také jako teplo a deformace povrchu, skoro stejného součtu energie, jako kdyby zůstala tato hornina připláclá nárazem na povrchu."

Takže konečně se dostáváte k tomu, že JE pravda, že pád těles na Zemi výrazně přispěje k tavení horniny, pokud je množství té padající hmoty dostatečné (což samozřejmě je, dá se snadno dokázat, že to množství zpětně dopadlé horniny je minimálně tak velké jako to, které utvořilo Měsíc). Takže nyní už jste konečně ochoten připustit, že to žádnému zákonu zachování energie neodporuje, protože ta kinetická energie zpětně dopadající hmoty skončí také jako teplo a deformace povrchu.

Samozřejmě, že existují dva možné scénáře srážky, kdy při jednom nedojde k vymrštění hornin, ale dojde k přímé přeměně dopadající kinetické energie na teplo povrchu, zatímco při druhém scénáři se na teplo promění nejprve jen část dopadající kinetické energie, zatímco ta druhá se nejprve promění na kinetickou energii vyvržené hmoty, a na teplo se změní až po jejím zpětném dopadu. To ovšem nic nemění na tom, že pád těles zpátky na Zemi přispěje k tavení horniny, i té, která ještě nebyla roztavena tím přímým primárním impaktem. Ve větě, že "Pád těles zpátky na Zemi samozřejmě výrazně přispěje k tavení horniny, pokud je množství té padající hmoty dostatečné" není ve sporu se zákonem zachování energie naprosto vůbec nic, tato věta platí ať už ji obracíte jakkoliv.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Súvis zaladnení

