โครงสร้างโลก

posted on 27 May 2011 19:47 by thiboadeee

โครงสร้างโลก

     โลกเป็นดาวเคราะห์ดวงหนึ่งในระบบสุริยะที่เกิดขึ้นเมื่อประมาณ 4,600 ล้านปี มาแล้วนักวิทยาศาสตร์ส่วนใหญ่สันนิษฐานว่า ระบบสุริยะเกิดจากการหมุนวนของฝุ่นและแก๊สในอวกาศ (เนบิวลา) แรงโน้มถ่วงระหว่างมวลทำให้ฝุ่นและแก๊สในอวกาศเกิดการยุบตัวและรวมกันในที่สุดกลายเป็นระบบสุริยะ

การศึกษาโครงสร้างของโลก

     เมื่อประมาณ 300 ปี ที่ผ่านมา เซอร์ไอแซก นิวตัน ได้ค้นพบวิธีการคำนวนค่าความหนาแน่นเฉลี่ยของโลก มีค่าประมาณเป็น 2 เท่าของความหนาแน่นของหินบนผิวโลก แสดงว่าภายในโลกต้องประกอบด้วยสารที่มีความหนาแน่นมากกว่าบนผิวโลก

     เนื่องจากยังไม่มีเทคโนโลยีใดในปัจจุบันที่จะลงไปเก็บตัวอย่าง และวัดค่าสภาพแวดล้อมใต้โลกในระดับความลึกมากๆได้ อย่างไรก็ตามมนุษย์ยังมีความพยายามที่จะหาข้อมูลเกี่ยวกับโครงสร้างของโลกโดยตรงจากหลายๆ วิธี เช่น ศึกษาจากการเจาะสำรวจ การศึกษาชุดหินโอฟีโอไลท์ นอกจากนี้ยังใช้วิธีการศึกษาโครงสร้างโลกโดยทางอ้อมร่วมด้วย เช่น ศึกษาจากคลื่นไหวสะเทือนที่เกิดจากแผ่นดินไหว คลื่นมนุษย์สร้างขึ้น (การทดลองระเบิดนิวเคลียร์)

     ในการศึกษาโครงสร้างโลกจากคลื่นไหวสะเทือนที่เคลื่อนที่ผ่านโลก คลื่นที่ใช้ในการวิเคราะห์ คือ คลื่นปฐมภูมิ (คลื่น P ) และคลื่นทุติยภูมิ ( คลื่น S ) ซึ่งเป็นคลื่นในตัวกลาง

     - คลื่น P สามารถเคลื่อนที่ผ่านตัวกลางได้ทุกสถานะ และมีความเร็วมากกว่าคลื่น S

     - คลื่น S สามารถเคลื่อนที่ผ่านได้เฉพาะตัวกลางที่เป็นของแข็งเท่านั้น

 

 

การแบ่งโครงสร้างโลก

     นักวิทยาศาสตร์ได้วิเคราะห์ว่า องค์ประกอบต่างๆ ภายในโลกไม่ได้เป็นเนื้อเดียวกันตลอดโดยสามารถแบ่งโครงสร้างโลกออกเป็นชั้น ดังนี้

     1. ธรณีภาค (lithospherer) เป็นชั้นนอกสุดของโลก พบว่าคลื่น P และคลื่น S จะเคลื่อนที่ผ่านธรณีภาคด้วยความเร็วที่เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว โดยทั่วไปชั้นนี้มีความลึกประมาณ 100 กิโลเมตร จากผิวโลก ประกอบด้วยหินที่มีสมบัติเป็นของแข็ง

     2. ฐานธรณีภาค (asthenosphere) เป็นบริเวณที่คลื่นไหวสะเทือนมีความเร็วไม่สม่ำเสมอ แบ่งออกได้เป็น 2 บริเวณ คือ

     (1) เขตที่คลื่นไหวสะเทือนมีความเร็วลดลง (low velocity zone) เป็นบริเวณที่คลื่นไหวสะเทือน P และ S มีความเร็วลดลง เนื่องจากบริเวณนี้ประกอบด้วยหินที่มีสมบัติเป็นพลาสติก (อุณหภูมิและความดันบริเวณนี้ทำให้แร่บางชนิดที่อยู่ในหินเกิดการหลอมตัวเล็กน้อย)

