การแบ่งโครงสร้างโลกตามลักษณะกายภาพ

เมื่อเกิดแผ่นดินไหวจะทำให้เกิดคลื่นไหวสะเทือน (Seismic wave) สองแบบ คือ คลื่นพื้นผิว (Surface wave) และคลื่นในตัวกลาง (Body wave) คลื่นพื้นผิวเดินทางไปตามพื้นผิวโลกทำให้อาคาร สิ่งปลูกสร้าง ชำรุด พังทะลาย ส่วนคลื่นในตัวกลางเดินทางผ่านเข้าไปภายในของโลกผ่านไปยังพื้นผิวโลกที่อยู่ซีกตรงข้าม นักธรณีวิทยาจึงใช้คลื่นในตัวกลางในการสำรวจโครงสร้างภายในของโลก คลื่นในตัวกลางซึ่งมี 2 ประเภท ได้แก่ คลื่นปฐมภูมิ (P wave) และ คลื่นทุติยภูมิ (S wave)

joker123

คลื่นปฐมภูมิ (P wave) เป็นคลื่นตามยาวที่เกิดจากความไหวสะเทือนในตัวกลาง โดยอนุภาคของตัวกลางนั้นเกิดการเคลื่อนไหวแบบอัดขยายในแนวเดียวกับที่คลื่นส่งผ่านไป คลื่นนี้สามารถเคลื่อนที่ผ่านตัวกลางที่เป็นของแข็ง ของเหลว และแก๊ส เป็นคลื่นที่สถานีวัดแรงสั่นสะเทือนสามารถรับได้ก่อนชนิดอื่น โดยมีความเร็วประมาณ 6 – 7 กิโลเมตร/วินาที คลื่นปฐมภูมิทำให้เกิดการอัดหรือขยายตัวของชั้นหิน

คลื่นทุติยภูมิ (S wave) เป็นคลื่นตามขวางที่เกิดจากความไหวสะเทือนในตัวกลางโดยอนุภาคของตัวกลางเคลื่อนไหวตั้งฉากกับทิศทางที่คลื่นผ่าน มีทั้งแนวตั้งและแนวนอน คลื่นชนิดนี้ผ่านได้เฉพาะตัวกลางที่เป็นของแข็งเท่านั้น ไม่สามารถเดินทางผ่านของเหลว คลื่นทุติยภูมิมีความเร็วประมาณ 3 – 4 กิโลเมตร/วินาที คลื่นทุติยภูมิทำให้ชั้นหินเกิดการคดโค้ง

ขณะที่เกิดแผ่นดินไหวจะเกิดแรงสั่นสะเทือน ทำให้คลื่นไหวสะเทือนเคลื่อนที่ออกจากศูนย์กลางการเกิดแผ่นดินไหวโดยรอบทุกทิศทุกทาง เนื่องจากวัสดุภายในของโลกมีความหนาแน่นไม่เท่ากัน และมีสถานะต่างกัน คลื่นทั้งสองจึงมีความเร็ว

และทิศทางที่เปลี่ยนแปลงไป คลื่นปฐมภูมิ หรือ P wave สามารถเดินทางผ่านศูนย์กลางของโลกไปยังซีกโลกตรงข้ามโดยมีเขตอับคลื่น (Shadow zone) อยู่ระหว่างมุม 103° – 143° แต่คลื่นทุติยภูมิ หรือ S wave ไม่สามารถเดินทางผ่านของเหลวได้ จึงปรากฏแต่บนซีกโลกเดียวกับจุดเกิดแผ่นดินไหวตั้งแต่เขต 0° – 103° เท่านั้น

สล็อต

นักธรณีวิทยาแบ่งโครงสร้างภายในของโลกออกเป็น 5 ส่วน โดยพิจารณาจากความเร็วของคลื่น P wave และ S wave

ธรณีภาค (Lithosphere) คือ ประกอบด้วยเปลือกโลกทวีป (Continental crust) และ เปลือกโลกมหาสมุทร (Oceanic crust) คลื่น P wave และ S wave เคลื่อนที่ช้าลงจนถึงแนวแบ่งเขตโมโฮโรวิซิก (Mohorovicic discontinuity) ซึ่งอยู่ที่ระดับลึกประมาณ 100 กิโลเมตร