Stanislav Florian,2017-03-21 20:53:23

Nemůžu za to, že nečtete, co píšu, a o čem je celý odstavec, to už vůbec ne, a automaticky mě máte za blbce. Aby kamen mohl po pádu asteroidu padat z nebe, musí se napřed tím dopadem nahoru vymrštit. Takže kámen takto spadlý z nebe tavení nepřispěje, protože energie napřed získal a pak odevzdal.
Nic jiného jsem nikdy netvrdil a vytrhávejte si ze souvislosti co chcete a kde chcete.
Píšte humoresky :"To ovšem nic nemění na tom, že pád těles zpátky na Zemi přispěje k tavení horniny, i té, která ještě nebyla roztavena tím přímým primárním impaktem."
Napřed se ta energie z povrchu vzala, pak se skoro celá vrátila a výsledek je, že příspěje. Škoda, že neděláte ve státní bance.
Obvykle se uvažuje při srážce o tělesu velikosti Marsu, kdyby Mars objemu 1,63E+11 km3 se navršil na povrch Země (objem 1,08E+12 km3), tak by to byla vrstva 320 km. Ve výšce 320 km nad povrchem je tíhové zrychlení asi 8,91 m/s2, dole 9,81 m/s2 čili průměr zhruba 9,4 m/s2.
Zvednutí hmotnosti Marsu m =6,4E+23 kg do poloviny výšky 320 km , tedy do výšky 160 000 m, představuje energii 6,4E+23*160 000*9,4 =9,63E+29 [J].
Čili ten Váš slavný gravitační potenciál splynutí srážkou tělesa velikosti a hmotnosti Marsu se Zemí na jednu kouli představuje energii 9,63E+29 [J], řekněme řádu 1E+30 [J]. Nevím k čemu je to dobré, když před srážkou byla tělesa dvě a po srážce zase dvě.
A jak proboha z té jedné koule se z ničeho nic oddělí Měsíc??
Pavel Brož,2017-03-19 18:36:24:
Předpokládáte u dopadající Thei velikost poloměru r = 3000 km, Mars má r= 3340 km. Píšete :" Materiál, z něhož se utvořil Měsíc, pro jednoduchost zanedbejme, stejně tvoří jen necelou osmdesátinu hmotnosti Země, stejně tak jako materiál ztracený po srážce ve vesmíru"
Vám vyšlo dodat pro vznik sjednocené koule 3,246*10^31 [J]. Mně u většího Marsu vyšlo 9,63E+29 [J], integrováním to nebude. Počítáte s hustotou stejnou jako Země, což těžko, ta má největší hustotu z planet. Venuše, i když se u ní žádné srážkové štrapáce neděly, má hustotu 5200 kg/m3, podobnou jako Země, ale menší Mars má jen 3 930 kg/m3.
Psal jsem :"Jisté je jen to, že uvolněná energie odpovídá kinetické energii dopadajícho tělesa je minimálně Ek =0,5*(7,3E+22)*7900 ^2 = 2,3E+30 [J], což je energie potřebná k vynesení hmotnosti Měsíce na oběžnou dráhu kolem Země. Energie =0,5*(7,3E+22)*11200 ^2 =4,6E+30 [J] už by stačila na odpoutání této hmotnosti rychlostí 11,2 km/s od Země. Pro tangenciální rychlost srážky 4 km/s uvažované v uvedeném odborném článku vyjde, že asi 14 % hmotnosti odletí pryč od Země."
Takže je to malinko jinak. Energii na vynesení hmoty Měsíce na oběžnou dráhu zanedbat nelze a je dokonce větší( řekněme 3E+30 [J], než energie na vytvoření jedné koule se srážky s tělesem velikosti a hmotnosti Marsu ( sotva 1E+30 [J].)
Kinetická energie tělesa hmotnosti Marsu letící rychlostí 4 km/s je 0,5*6,4E+23*(4000^2)= 5,12E+30 [J].
Energie Marsu při rychlosti 40 km/s je tedy 100x větší asi 5E+32 [J]. Rychlori pod 8 km/s jsou málo pravděpodobné, hmota vynesená na oběžnou dráhu, kde se z ní stal Měsíc, musí mít 8 km/s a víc.
Tvrdil jste (Pavel Brož,2017-03-19 18:36:24:), že energie potřebná k přeskupení dvou kulatých těles na jedno je rovna uvolněnému teplu. Neřekl bych, hodně podstatné je překonání mechanické pevnosti materiálu (tedy to potřebuje energii), který mění tvar a drtí se. U už vůbec nemá v době impaktu tvar koule. A zdaleka nejpodstatnější je, že žádný sjednocený kulatý tvar nevzniká. kdyby po roztavení vznikl, tak kulatý jeden zůstane.
Nebo snad puding roztavený v misce sám skáče do další misky?
Dle Vás zanedbatelný materiál vyvržený do vesmíru bude v mém případu rozdíl hmotnosti Marsu a Měsíce, tedy 5,67E+23 kg asi 9,45% hmotnosti Země. Ve Vašem případě zhruba stejně, máte větší hustotu Thei. Samozřejmě, mohla se zvětšit hmotnost země na dnešní hodnotu. Mohlo se stát hodně věcí, ale máte jednu linku a jasno.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Súvis zaladnení

Pavel Brož,2017-03-22 00:57:05

Píšete: "Nemůžu za to, že nečtete, co píšu, a o čem je celý odstavec, to už vůbec ne, a automaticky mě máte za blbce."

Právě že čtu přesně co píšete, a hned si to ukážeme. Hned Vaše další věty totiž jsou: "Aby kamen mohl po pádu asteroidu padat z nebe, musí se napřed tím dopadem nahoru vymrštit. Takže kámen takto spadlý z nebe tavení nepřispěje, protože energie napřed získal a pak odevzdal."

