Je sklo kapalina?

V roce 1994 zasáhlo předměstí
Northridge v Los Angeles silné zemětřesení. Zemřelo při něm 57 lidí
a přes 5 000 lidí bylo zraněno. Škody byly vyčísleny
na 20 miliard dolarů. Taková silná zemětřesení
nás nutí se zamyslet nad tím, jak je vlastně pevná
země pod našima nohama a jak vůbec můžeme
poznat, že je něco pevné? Na první pohled se může
zdát, že asfalt je pevná látka, ale je to tekutina
i při pokojové teplotě.

Velmi viskózní tekutina. Viskozita je veličina
udávající odpor toku. Často se mylně zaměňuje
za hustotu kapaliny. Olivový olej je téměř 100krát
viskóznější než voda a med je ještě
10 000krát viskóznější. Asfalt je 230 miliardkrát
viskóznější než voda. Na univerzitě
v Queenslandu v Austrálii je asfalt součástí nejdelšího
laboratorního pokusu na světě.

Tento pokus stále probíhá. V roce 1927 byl kus asfaltu
umístěn do této nálevky. Od této doby, za posledních devadesát let
se z něj utvořilo jen devět kapek, což je přibližně
jedna kapka za deset let. Pokaždé, když kapka ukápla,
nikdo v laboratoři zrovna nebyl. V roce 1988 se Johnu Mainstonovi,
vědci, který dohlížel na tento pokus, málem podařilo
jedno ukápnutí zahlédnout. Bohužel z místnosti zrovna
na pár minut odešel, aby si uvařil čaj.

Tento pokus můžete sledovat i živě
na internetu. Pod videem najdete odkaz. Jelikož ale poslední kapka ukápla
v roce 2014, na další si asi chvíli počkáte. Možná jste slyšeli ještě o jedné
velmi viskózní kapalině, kterou je sklo. Když se podíváte na vitráže
ve starých kostelech, uvidíte, že sklíčka jsou
tlustší u dolního okraje, kvůli tomu, jak sklo
po staletí stéká dolů. Jenže to tak není.
Sklo nestéká. Když se podíváte na staré dalekohledy, u kterých i nepatrné změny ve skle
dokážou změnit pozorovaný obraz, zjistíte, že i po stovkách let
fungují naprosto bezchybně.

Ani studie, zabývající se
tisíc let starými okny, neobjevily jediný
důkaz o toku ve skle. Pravda je taková, že je velmi
složité vyrobit rovnoměrně tlusté sklo a lidé, kteří okna
před tisíci lety vyráběli, ho orientovali
nejtlustším okrajem dolů. Olovo má mnohem
nižší viskozitu než sklo.

Takže než by spodní
okraj skla ztloustl, z olověné výplně by za tu dobu
zbyla jen louže na zemi. Sklo je netypické tím,
že je to amorfní pevná látka. To znamená, že jeho molekuly nejsou
pravidelně uspořádané v mřížce, ale jsou vůči sobě
náhodně natočené. Je to způsobeno tím, že sklo
při tuhnutí chladne tak rychle, že molekuly nemají dostatek času,
aby se uspořádaly do pravidelné mřížky. Rozdíl mezi pevným
a tekutým je ale v tom, že v pevné látce jsou atomy
a molekuly tak silně pospojované, že se vzájemně
nemůžou posunovat.

Ve vodě, olivovém oleji nebo asfaltu se molekuly můžou posunovat, ale ve skle při pokojové
teplotě to nedokážou. Jak to ale funguje ve středu Země? Pod zemskou kůrou je zemský plášť, který je zodpovědný za pohyby
litosférických desek a zemětřesení.

Má pevné, nebo kapalné skupenství? Samozřejmě nemůžeme
pozorovat zemský plášť přímo, můžeme ale vidět hmotu
vystupující z hloubi Země, kterou tvoří do ruda
rozpálená hornina - láva. Zdá se, že zemský plášť
by na tom mohl být velmi podobně. Že je tvořený magmatem
- rozžhavenou, roztavenou horninou. Dávalo by to smysl. Aby po něm mohly plavat
tektonické desky, musí být tekutý, že? Jenže tak to není.


Zemský plášť má pevné skupenství. Při tak vysokém tlaku, kterému
je vystaven, zůstává v pevném skupenství, i při velmi vysokých teplotách. Důkazem jsou i vlny zemětřesení,
které se pláštěm šíří. Tyto vlny se totiž nešíří tekutinou,
například tekutým železem v zemském jádru. Tekutiny totiž při tažení začnou téct. Díky tomu můžeme vidět
stín tekutého vnějšího jádra při měření seismických vln
vznikajících na druhém konci světa. Jak ale tedy tento
pevný kámen může téct?

Je to díky tomu,
že krystaly nejsou perfektní. Na některých místech
může chybět atom a při tom vysokém
tlaku v zemském nitru může sousední atom
přeskočit a mezeru vyplnit. Z naší perspektivy trvá velmi dlouhou dobu, než se tento jev viditelně projeví. ale z perspektivy existence naší
planety je to jen krátký okamžik. Viskozita pláště je
mnohonásobně vyšší než u skla, takže se tekutá povaha pláště projevuje
jen v průběhu těchto geologických období.

Asfalt, který je tekutý, teče tak pomalu,
že se může zdát jako pevná látka, zatímco se zemský plášť, pevná látka, chová jako tekutina,
když na to má dostatek času. Jak jednou řekl slavný
americký geolog Grove Karl Gilbert: "Složitost je podle mě jen imaginární, není skutečná." "Tuhost a plastičnost
jsou jen relativní termíny." "Všechny pevné látky jsou zároveň tuhé i plastické."

"Při vysokých silách a hmotnostech" "toto rozlišování ztrácí smysl." Tyto přísné definice, kterými
se snažíme zaškatulkovat svět, můžou vést k nedorozumění
nebo chybným úsudkům, jako že zemské nitro
je jedna velká koule magmatu. Měli bychom tedy změnit svůj pevný
pohled na kapaliny a pevné látky. Překlad: Zarwan
www.videacesky.cz