บทที่1 โครงสร้างโลก

โลกเป็นดาวเคราะห์ดวงหนึ่งในระบบสุริยะจักรวาลเกิดขึ้นเมื่อประมาณ 4600 ล้านปีมาแล้ว กลุ่มก๊าซในเอกภพบริเวณนี้ ได้รวมตัวกันเป็นหมอกเพลิงมีชื่อว่า“โซลาร์เนบิวลา”(Solar Nebula)แรงโน้มถ่วงทำให้กลุ่มก๊าซยุบตัวและหมุนตัวเป็นรูปจาน ใจกลางมีความร้อนสูงเกิดปฏิกิริยานิวเคลียร์แบบฟิวชั่นกลายเป็นดาวฤกษ์ที่ชื่อว่าดวงอาทิตย์ ส่วนวัสดุที่อยู่รอบๆมีอุณหภูมิต่ำกว่ารวมตัวเป็นกลุ่มๆ มีมวลสารและความหนาแน่นมากขึ้นเป็นชั้นๆ และกลายเป็นดาวเคราะห์ในที่สุด

                                    ภาพการกำเนิดโลก

 โครงสร้างของโลก

      การศึกษาโครงสร้างภายในของโลก โดยศึกษาการเดินทางของ “คลื่นซิสมิค” (Seismic waves) ซึ่งมี 2 ลักษณะ คือ

   

1.คลื่นปฐมภูมิ (P wave)  เป็นคลื่นตามยาวที่เกิดจากความไหวสะเทือนในตัวกลางสามารถเคลื่อนที่ผ่านตัวกลางได้ทุกสถานะและมีความเร็วมากกว่าคลื่น S โดยมีความเร็วประมาณ 6 – 8 กิโลเมตร/วินาที คลื่นปฐมภูมิทำให้เกิดการอัดหรือขยายตัวของชั้นหิน 

2.คลื่นทุติยภูมิ (S wave)  เป็นคลื่นตามขวางที่เกิดจากความไหวสะเทือนในตัวกลางสามารถเคลื่อนที่ผ่านได้เฉพาะตัวกลางที่เป็นของแข็ง คลื่นทุติยภูมิมีความเร็วประมาณ 3 – 4 กิโลเมตร/วินาที คลื่นทุติภูมิทำให้ชั้นหินเกิดการคดโค้ง

                                    ภาพคลื่น P และ S

    ขณะที่เกิดแผ่นดินไหว(Earthquake)จะเกิดแรงสั่นสะเทือนขยายแผ่จากศูนย์เกิดแผ่นดินไหวออกไปโดยรอบทุกทิศทุกทาง เนื่องจากวัสดุภายในของโลกมีความหนาแน่นไม่เท่ากัน และมีสถานะต่างกันคลื่นทั้งสองจึงมีความเร็วและทิศทางที่เปลี่ยนแปลงไป คลื่นปฐมภูมิหรือ P wave สามารถเดินทางผ่านศูนย์กลางของโลกไปยังซีกโลกตรงข้ามโดยมีเขตอับ(Shadow zone)อยู่ระหว่างมุม100-140 องศา แต่คลื่นทุติยภูมิ หรือ S wave ไม่สามารถเดินทางผ่านชั้นของเหลวได้ จึงปรากฏแต่บนซีกโลกเดียวกับจุดเกิดแผ่นดินไหว โดยมีเขตอับอยู่ที่มุม120องศาเป็นต้นไป 

     ภาพการเดินทางของ P wave และ S wave ขณะเกิดแผ่นดินไหว

 การแบ่งโครงสร้างของโลก

 นักวิทยาศาสตร์ได้วิเคราะห์ว่า องค์ประกอบต่างๆภายในโลกไม่ได้เป็นเนื้อเดียวกันตลอด โดยสามารถแบ่งโครงสร้างของโลกตามคุณสมบัตืทางกายภาพออกเป็น 5 ชั้น ได้แก่

1.ธรณีภาค (Lithosphere) คือส่วนชั้นนอกสุดของโลก ชั้นนี้มีความลึกประมาณ 100 กิโลเมตร จากผิวโลก ประกอบด้วยหินที่มีสมบัติเป็นของแข็ง

2.ฐานธรณีภาค (Asthenosphere)  เป็นแมนเทิลชั้นบนซึ่งอยู่ใต้ชั้นธรณีภาคลงมาจนถึงระดับ 700 กิโลเมตร เป็นวัสดุเนื้ออ่อนอุณหภูมิประมาณ 600 – 1,000 องศาเซลเซียส เคลื่อนที่ด้วยกลไกการพาความร้อน (Convection) มีความหนาแน่นประมาณ 3.3 กรัม/เซนติเมตร เป็นชั้นที่มีแมกมา ซึ่งเป็นหินหนืดหรือหินหลอมละลายร้อน หมุนวนอยู่ภายในโลกอย่างช้าๆ