Ten kámen samozřejmě k tavení přispěje. Tu energii potřebnou k jeho vymrštění totiž získal z KINETICKÉ, nikoliv z TEPELNÉ energie podkladu, a ten podklad mu tu kinetickou energii pouze předal z kinetické energie srážky Země s Teiou. Neexistuje způsob, aby kámen získal kinetickou energii z energie tepelné, to by bylo proti druhé termodynamické větě, takže tu energii potřebnou k jeho vymrštění získal z původně kinetické energie dopadu, nikoliv z tepla povrchu. V okamžiku začátku jeho letu vzhůru měl kámen stejnou teplotu jako ten podklad ze kterého se zvedl, ale navíc si nesl tu získanou kinetickou energii. Když padal zpátky, měl těsně před dopadem stejnou kinetickou energii jako na začátku letu, a tato kinetická energie se po dopadu změnila v teplo. Takže kinetická energie, kterou nesl, se přemění v tepelnou. Kámen a podklad se tedy po dopadu zahřejí na teplotu vyšší, než jakou měli v okamžiku, kdy let kamene nahoru teprve začínal.

Tím pádem je vyvrácena Vaše věta: "Takže kámen takto spadlý z nebe tavení nepřispěje, protože energie napřed získal a pak odevzdal." On sice energii získal, ale kinetickou, ne tepelnou. Tepelná energie kamene ani jeho podkladu se tím, že získal kinetickou energii, neumenšila ani o pikoJoule, zakazuje to druhá termodynamická věta. Naopak po jeho zpětném dopadu se tepelná energie kamene i podkladu zvýšila, protože tento směr konverze energie z kinetické na tepelnou druhá termodynamická věta povoluje, a navíc je tato přeměna nevyhnutelná z důvodu zákona zachování energie.

Takže humoresky, a to dost tristní humoresky, píšete Vy. Navíc prezentujete další a další Vaše neznalosti, což si hned ukážeme. Píšete: "Zvednutí hmotnosti Marsu m =6,4E+23 kg do poloviny výšky 320 km , tedy do výšky 160 000 m, představuje energii 6,4E+23*160 000*9,4 =9,63E+29 [J]. Čili ten Váš slavný gravitační potenciál splynutí srážkou tělesa velikosti a hmotnosti Marsu se Zemí na jednu kouli představuje energii 9,63E+29 [J], řekněme řádu 1E+30 [J]."

Na těchto dvou Vašich větách je naprosto jednoznačně vidět, že nechápete rozdíl mezi vnitřní gravitační potenciální energií, o které jsem psal já, a mezi gravitační potenciální energií dvou těles vůči sobě navzájem, o které jsem já zatím vůbec nepsal. Vnitřní gravitační potenciální energie je energie, kterou má těleso daného tvaru v důsledku toho, že jednotlivé části tohoto tělesa se nacházejí v gravitačním poli zbylých částí tělesa. Tato vnitřní potenciální energie je závislá na tvaru tělesa - u tělesa dané hmotnosti je jiná pro sféru, pro elipsoid, pro válec, a také je jiná, pokud ze stejné hmoty uplácáte dvě nebo více těles a vzdálíte je daleko od sebe. Vnitřní potenciální energie daného tělesa je rovna energii, kterou byste musel teoreticky vynaložit, abyste veškerou hmotu tělesa rozptýlil do nekonečna. Naopak pokud byste statickou dostatečně rozptýlenou hmotu seskupil do nějakého zvoleného tvaru, ve kterém by ta hmota byla opět v klidu, tak přesně tato energie by se naopak uvolnila jako teplo. Toto teplo uvolněné seskupením původně rozptýlené hmoty je přesně to teplo, které dostatečně velké planety nesou ve svém nitru po miliardy let, během kterých postupně vychládají. U malých planet je tomu jinak, jejich teplo pochází převážně z kinetické energie částí, jejichž srážkami vznikly - pokud je planeta, či spíše planetka malá, tak je její gravitační pole ještě příliš slabé, než aby hrálo dominantní roli ve vnitřní potenciální energii planety. U objektů o velikosti kamenných planet Sluneční soustavy už ale příspěvek vnitřní potenciální energie převáží sumu původních kinetických energií asteroidů, ze kterých vznikaly.