     (2) เขตที่มีการเปลี่ยนแปลง (transitionzal zone) เป็นบริเวณที่คลื่นไหวสะเทือนมีความเร็วเพิ่มขึ้นในอัตราที่ไม่สม่ำเสมอ เนื่องจากหินบริเวณส่วนล่างของฐานธรณีภาคเป็นของแข็งที่แกร่ง และมีการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของแร่

     3. มีโซสเฟียร์ (mesosphere) เป็นชั้นที่อยู่ใต้ฐานธรณีภาค และเป็นบริเวณที่คลื่นไหวสะเทือนมีความเร็วเพิ่มขึ้นสม่ำเสมอ เนื่องจากหิน หรือสาร บริเวณส่วนล่างของมีโซสเฟียร์มีสถานะเป็นของแข็ง มีความลึกประมาณ 660-2,900 กิโลเมตร จากผิวโลก

     4. แก่นโลกชั้นนอก (outer core) เป็นชั้นที่อยู่ใต้มีโซสเฟียร์ มีความลึกประมาณ 2,900-5,140 กิโลเมตร คลื่น P มีความเร็วเพิ่มขึ้นอย่างช้าๆ ในขณะที่คลื่น S ไม่สามารถเคลื่อนที่ผ่านชั้นดังกล่าวได้

     5. แก่นโลกชั้นใน (inter core) อยู่ที่ระดับความลึกประมาณ 5,140 กิโลเมตร จนถึงจุดศูนย์กลางของโลก คลื่น P และ S มีอัตราเร็วค่อนข้างคงที่ เนื่องจากแก่นโลกชั้นในเป็นของแข็งที่มีเนื้อเดียวกัน

     นอกจากที่กล่าวมาข้างต้นนักวิทยาศาสตร์ยังได้แบ่งโครงสร้างจากการศึกษาส่วนประกอบทางกายภาพและทางเคมีของหิน รวมทั้งสารต่างๆที่อยู่ภายในโลก ได้ดังนี้

     1. เปลือกโลก (crust) เป็นเสมือนผิวด้านนอกที่ปกคลุมโลก แบ่งออกได้เป็น 2 บริเวณ คือ เปลือกโลกทวีป หมายถึง ส่วนที่เป็นพื้นทวีปและไหล่ทวีป มีความหนาเฉลี่ย 35-40 กิโลเมตร และเปลือกโลกมหาสมุทร หมายถึง ส่วนที่อยู่ใต้มหาสมุทรต่างๆ มีความหนาประมาณ 5-10 กิโลเมตร ประกอบด้วยธาตุซิลิคอนและแมกนีเซียมเป็นส่วนใหญ่

     2. รอยต่อระหว่างเปลือกโลกกับเนื้อโลก หรือแนวแบ่งเขตโมโฮโรวิซิก นิยมเรียนสั้นๆว่า โมโฮ เป็นรอยต่อระหว่างเปลือกโลกกับเนื้อโลก ศึกษาได้จากส่วนล่างของกลุ่มหินโอฟีโอไลต์ และจากส่วนประกอบของหินที่พบบริเวณเปลือกโลก

     3. เนื้อโลก (mantle)  เนื้อโลกตอนบนเป็นหินอัลตราเมฟิก ส่วนหินบริเวณเนื้อโลกส่วนอื่นๆได้ประเมิณว่าเป็นหินที่ประกอบด้วยแร่ที่มีโครงสร้างที่สามารถทนต่อสภาพความดันและอุณหภูมิ

     4. แก่นโลก (core) เราไม่สามารถพบตัวอย่างองค์ประกอบต่างๆ ในส่วนของแก่นโลกที่ขั้นมาบนผิวโลกได้ นักวิทยาศาสตร์จึงต้องอาศัยความรู้จากทฤษฏีการกำเนิดโลกในระบบสุริยะ