NOVÁ - ZŠ VNB IV / 07

Lekce IV / 07 - Sonar

Cíl lekce:

Žáci získají základní představu o členitosti hlubokomořského dna, podmínkách pro život na dně oceánů a možnostech výzkumu vodního prostředí.

Zeptejte se Vašich dětí:

Existuje ve velkých mořských hloubkách život?
Co jsou to hlubokomořské příkopy?
Jak můžeme zkoumat mořské prostředí?
Na jakém principu funguje sonar?
Jak se nazývá nejhlubší místo na Zemi?

Oceánské dno

Zemi pokrývá tuhý obal neboli zemská kůra – litosféra. Její prohlubeniny vyplňuje voda oceánů, moří, jezer a řek. Tato hydrosféra představuje 71 % celkové plochy zeměkoule. Mořské dno zabírá 60 % zemského povrchu a je poměrně mladé - ani jedna z jeho částí není starší než 200 miliónů let, protože ho neustále přetvářejí tektonické procesy v zemské kůře.

Podsouvání oceánské desky pod kontinentální
Obrázek Active Margin od en:User:Booyabazooka [Public domain] via Wikimedia commons

Litosféra je rozčleněna na mohutné bloky - litosférické desky, které „plavou“ na plastické vrstvě zemského pláště. Litosférické desky se neustále pohybují, a tak přeměňují tvář planety Země. Jejich pohyb je vůči sobě těžké popisovat, a tak se jejich pohyb vztahuje vzhledem k osám Země anebo k horkým skvrnám. Litosférické desky můžeme rozdělit na oceánské a pevninské. Většina desek vlastní některý ze světadílů – např. Africká, jiné jsou pouze oceánské – např. Pacifická. Hranice desek jsou skryty pod hladinou oceánu a tvoří hlubinné zlomy, soustavy mladých pásemných pohoří, středooceánské příkopy a podmořské příkopy. Některé hranice jsou nejasné. Největší z litosférických desek je Tichomořská, která je oceánská. Velikostně ji následuje Africká, Euroasijská, Australská, Severoamerická, Antarktická a Jihoamerická. Tyto desky tvoří kontinenty, proto jsou z větší části kontinentální. Ale hranice mezi jednotlivými deskami se nachází povětšinou v oceánech, v blízkosti kontinentů, a jsou tvořeny oceánskými hřbety nebo naopak příkopy. K menším litosférickým deskám patří Nazca, Kokosová, Filipínská, Arabská, Juane de Fuca, Karolínská, Bismarcova a Scotia.

Mořské dno se pozvolna svažuje od 0 do více než 11 000 metrů pod hladinou a tvoří širokou pláň, která se táhne od pobřeží směrem do oceánu do vzdálenosti až 400 km. Výzkumníci žertem tvrdí, že by se tam dalo pohodlně jezdit na kole. Jinde zase vytváří výrazný reliéf vytvořený působením tektonické a vulkanické aktivity, takže se tam nacházejí mohutná horská pásma, vrchy, hluboké příkopy či plošiny.

Tlak v hlubinách oceánů přesahuje jeden milion hektopascalů, což je více jak tisícinásobek atmosférického tlaku. Přesto by se kolem nás tichou temnotou proháněly tomuto prostředí dobře uzpůsobené světélkující obludy s velkými tlamami. Nechybějí tady ani hlubokomořští žraloci – největší druh (dlouhý až čtyři metry) vydává studené zelenkavé světlo. Existuje domněnka, že v oblasti mořského dna čeká na odhalení ještě cca 100 milionů druhů živočichů. Nikoli nadarmo se mořským hlubinám říká „vnitřní vesmír“. Vždyť ve vesmírných dálkách se pohybovalo více pozemšťanů než u mořského dna.