Právě tato vnitřní gravitační potenciální energie, kterou mylně zaměňujete za potenciální energii dvou těles v jejich gravitačním poli, tak tato vnitřní gravitační potenciální energie je zodpovědná za ohřátí tělesa, když se jeho tvar změní, např. když se slije ze dvou sfér do jedné. Ilustrativně: mějme na začátku dvě planety složené hypoteticky pouze z vody o teplotě třeba 20°C. Každá z těchto dvou planet sama o sobě, nezávisle na existenci či poloze druhé planety, má svou vnitřní gravitační potenciální energii, která se spočte jako potenciální energie všech molekul vody vůči ostatním molekulám téže planety. Když vodu z obou planet necháme opatrně splynout do tvaru koule jediné, vnitřní gravitační potenciální energie výsledné koule bude menší, než součet vnitřních potenciálních energií dvou původních koulí. Rozdíl v bilanci vnitřních gravitačních potenciálních energií před splynutím a po něm se beze zbytku promění v teplo, druhý termodynamický zákon nedovolí jinak. Tedy výsledná koule bude nevyhnutelně teplejší, než dvě koule původní.

Takže tohle je to, co jsem počítal já v těch energetických bilancích ohledně splynutí, byly to energetické bilance postavené jenom na jedné, přitom ale dominantní, části energie, a to na vnitřní gravitační potenciální energii. Ostatní energie vystupující v té srážce - a to energie kinetická a „vnější“ gravitační potenciální energie, ty všechny jsou menší než rozdíl vnitřních gravitačních potenciálních energií před a po srážce. Proto započtení kinetické energie ani vnější gravitační potenciální energie už dá pouze menší příspěvek k ohřátí planety, než jaký dá rozdíl vnitřních gravitačních potenciálních energií.

Ten rozdíl vnitřních gravitačních potenciálních energií mi vyšel 3,246*10^31 J. Není to vnitřní gravitační potenciální energie žádného ze zúčastněných těles, je to jenom rozdíl těchto vnitřních gravitačních potenciálních energií před a po srážce. Ten rozdíl jsem spočítal za předpokladu, že jsem zanedbal vnitřní gravitační potenciální energii Měsíce, nyní jej tedy upřesním s tím, že Měsíc budu uvažovat, ta korekce jak uvidíme nebude nijak zásadní. Vnitřní gravitační potenciální energie Země je UZ = -2,242*10^32 J, vnitřní gravitační potenciální energie Měsíce je UM = -1,242*10^29 J, vnitřní gravitační potenciální energie Teii za předpokladu, že má poloměr 3000 km a hustotu Marsu je UT = -2,641*10^30 J, vnitřní gravitační potenciální energie Gaii (předsrážkové Země) jakožto tělesa o poloměru 6141 km a hustotě Země je UG = -1,866*10^32 J. Rozdíl vnitřních gravitačních potenciálních energií po srážce a před srážkou tedy je:

delta_U= UZ + UM – UG – UT = -2,242*10^32 - 1,242*10^29 + 1,866*10^32 + 2,641*10^30 =
= -3,508*10^31 J

Vidíme, že se tento rozdíl při započtení i vnitřní gravitační potenciální energie Měsíce změnil o pouhých osm procent, tedy nijak dramaticky.

Nyní tento rozdíl vnitřních gravitačních potenciálních energií porovnejme s celkovou kinetickou energií Teii vůči Zemi. Hmotnost Teii jakožto tělesa o poloměru 3000 km a hustotě Marsu je 4,49*10^23 kg, při dopadové rychlosti 4 km/s má tedy kinetickou energii 3,558*10^30 J.

Vidíme tedy, že rozdíl vnitřních gravitačních potenciálních energií po srážce a před srážkou je skoro desetkrát větší, než celá kinetická energie dopadající Teii. Přitom z této kinetické energie se na teplo změnila jenom část, další část se změnila na změnu kinetické energii Země a na kinetickou energii Měsíce. Oproti tomu rozdíl vnitřních potenciálních energií jde na teplo kompletně. Tím pádem vidíme, že teplo generované rozdílem vnitřních gravitačních potenciálních energií je dokonce více než desetkrát větší, než teplo, které mohla vygenerovat kinetická energie srážky.

