Studijní program P4F7 Fyzika Země a planet

Anotace programu

Obor Fyzika Země a planet se zabývá studiem Země a jejího blízkého okolí fyzikálními metodami. Zahrnuje fyziku zemětřesení a problematiku šíření seismických vln, termální vývoj a deformaci zemského tělesa na různých časových škálách, studium tíhového a elektromagnetického pole Země pozemskými i satelitními metodami a výzkum planet a jejich měsíců. K interpretaci geofyzikálních jevů používá metod matematického modelování. Studenti se v rámci studia zapojují do mezinárodní týmové spolupráce a výsledky vlastního výzkumu prezentují na mezinárodních konferencích a publikují v recenzovaných odborných časopisech.

Oborová rada

Aktuální složení rady je na adrese http://mff.cuni.cz/phd/or/p4f7 .

Spolupracující ústavy

– Geofyzikální ústav AV ČR, v.v.i.
Boční II/1401, 141 31 Praha 4 - Spořilov
http://www.ig.cas.cz/

– Ústav struktury a mechaniky hornin AV ČR, v.v.i.
V Holešovičkách 41, 182 09, Praha 8
http://www.irsm.cas.cz/

Vypsaná témata

Jsou k nahlédnutí v SIS na adrese http://mff.cuni.cz/phd/temata/p4f7 .

Vybraná témata pro předběžné výběrové řízení

Poskytovaná výuka

Po dohodě se školitelem studenti volí pokročilé magisterské nebo doktorandské přednášky, zejména z následujícího seznamu:

Požadavky k průběhu doktorského studia

a) V prvním ročníku by měl student absolvovat 1-3 přednášky dle individuálního studijního plánu a dle tématu disertační práce. V 1. nebo ve 2. ročníku by měl vystoupit na Week of Doctoral Students, Doktorandském dni nebo na vhodné konferenci. Průběžně by měl navštěvovat oborový seminář.

b) Podmínkou pro obhajobu a ukončení studia je publikace vlastních výsledků týkajících se tématu disertační práce ve dvou publikacích v mezinárodních impaktovaných časopisech.

c) V souladu se standardy studijních programů na UK je součástí studijních povinností v doktorském programu absolvování části studia na zahraniční instituci v souhrnné délce alespoň jednoho měsíce nebo jiná forma přímé účasti studenta na mezinárodní spolupráci.

Seznam požadavků ke státní doktorské zkoušce

Zkouška se skládá ze tří částí. První téma je zaměřené na problematiku řešenou v rámci disertační práce. Druhé téma je z povinné části 1 a třetí téma z volitelné části 2.

1. Povinná část

1.1 Základy geofyziky
Pohyby Země. Tíhové pole, tíhová měření a jejich redukce. Zemské slapy. Základní údaje o zemětřeseních. Seismicita Země. Šíření seismických vln. Popis magnetického pole Země, hlavní geomagnetické pole, variace. Paleomagnetismus. Zdroje a šíření tepla v Zemi. Konvekce v zemském plášti. Stáří hornin.

1.2 Stavba Země
Vlastní kmity Země a seismický referenční model. Průběh teploty, elektrické vodivosti a viskozity, fázové přechody v Zemi. Globální třírozměrné modely založené na seismické tomografii. Kontinentální drift, rozšiřování oceánského dna, desková tektonika.

2. Volitelná část
Doktorand volí jeden z následujících bloků:

2.1 Seismologie
Typy zemětřesení a jejich geografické rozložení. Makroseismická intenzita, magnitudo a energie zemětřesení. Fyzika zemětřesného ohniska. Seismicita. Seismické vlny, teorie jejich šíření. Seismické přístroje a observatoře. Strukturální seismologie.

2.2 Geodynamika
Energetická bilance Země. Reologie pláště a litosféry. Vyjádření zákonů zachování hmoty, hybnosti, momentu hybnosti a energie pro pohybující se kontinuum. Numerické modely konvekce v plášti. Subdukce litosférických desek. Postglaciální výzdvih. Dynamický geoid.

2.3 Geomagnetismus a geoelektřina
Základní charakteristiky elektromagnetického pole Země a jeho časových změn. Studium elektrické vodivosti v zemské kůře a plášti. Dynamová teorie buzení magnetického pole Země. Fyzika ionosféry a magnetosféry.

2.4 Planetologie
Reprezentace fyzikálních polí pomocí sférických harmonických funkcí. Určování vnitřní struktury planetárních těles. Souvislost mezi tvarem a procesy v planetárním nitru. Teplota povrchu a vnitřní zdroje tepla, slapové zahřívání. Určování stáří povrchu. Vývoj sluneční soustavy. Základní informace o vnitřní struktuře a termálním vývoji planet a měsíců.

Doporučená literatura

–Aki, P. K., Richards, P.: Quantitative Seismology. University Science Books, Sausalito, 2002.

–Brokešová, J.: Asymptotic Ray Method in Seismology. A Tutorial. Matfyz Press, Praha, 2008.

–Červený, V.: Seismic Ray Theory. Cambridge University Press, Cambridge, 2001.

–Dahlen, F. A., Tromp, J.: Theoretical Global Seismology. Princeton University Press, Princeton, 1998.

–Fowler, C. M. R.: The Solid Earth. Cambridge University Press, Cambridge, 1990.

–Lay, T., Wallace, T. C.: Modern Global Seismology. Academic Press, New York, 1995.

–Martinec, Z.: Principles of Continuum Mechanics. Birkhauser, Springer Nature, 2019.

–Merrill, R. T., McElhinny, M. W., McFadden, P. L.: The Magnetic Field of the Earth. Academic Press, San Diego, 1998.

–Novotný, O.: Motions, Gravity Field and Figure of the Earth. UFBA, Salvador, Bahia, 1998.

–Shearer, P. M.: Introduction to Seismology. Cambridge University Press, Cambridge, 1999.

–Schubert, G. (ed.): Treatise on Geophysics. Elsevier, Amsterdam, 2007.

–Schubert, G., Turcotte, D. L., Olson, P.: Mantle Convection in the Earth and Planets. Cambridge University Press, Cambridge, 2001.