ฐานธรณีภาค (Asthenosphere) อยู่ใต้แนวแบ่่งเขตโมโฮโรวิซิกลงไปจนถึงระดับ 700 กิโลเมตร เป็นบริเวณที่คลื่นไหวสะเทือนมีความเร็วเพิ่มขึ้นตามระดับลึก โดยแบ่งออกเป็น 2 เขต ดังนี้
เขตที่คลื่นไหวสะเทือนมีความเร็วต่ำ (Low velocity zone หรือ LVZ) ที่ระดับลึก 100 – 400 กิโลเมตร P wave และ S wave มีความเร็วเพิ่มขึ้นอย่างไม่คงที่ เนื่องจากบริเวณนี้เป็นของแข็งเนื้ออ่อน อุณหภูมิที่สูงมากทำให้แร่บางชนิดเกิดการหลอมละลายเป็นหินหนืด (Magma)
เขตที่มีการเปลี่ยนแปลง (Transitional zone) อยู่บริเวณเนื้อโลกตอนบน (Upper mentle) ระดับลึก 400 – 700 กิโลเมตร P wave และ S wave มีความเร็วเพิ่มขึ้นมาก ในอัตราไม่สม่ำเสมอ เนื่องจากบริเวณนี้มีการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของแร่

สล็อตออนไลน์

เมโซสเฟียร์ (Mesosphere) อยู่บริเวณเนื้อโลกชั้นล่าง (Lower Mantle) ที่ความลึก 700 – 2,900 กิโลเมตร เป็นบริเวณที่คลื่นไหวสะเทือนมีความเร็วสม่ำเสมอ เนื่องจากเป็นของแข็ง

แก่นชั้นโลกนอก (Outer core) ทึ่ระดับลึก 2,900 – 5,150 กิโลเมตร P wave ลดความเร็วลงฉับพลัน ขณะที่ S wave ไม่ปรากฏ ทั้งนี้เนื่องจากบริเวณนี้เป็นเหล็กหลอมละลาย

แก่นโลกชั้นใน (Inner core) ที่ระดับลึก 5,150 กิโลเมตร จนถึงความลึก 6,371 กิโลเมตร ที่จุดศูนย์กลางของโลก P wave ทวีความเร็วขึ้น เนื่องจากความกดดันแรงกดดันภายในทำให้เหล็กเปลี่ยนสถานะเป็นของแข็ง

โลกถือกำเนิดมาแล้ว4,600ล้านปี นักวิทยาศาสตร์ตั้งแต่ยุคโบราณทราบดีว่า ภายในของโลกนั้นร้อนระอุและเปี่ยมด้วยแรงดันมหาศาล ซึ่งทำให้เกิดปรากฏารณ์ธรรมชาติต่างๆ เช่น ภูเขาไฟระเบิด แผ่นดินไหว พุน้ำร้อน เป็นต้น

โดยเมื่อ300ปีที่ผ่านมาหรือในปลายคริสต์ศตวรรตที่ 19 เซอร์ไอเแซค นิวตัน ได้คำนวณมวลของโลกโดยใช้กฏแรงโน้มถ่วงสากล F = GmM/r2 พบว่า ความหนาแน่นเฉลี่ยของโลกมีมากกว่า ความหนาแน่นของหินบนเปลือกโลก 2 เท่า

ต่อมานักวิทยาศาสตร์ที่ประเทศรัสเซียพยายามศึกษาโครงสร้างของโลก โดยสร้างแท่นขุดเจาะที่คาบสมุทรโคลาร์ ทำการขุดเจาะลงไปได้ความลึกมากที่สุด 12.3 กิโลเมตร แต่ก็ต้องใช้เวลาถึง 19 ปี ดังนั้นจะเห็นว่า การศึกษาภายในของโลกทางตรงแทบเป็นไปไม่ได้เลย

jumboslot

การศึกษาโครงสร้างโลก
นักธรณีวิทยาศึกษาโครงสร้างภายในของโลกโดยอาศัยคลื่นที่เกิดจากแผ่นดินไหว และจำแนกโครงสร้างโลกเป็นสองระบบ คือ การแบ่งโครงสร้างตามลักษณะทางกายภาพ และ การแบ่งโครงสร้างตามองค์ประกอบทางเคมี