No jo, ale když Vy jste vlastně dodnes o existenci vnitřní gravitační potenciální energie neměl tušení. A kdyby jenom to, motáte dohromady kinetickou a tepelnou energii, viz Vaše věta: „Takže kámen takto spadlý z nebe tavení nepřispěje, protože energie napřed získal a pak odevzdal“, jako kdyby ten kámen mohl tu kinetickou energii nejprve získat z energie tepelné, a po pádu ji jako tepelnou zase odevzdat. Ve skutečnosti nemůže, odporovalo by to druhému termodynamickému zákonu, ten kámen NEMŮŽE nijak umenšit tepelnou energii okolí, může ho jenom zvětšit. Tzn. že tu získanou kinetickou energii získal z jiné kinetické energie, a při pádu tuto získanou kinetickou energii přeměnil na tepelnou, tedy tím zvýšil teplotu povrchu a tím pádem k tomu tavení PŘISPĚL!!!

Dále s Vámi diskutovat nebudu, protože nemá smysl diskutovat s fyzikálními diletanty, kteří v rozporu s druhou termodynamickou větou tvrdí, že spadlý kámen nezvýší teplotu podkladu, protože energii napřed získal. Vámi předváděné „znalosti“ fyziky nejsou ani na úrovni střední školy, o čemž opakovaně přesvědčujete čtenáře Vašich komentářů. Netvrdím, že každý musí mít aspoň středoškolské znalosti fyziky, to nemusí. Je ale opravdu trapas ty neznalosti za každou cenu prezentovat v komentářích. Nicméně každý jen trochu fyzikálně vzdělaný čtenář si může o „kvalitě“ Vašich fyzikálních znalostí udělat svou vlastní představu.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Súvis zaladnení

Stanislav Florian,2017-03-22 09:56:55

Ono to tak složité není. Kámen připlácnutý dopadem na zem se zahřeje díky kinetické energii při dopadu. Kámen vymrštěný částí ze stejné sumy dopadající kinetické energie se proběhne nahoru a dolu a skoro všechna ta energie zase skončí jako teplo a energie spojená s deformaci hornin.
Nediskutujte se mnou, nechť si laskavý čtenář opravdu udělá sám obrázek.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Súvis zaladnení

Stanislav Florian,2017-03-22 15:30:40

Píšete :" Ilustrativně: mějme na začátku dvě planety složené hypoteticky pouze z vody o teplotě třeba 20°C. Každá z těchto dvou planet sama o sobě, nezávisle na existenci či poloze druhé planety, má svou vnitřní gravitační potenciální energii, která se spočte jako potenciální energie všech molekul vody vůči ostatním molekulám téže planety. Když vodu z obou planet necháme opatrně splynout do tvaru koule jediné, vnitřní gravitační potenciální energie výsledné koule bude menší, než součet vnitřních potenciálních energií dvou původních koulí. Rozdíl v bilanci vnitřních gravitačních potenciálních energií před splynutím a po něm se beze zbytku promění v teplo, druhý termodynamický zákon nedovolí jinak. Tedy výsledná koule bude nevyhnutelně teplejší, než dvě koule původní."

Pokus slitím horké vody ze dvou hrnečků do jednoho dle vás dojde k ohřátí vody. Teoreticky snad, prakticky nesmysl = oteplení nula, nula nic.
Drama, co tu líčíte se splynutím koulí v praxi vypadá tak, že dopad není nikdy kolmý k povrchu, část hmoty jen s malou odchylkou směru letí rovnou od Země pryč, zbytek se zaryje do Země, kinetická energie se přemění na teplo a energii při deformacích.

Píšte Pavel Brož,2017-03-20 01:31:18 :"Mimochodem, ten rozdíl vnitřních potenciálních energií je větší než kinetická energie Teii, pokud by dopadla rychlostí 10 km/s."
Pavel Brož,2017-03-22 00:57:05 "Vidíme tedy, že rozdíl vnitřních gravitačních potenciálních energií po srážce a před srážkou je skoro desetkrát větší, než celá kinetická energie dopadající Teii......
Tím pádem vidíme, že teplo generované rozdílem vnitřních gravitačních potenciálních energií je dokonce více než desetkrát větší, než teplo, které mohla vygenerovat kinetická energie srážky."

Takže pertuum mobile jako vyšité. Energie dopadajícho tělesa nestačí na energetické změny, které ta změna způsobila.

Pavel Brož,2017-03-22 00:57:05 :"Tepelná energie kamene ani jeho podkladu se tím, že získal kinetickou energii, neumenšila ani o pikoJoule, zakazuje to druhá termodynamická věta. "

Buďte rád, že jste na světě a nezabilo Vás dle Vás neexistující auto, které v souhlase s II. větou TD přeměńuje tepelnou energii na práci a pohyb auta. Teplo ve formě horkých plynů se přemění na kinetickou energii vystřelovaných kamenů. Teplo zahřátých hornin ( tepelná roztažnost) a vzniklých plynů trhá horniny a uděluje jim pohyb. Čím se změní vektor sil, že jsou různé před dopadem a po dopadu, že hornina vyletí na všechny strany? Pružností a slavným gravitačním potenciálem to asi nebude, spíš tlakem vyvolaným vysokou teplotou při nárazu.

Pavel Brož,2017-03-22 00:57:05 :" Ostatní energie vystupující v té srážce - a to energie kinetická a „vnější“ gravitační potenciální energie, ty všechny jsou menší než rozdíl vnitřních gravitačních potenciálních energií před a po srážce. Proto započtení kinetické energie ani vnější gravitační potenciální energie už dá pouze menší příspěvek k ohřátí planety, než jaký dá rozdíl vnitřních gravitačních potenciálních energií.."

Asi neumím počítat. Těleso hmotnosti Marsu při rychlosti 10 km/s má kinetickou energii 3,2E+31 [J]. Při rychlosti 40 km/s to bude 5,1E+32 [J]. Takže je možné, že kinetická energie převyšuje Vaše gravitační hrátky třeba 10x.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Súvis zaladnení

Admin stránky,2017-03-22 20:42:45

Příspěvky, které opakovaně dokazují že jsou na chabé úrovni fyzikálních znalostí a které již nabyly spammerského charakteru budou blokovány.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Súvis zaladnení

Pavel Brož,2017-03-23 00:02:16

Jenom dodávám, že pan Florian byl zablokován, protože opakovaně dokázal, že nedosahuje ani středoškolských znalostí fyziky, a není v zájmu osla dávat další prostor pro jím šířené nesmysly, které už začínaly mít charakter trollingu. Podobně tristní neznalosti jako v této diskuzi už předvedl dříve např. v diskuzi ke článku http://www.osel.cz/9102-prehrivaji-se-udaje-nasa-v-dusledku-chyby.html, ale i jinde. Pan Florian z fyziky ovládá v podstatě výpočet kinetické energie tělesa, z celého konceptu gravitační potenciální energie jen jediný vzorec pro vzájemnou potenciální energii dvou těles, termodynamiku ignoruje úplně (viz jeho tvrzení, že pád tělesa nepřispěje k teplotě povrchu na který dopadne, nebo dokonce tvrzení, že těleso vymrštěné z povrchu srážkou získá svou kinetickou energii odebráním tepelné energie povrchu), a v nebeské mechanice totálně propadá (např. jeho tvrzení, že tělesa v soustavě více než dvou těles obíhají po elipsách s ohniskem v těžišti v odkazované diskuzi).

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Súvis zaladnení

Stanislav Florian,2017-03-23 00:20:51

Díky.