3.มีโซสเฟียร์ (Mesosphere) เป็นแมนเทิลชั้นล่างซึ่งอยู่ลึกลงไปจนถึงระดับ 2,900 กิโลเมตร มีสถานะเป็นของแข็งอุณหภูมิประมาณ 1,000 – 3,500 องศาเซลเซียส มีความหนาแน่นประมาณ 5.5 กรัม/เซนติเมตร เป็นชั้นที่เป็นของแข็งร้อนแต่แน่นและหนืดกว่าตอนบน มีอุณหภูมิสูงประมาณ 2,25024,500 องศาเซลเซียส

4.แก่นโลกชั้นนอก (Outer Core)  อยู่ลึกลงไปถึงระดับ 5,150 กิโลเมตร เป็นเหล็กหลอมละลายมีอุณหภูมิสูง 1,000 – 3,500 องศาเซลเซียส เคลื่อนตัวด้วยกลไกการพาความร้อนทำให้เกิดสนามแม่เหล็กโลก มีความหนาแน่น 10 กรัม/ลูกบาศก์เซนติเมตร

5.แก่นโลกชั้นนอก (Inner Core)  เป็นเหล็กและนิเกิลในสถานะของแข็งซึ่งมีอุณหภูมิสูงถึง 5,000 องศาเซลเซียส ความหนาแน่น 12 กรัมต่อลูกบาศก์เซนติเมตร จุดศูนย์กลางของโลกอยู่ที่ระดับลึก 6,370 กิโลเมตร สนามแม่เหล็กโลก

                          การแบ่งโครงสร้างโลกทางกายภาพ

                           นอกจากที่กล่าวมาแล้วนักวิทยาศาสตร์ยังแบ่งโครงสร้างโลกจากลักษณะทางกายภาพและทางเคมีจากหินและสารต่างของโลกออกอีก 2 ส่วนได้แก่

 เปลือกโลก (Crust)

      เป็นเสมือนผิวด้านนอกที่ปกคลุมโลก แบ่งออกได้เป็น 2 บริเวณ คือ 

      - เปลือกโลกทวีป (Continental Crust) หมายถึง ส่วนที่เป็นแผ่นดินทั้งหมด ประกอบด้วยธาตุซิลิคอนและอะลูมิเนียมเป็นส่วนใหญ่ มีสีจาง เรียกหินชั้นนี้ว่า หินไซอัล (sial) ได้แก่ หินแกรนิต ผิวนอกสุดประกอบด้วยดิน และหินตะกอน

      - เปลือกโลกมหาสมุทร (Oceanic Crust) หมายถึง ส่วนของเปลือกโลกที่                                          ปกคลุมด้วยน้ำ ประกอบด้วยธาตุซิลิคอนร้อยละ 40250 และแมกนีเซียมร้อยละ 50260 เป็นส่วนใหญ่ มีสีเข้ม เรียกหินชั้นนี้ว่า หินไซมา (sima) ได้แก่ หินบะซอลต์ติดต่อกับชั้นหินหนืด มีความลึกตั้งแต่5กิโลเมตร ในส่วนที่อยู่ใต้มหาสมุทรลงไปจนถึง 70 กิโลเมตร 

เนื้อโลก (Mantle)

     อยู่ถัดลงไปจากชั้นเปลือกโลก ส่วนมากเป็นของแข็ง มีความลึกประมาณ 2,900 กิโลเมตรนับจากฐานล่างสุดของเปลือกโลกจนถึงตอนบนของแก่นโลก เป็นหินหนืด ร้อนจัด ประกอบด้วยธาตุเหล็ก ซิลิคอน และอะลูมิเนียม 

แก่นโลก (Core)

        แก่นโลกมีองค์ประกอบหลักเป็นเหล็ก แก่นโลกชั้นใน (Inner core) มีความกดดันสูงจึงมีสถานะเป็นของแข็ง ส่วนแก่นโลกชั้นนอก (Outer core) มีความกดดันน้อยกว่าจึงมีสถานะเป็นของเหลวหนืด แก่นชั้นในมีอุณหภูมิสูงกว่าแก่นชั้นนอก พลังงานความร้อนจากแก่นชั้นใน จึงถ่ายเทขึ้นสู่แก่นชั้นนอกด้วยการพาความร้อน(Convection) เหล็กหลอมละลายเคลื่อนที่หมุนวนอย่างช้าๆ ทำให้เกิดการเคลื่อนที่ของกระแสไฟฟ้า และเหนี่ยวนำให้เกิดสนามแม่เหล็กโลก (The Earth’s magnetic field)

                               ภาพแก่นแม่เหล็กโลก

                        คลิปสรุปเนื้อหาโดยรวม