การแบ่งโครงสร้างโลกตามลักษณะกายภาพ
การแบ่งโครงสร้างโลกตามลักษณะทางกายภาพเป็นการศึกษาโลกทางอ้อม โดยจะศึกษาจากคลื่นไหวสะเทือน การวัดค่าแรงโน้มถ่วง เป็นต้น
คลื่นไหวสะเทือน(Seismic wave) มี 2 แบบ คือ คลื่นพื้นผิว(Surface wave)และคลื่นในตัวกลาง(Body wave) คลื่นพื้นผิวเดินทางผ่านเข้าไปภายในของโลกทำให้อาคารทรุด ชำรุด แลังพังทลาย ส่วนคลื่นในตัวกลางสามารถเดินทางผ่านเข้าไปภายในของโลกไปยังพื้นโลกฝั่งตรงข้ามได้ นักธรณีวิทยาจึงเลือกBody waveในการสำรวจ คลื่นในตัวกลางมี 2 ประเภท คือ คลื่นปฐมภูมิ (P wave) และ คลื่นทุติยภูมิ (S wave)
คลื่นปฐมภูมิ (P wave) เป็นคลื่นตามยาวโดยอนุภาคของตัวกลางเคลื่อนไหวแบบอัดขยายในแนวเดียวกับที่คลื่นส่งผ่าน คลื่นนี้สามารถเคลื่อนที่ผ่านของแข็ง ของเหลว และแก๊ส โดยมีความเร็วประมาณ 6 – 7 กิโลเมตร/วินาที คลื่นปฐมภูมิทำให้เกิดการอัดหรือขยายตัวของชั้นหิน

คลื่นทุติยภูมิ(S wave) เป็นคลื่นตามขวางโดยอนุภาคของตัวกลางเคลื่อนไหวตั้งฉากกับทิศทางที่คลื่นผ่าน มีทั้งแนวตั้งและแนวนอน คลื่นชนิดนี้ผ่านได้เฉพาะของแข็งเท่านั้น โดยมีความเร็วประมาณ 3 – 4 กิโลเมตร/วินาที คลื่นทุติยภูมิทำให้ชั้นหินเกิดการคดโค้ง

slot

เขตอับคลื่น(Shadow zone) ของ P wave จะอยู่ที่มุม105องศา ถึง มุม140องศา ส่วนS waveเนื่องจากS waveผ่านได้แค่ของแข็งเท่านั้นคลื่นจึงมีแค่ซีกโลกที่เป็นจุดเริ่มต้นของคลื่นเท่านั้น

นักธรณีวิทยาแบ่งโครงสร้างภายในของโลกเป็น 5 ส่วนโดยพิจารณาจากความเร็วของคลื่น P wave และ S wave ดังนี้

1. ธรณีภาค(Lithosphere)
   ประกอบด้วยเปลือกโลกทวีปและเปลือกโลกมหาสมุทร คลื่น P wave และ S wave เคลื่อนที่ช้าลงจนถึงแนวแบ่งเขตMohorovicic Discontinuity
2. ฐานธรณีภาค(Asthenosphere)
   อยู่ใต้แนวแบ่งเขตMohorovicic Discontinuityลงไป เป็นบริเวณที่คลื่นมีความเร็วเพิ่มขึ้นตามระดับความลึก โดยแบ่งเป็น 2 เขต ดังนี้
   คลื่นมีความเร็วต่ำ(Low velocity zone) P wave และ S wave มีความเร็วเพิ่มขึ้นไม่คงที่ เพราะบริเวณนี้เป็นของแข็งเนื้ออ่อน อุณหภูมิสูงละลายแร่ธาตุเกิดแมกมา
   เขตที่มีการเปลี่ยนแปลง(Transition zone) อยู่บริเวณเนื้อโลกตอนบน P wave และ S wave มีความเร็วเพิ่มขึ้นในอัตราที่ไม่สม่ำเสมอ เนื่องจากเป็นบริเวรำที่มีการเปลื่ยนแปลงของแร่

3.Mesosphere
อยู่บริเวณเนื้อโลกชั้นล่าง เป็นบริเวณที่คลื่นมีความเร็วสม่ำเสมอ เนื่องจากเป็นของแข็ง

4.แก่นโลกชั้นนอก(outer core)
P waveลดลงฉับพลัน และS waveไม่ปรากฏ เนื่องจากชั้นนี้เป็นชั้นที่มีเหล็กหลอมละลาย

5.แก่นโลกชั้นใน(Inner core)
จุดศูนย์กลางของโลก P wave มีความเร็วมากขึ้น เพราะแรงกดดันภายในทำให้เหล็กและนิกเกิลเปลี่ยนสถานะเป็นของแข็ง