Odpovědět


Re: Re: Súvis zaladnení

Pavel Brož,2017-03-17 14:32:15

Jenom bych ještě dodal k možnosti nalézt případnou vrstvu z pozůstatků sopečné činnosti, pokud by tato měla způsobit i konec období sněhové koule - teoreticky je to možné. Situace se sice komplikuje tím, že oceánská kůra - na rozdíl od kontinentální - se celkem rychle recykluje tektonickými procesy, zhruba každých 200 miliónů let se kompletně subdukuje, roztaví a vytvoří znova. Kontinentální kůra je vůči těmto procesům mnohem odolnější, protože je silná až 70 km, takže dodnes existují lokality, kde lze nalézt dokonce miliardy let staré horniny.

Přesto by se teoreticky dala případná vrstva spláchnutá z roztátého ledu na konci období ledové koule najít mohla, a to na dnech bývalých mělkých šelfových moří. Tedy přesně tam, kde dnes nacházíme např. trilobity a podobné prvohorní fosilie. Např. v Praze je to známý Barrandien, zhruba v podobných lokalitách by tedy bylo teoreticky možné hledat pozůstatky nějaké takové hypotetické vrstvy, která by svědčila o případné sopečné činnosti na konci období sněhové koule. Jak ale takovou vrstvu identifikovat je ovšem už otázka jiná.

Odpovědět


Re: Re: Re: Súvis zaladnení

Pavel A1,2017-03-18 09:26:17

Vzhledem k tomu, že éra "sněhové koule" byla potvrzena nálezy balvanů v usazeninách tehdejšího tropického moře, které musely být přeneseny z velké dálky a pro tento přenos není jiné vysvětlení, než že připlavaly zamrzlé v ledu, tak ty usazeniny z tehdejší doby se do dneška jistě uchovaly. Jestli tam někdo hledal doklady pro sopečnou činnost, to nevím, ale po zveřejnění této hypotézy se na to jistě geologové houfně vrhnou.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Súvis zaladnení

Pavel Brož,2017-03-18 11:38:19

Ano, bohužel ty přemístěné kameny jsou v podstatě zároveň také jediným klíčovým důkazem této éry, a to navíc ještě jenom proto, přesně jak píšete, že pro ten přenos dnes není jiné vysvětlení. Teoreticky by se dalo uvažovat i o nějakém supervulkánu, ale tuto možnost předpokládám geologové už vyloučili na základě složení těch přemístěných balvanů.

Tím nechci zpochybňovat existenci stadia sněhové koule, vznik takového přechodného stadia není nijak nelogický, právě naopak. Tím chci jenom podotnout, že při rekonstrukci až tak dávných geologických dob je těch naprosto jednoznačných a nezpochybnitelných důkazů jako šafránu. Třeba můj bratr, který je geolog, považuje hypotézu sněhové koule (navíc proběhlé vícekrát) za dnes už geologický mainstream, který nikdo moc nezpochybňuje. Což ale samo o sobě nemusí nic znamenat, když meteorolog Alfred Wegener publikoval roku 1915 svou hypotézu o původu dnešních kontinentů, geologický mainstream byl úplně mimo, a trvalo dalších cca 40 let, než byla jeho hypotéza deskové tektoniky akceptována (a stala se tak mainstreamem). A stejně tak jako oni mladí výzkumníci MacDonald a Wordsworth zmiňovaní v tomto článku přišli s alternativním možným vysvětlením vzniku stadia sněhové koule (coby zapříčiněné sopkami místo dnes stále ještě věšinově přijímané představy, že ji způsobily sinice svým přílišným vyžíráním CO2 z atmosféry), tak stejně tak za pár let či desítek let se mohou objevit další mladí výzkumníci, kteří přinesou nějaký nový neotřelý a přitom pravděpodobný scénář vedoucí k přemisťování těch kamenů. Bez ohledu na to je ale stadium sněhové koule jedním z možných logických etap vývoje Země. Jedná se jen o to, kolik a jak pádných důkazů pro jeho výskyt v té které epoše nalezneme.

Odpovědět




Pro přispívání do diskuze musíte být přihlášeni