โครงสร้างของโลก ประกอบไปด้วยชั้นอะไรบ้าง และมนุษย์ศึกษาชั้นต่างๆ อย่างไร

โครงสร้างของโลก (Structure of the Earth)

โครงสร้างของโลก ที่เราอาศัยอยู่ประกอบไปด้วยชั้นต่างๆ ที่อยู่ลึกลงไปจนถึงแกนกลาง เป็นเรื่องที่มนุษย์พยายามศึกษาต้นกำเนิดที่ความเป็นไปของดาวเคราะห์สีฟ้าดวงนี้

โครงสร้างของโลก

หลังการถือกำเนิดเมื่อกว่า 4,500 ล้านปีที่แล้ว โลก (Earth) ผ่านการปะทะและหลอมรวมกันของสสาร กลุ่มก๊าซ และธาตุต่างๆ มากมาย จากเศษซากการกำเนิดของดวงอาทิตย์ในระบบสุริยะ จนมีมวล ขนาดและรูปร่างอย่างที่เราเห็นอยู่ในปัจจุบัน แต่ความเคลื่อนไหวและการเปลี่ยนแปลงภายในดาวเคราะห์หินดวงนี้ไม่เคยหยุดนิ่ง

การเปลี่ยนแปลงที่ก่อให้เกิดทั้งประโยชน์และอันตรายต่อสิ่งมีชีวิต ดังนั้น โครงสร้างของโลก และองค์ประกอบภายใน จึงยังคงเป็นหัวข้อสำคัญ สำหรับนักวิทยาศาสตร์ในการศึกษาและทำความเข้าใจต่อดาวเคราะห์ดวงเดียวในจักรวาล ณ ขณะนี้ ที่มีปัจจัยสมบูรณ์ต่อการดำรงอยู่ของสิ่งมีชีวิต

การศึกษาโครงสร้างโลก

มนุษย์ทำการศึกษาโครงสร้างภายในของโลกผ่านการสังเกต การเก็บหลักฐาน และการทดลองทางวิทยาศาสตร์มากมาย เช่น  การศึกษาผ่านหินแปลกปลอม (Xenolith) ซึ่งถูกนำพาขึ้นมาบนผิวโลกพร้อมกับลาวา จากการปะทุ หรือการระเบิดของภูเขาไฟ การขุดเจาะและการสำรวจใต้พิภพ และภายใต้พื้นดินที่ลึกลงไปนี้ องค์ประกอบบางส่วนของโลกยังคงเป็นหินหลอมเหลวอยู่ รวมถึงการศึกษาหินอุกกาบาต (Meteorite) ซึ่งเป็นวัตถุที่เหลือจากการกำเนิดของระบบสุริยะ ทำให้นักวิทยาศาสตร์สันนิษฐานว่าส่วนหนึ่งของวัตถุก่อกำเนิดนี้ ทำให้โลกของเรามีเหล็ก (Fe) และนิกเกิล (Ni) เป็นองค์ประกอบหลัก

อ่านเพิ่มเติมเรื่อง ดาวฤกษ์

นอกจากนี้ นักวิทยาศาสตร์ยังได้นำคลื่นไหวสะท้อน (Seismic waves) เพื่อศึกษาโครงสร้างภายในของโลก คลื่นไหวสะท้อน คือ คลื่นกลที่เกิดจากแรงสั่นสะเทือนของแผ่นดินไหว รวมถึงแรงสั่นสะเทือนจากการระเบิด การเคลื่อนตัวของแผ่นเปลือกโลก และแรงสั่นสะเทือนที่มนุษย์สร้างขึ้น โดยที่คลื่นไหวสะท้อนนี้ สามารถแบ่งออกเป็น 2 ประเภท คือ

คลื่นไหวสะเทือน, การศึกษาโครงสร้่างของโลก, โครงสร้างของโลก
ภาพแสดงทิศทางการเคลื่อนที่ของคลื่นที่เดินทางผ่านชั้นต่างๆ ของเปลือกโลก

1) คลื่นในตัวกลาง (Body wave) คือ คลื่นที่สามารถเคลื่อนที่ผ่านตัวกลาง หรือ คลื่นที่สามารถเดินทางผ่านเข้าไปในเนื้อโลกได้ในทุกทิศทาง ประกอบไปด้วย

  • คลื่นปฐมภูมิ (Primary wave: P wave) คือ คลื่นตามยาวที่สามารถเคลื่อนผ่านตัวกลางได้ทุกสถานะ ทั้งตัวกลางที่เป็นของแข็ง ของเหลว หรือก๊าซ คลื่นปฐมภูมิเป็นคลื่นไหวสะท้อนที่มีความเร็วสูงสุด (ราว 7 กิโลเมตร/วินาที) ส่งผลให้สถานีวัดแรงสั่นสะเทือนสามารถตรวจรับได้ก่อนคลื่นชนิดอื่น
  • คลื่นทุติยภูมิ (Secondary wave: S wave) คือ คลื่นตามขวางที่สามารถเคลื่อนที่ผ่านได้เฉพาะตัวกลางที่เป็นของแข็ง มีความเร็วต่ำ (ราว 4 กิโลเมตร/วินาที)