Oceánské dno
Obrázek od VNB

Tektoniku oceánů tvoří: středooceánské hřbety, hydrotermální sopouchy, ostrovy, příkopy atd. Středooceánské hřbety jsou největší útvary mořského dna. Ve skutečnosti jde o největší samostatný znak na povrchu Země. Jsou vytvořeny ze spojeného řetězce pohoří, které se na dně oceánu kulatí a roztahují až do délky okolo 65 000 kilometrů. Tyto hřbety vyčnívají až několik tisíc metrů nad okolním mořským dnem. Na některých místech se nad hladinu zvedají sopky, které z nich vyrůstají - například Island v severním Atlantiku. Rozlišují se dva typy středooceánských hřbetů: pomalu a rychle se rozpínající. První typ, jako je například Středoatlantický hřbet, tvoří novou kůru rychlostí jenom 2 - 5 cm za rok. Rychle se rozpínající hřbety, ke kterým patří například Východní tichomořský práh, se rozpínají o 10 - 20 cm za rok.

Dlouho badatelé předpokládali, že největší hloubka dna je uprostřed oceánu. Nejhlubší části oceánu jsou v obloukovitých prohlubinách mořského dna nazývaných hlubokomořské příkopy. Tyto příkopy tvoří sbíhající se okraje pánví, kde se jedna oceánská pánev podsouvá pod druhou. Nad horní pánví kůry přitom vzniká oblouk sopečných ostrovů, který je rovnoběžný s příkopem. Jako příklad je možno uvést kombinaci příkopu a oblouku ostrovů v podobě Jávského příkopu, nebo také oblouku indonéských ostrovů na okraji Indického oceánu. Většina podmořských příkopů na světě dosahuje hloubky více než 6 000 m. Nejhlubší je Mariánský příkop s nejhlubším bodem Challenger (o hloubce 11 034 metrů). Kdyby se zde ponořila nejvyšší hora světa Mount Everest, ještě dva kilometry nad jejím vrcholem by se vlnila vodní hladina I přes to, že je zde úplná tma, vysoký tlak a teplota se v těchto místěch pohybuje kolem bodu mrazu, v těchto příkopech žije obdivuhodně mnoho organismů.

Sonar
Obrázek Sonar Principle-cs od Georg Wiora (Dr. Schorsch) [CC BY-SA 3.0] via Wikimedia commons

Nejnověji se k vypracování map oceánského dna využívá družicových snímků povrchu oceánu. Jak může družice, jejíž přístroje vidí pouze vodní hladinu, získat snímek dna? Mořská hladina výborně kopíruje vliv gravitačního pole Země. Hluboké oblasti jako podmořské příkopy se projevují menší přitažlivostí, naopak nad velkými podmořskými objekty (např. podmořské hory) je gravitace silnější. Tyto rozdíly ovlivňují výšku hladiny a způsobují vydouvání a pokles hladiny napodobující reliéf mořského dna.

Nejlepším prostředkem pro mapování mořského dna v hloubkách pod 500 metrů však pořád zůstávají sonary. Oceánografové, mořští geologové a archeologové používají lodě se sonary ke zkoumání objektů pod hladinou vodních těles. Sonar, což je zkratka pro „sound navigation ranging“ (zvuková navigace a zaměřování), byl vynalezen během první světové války k detekci ponorek. Sonar sestává z transduktoru, který vysílá a přijímá zvukové vlny. Signál je vyslán a odrazí se zpět od povrchu pod hladinou. Vědci používají rychlost zvuku ve vodě a čas, za který se signál vrátí zpátky k tomu, aby vypočítali hloubku, ve které se nachází zkoumaný objekt. Čím hlouběji se nachází, tím déle trvá, než se zvuk vrátí zpátky. Mapa dna oceánu se tvoří tak, že se vyšle série „zahvízdnutí“, které tvoří mřížku, a z času, za který se vrátí, se vypočítá hloubka v daném místě. Sonary používají různé frekvence ke zmapování různých věcí na dně oceánu.

Zmapování dnes neznámých ploch mořského dna by si vyžádalo podle odhadu zhruba 200 let práce a vyžadovalo by tedy dlouhodobější nasazení většího počtu lodí s celkovou cenou ve stovkách milionů a možná i miliard dolarů.

Mapování mořské dna pomocí sonaru
Obrázek Motorový člun (upraveno) od Piotr Siedlecki [Public domain] via PublicDomainPictures

Pokud vás téma zaujalo a chcete se dozvědět více: