Geochemie

Geochemie studuje zastoupení a změny v zastoupení  chemických prvků v jednotlivých částech Země (a v
                           širším pohledu v celém Vesmíru - kosmochemie).



                                      www.sci.muni.cz/~jzeman

                                           Hmota a záření

Při vzájemných přeměnách jsou vlastnosti záření a hmotnost vázány známým Einsteinovým vztahem

                                            DE = Dm c^2

kde DE je energie záření, které se uvolní při přeměně Dm hmoty na záření a c je rychlost světla
(2,998 × 10^8 m/s). Frekvence (a tím i vlnová délka) vzniklého záření je pak dána vztahem

                                              DE = h n

kde h je Planckova konstata a n je frekvence záření.

Čím větší množství hmoty se přemění na záření, tím vyšší je jeho frekvence, tím kratší je jeho
vlnová délka a naopak.

                                          Struktura hmoty

                                        Elementární částice

                                       Hmotnosti a interakce

                                           Vznik Vesmíru

Pozorování Vesmíru -- pohled do minulosti (konečná rychlost světla 300 000 km/s). Vzdálenost
Slunce-Země urazí světlo za 8 minut. Nejbližší hvězda Alpha Centauri vzdálena 4,3 svět. let,
nejbližší galaxie v Andromedě 2 miliony svět. let (doba vývoje Homo sapiens). Hubbleův teleskop
umístěný na oběžné dráze je schopen pozorovat Vesmír do vzdálenosti několika miliard let -- Hubble
Deep Field.

                                             Struktura

Vesmír má velkorozměrnou strukturu. Hvězdy vytvářejí skupiny -- galaxie, které vytvářejí kupy s
desítkami galaxií. Mléčná dráha s dalšími 30 galaxiemi patří do Lokální kupy -- 3 velké spirální
galaxie -- Mléčná dráha, galaxie v Andromedě a M33. Rozměr Lokální kupy -- 5 mil. svět. let. Další
kupy obsahují až tisíce galaxií a mají rozměry desítek milionů světelných let. Kupy se sdružují do
clusterů a superclusterů o rozměrech stovkek milionů světelných let.

                                      Velkorozměrná struktura

                                               Pozadí

Vesmír se mění. Dvacátá léta -- Edwin Hubble: všechny objekty se vzájemně vzdalují.



Kosmické mikrovlnné záření v pozadí. Šedesátá léta -- z celého okolního Vesmíru přichází uniformní
mikrovlnné záření (2,7 K).

                                               Vývoj

                                                COBE

                                              Big Bang

                                           Zrození hvězd

                                           Zrození hvězd

                                             Smrt hvězd

                                             Smrt hvězd

                                  Chemické složení -- jak zjistíme

nepřímo ze spektrálních údajů

                                          Chemické složení

Základní charakteristika:

  --     Výrazně převládají H a He --vznikly z protonů, neutronů a elektronů po Velkém třesku.

  --     S rostoucím atomovým číslem zastoupení prvků ve Vesmíru klesá -- ostatní prvky vznikly až
  v následujících fázích vývoje Vesmíru ve hvězdách.

  --     Prvky se sudým atomovým číslem jsou ve Vesmíru hojnější, než sousedící prvky s lichým
  atomovým číslem -- existuje celá řada vysvětlení například že vytvoření párů zvyšuje stabilitu
  jádra.

  --     Z uvedeného trendu se vymykají tři skupiny prvků:

                                           Energie jader

                                        Vnitřní vývoj hvězd

Hvězdy vznikají při gravitačním stažení vesmírných plynů a prachových částic (v ranném Vesmíru pouze
atomů vodíku a helia). Pokud je hmotnost takového objektu dostatečná, pak dojde k jeho zahřátí na
teploty milionů K a nastartování termojaderné (nukleární) syntézy.

                                  Nukleární reakce -- lehké hvězdy

                                  Nukleární reakce -- těžké hvězdy

                                        Těžké prvky - vznik

*       pomalý záchyt neutronů -- s-proces (slow)

*       rychlý záchyt neutronů -- r-proces (rapid) -- následně b^-- rozpad

*       záchyt protonů -- p-proces

                                         Hlavní posloupnost

                                       Vývoj hvězd - přehled

                                     Vývoj hvězd -- jedna hvězda