2) คลื่นพื้นผิว (Surface wave) เป็นคลื่นที่เคลื่อนที่บนพื้นผิวโลกเท่านั้น และเคลื่อนที่ด้วยความเร็วที่ต่ำกว่าคลื่นในตัวกลาง

ทั้งนี้ การศึกษาโครงสร้างของโลกนั้น ใช้คุณสมบัติของคลื่นในตัวกลางเป็นหลัก ซึ่งเมื่อคลื่นเคลื่อนที่ผ่านตัวกลางต่างชนิดกันที่มีความหนาแน่นต่างกัน จะทำให้คลื่นเกิดการเปลี่ยนแปลง ทั้งอัตราเร็ว การหักเหและการสะท้อน ดังนั้น หากโลกเป็นเนื้อเดียวกันทั้งหมด คลื่นจะมีความเร็วคงที่และเป็นเส้นตรง แต่จากการใช้คลื่นไหวสะท้อนสำรวจโครงสร้างของโลก คลื่นไม่ได้เคลื่อนที่เป็นเส้นตรง และมีบางพื้นที่ที่ไม่สามารถรับคลื่นทั้ง 2 นี้ได้ หรือ ที่เรียกว่า “เขตอับคลื่น” (Shadow zone) ซึ่งเป็นผลจากการสะท้อนและหักเหของคลื่น ทำให้นักวิทยาศาสตร์ได้ข้อสรุปว่า โลกไม่ได้เป็นเนื้อเดียวกันและไม่ได้เป็นของแข็งทั้งหมด

โครงสร้างของโลก, โครงสร้างโลก, ชั้นต่างๆ ของโลก

การแบ่งชั้นโครงสร้างของโลก

จากการศึกษาหลักฐานทางธรณีวิทยาและผลของคลื่นไหวสะท้อน ทำให้นักวิทยาศาสตร์ค้นพบว่าโลกสามารถแบ่งโครงสร้างออกเป็นชั้น ตามคุณสมบัติทางกายภาพและองค์ประกอบทางเคมี รวมถึงองค์ประกอบของธาตุและสารประกอบ ซึ่งแยกอยู่ในแต่ละชั้นใต้ผิวโลกตามความหนาแน่นที่แตกต่างกัน โดยมีธาตุที่หนักกว่าจมอยู่ลึกลงไปในแก่นโลก เช่น เหล็ก (Fe) และนิกเกิล (Ni) ส่วนธาตุที่เบากว่า เช่น ออกซิเจน (O) ซิลิคอน (Si) และแมกนีเซียม (Mg) กลายเป็นองค์ประกอบหลักในพื้นผิวชั้นนอกของโลก นักวิทยาศาสตร์จึงใช้องค์ประกอบนี้ แบ่งโครงสร้างภายในของโลกออกเป็น 3 ชั้นหลัก ได้แก่

1. เปลือกโลก (Crust) คือ พื้นผิวด้านนอกสุด มีความหนาราว 5 ถึง 70 กิโลเมตร ตามลักษณะภูมิประเทศ เช่น พื้นที่ราบ และเทือกเขาสูง เปลือกโลกเป็นชั้นที่บางที่สุดในชั้นโครงสร้างของโลก มีองค์ประกอบหลัก คือ ซิลิคอน (Si) และอะลูมิเนียม (Al) โดยเปลือกโลกนั้น ประกอบไปด้วย เปลือกโลกทวีป (Continental crust) และเปลือกโลกมหาสมุทร (Oceanic crust) หรือ ส่วนพื้นผิวโลกที่อยู่ใต้ท้องทะเล ซึ่งมีความหนาเพียง 5 ถึง 10 กิโลเมตร แต่เปลือกโลกมหาสมุทรมีความหนาแน่นมากกว่าเปลือกโลกทวีป ส่งผลให้เมื่อเปลือกโลกทั้ง 2 ชนกัน เปลือกโลกมหาสมุทรจะจมลง

โครงสร้างของโลก, ชั้นเปลือกโลก, ธรณี

2. เนื้อโลก (Mantle) คือ ชั้นใต้เปลือกโลกจนถึงที่ระดับความลึก 2,900 กิโลเมตร มีองค์ประกอบหลักเป็น ซิลิคอน (Si) แมกนีเซียม (Mg) และเหล็ก (Fe) โดยระหว่างเนื้อโลก มีชั้นการเปลี่ยนแปลง (Transition Zone) แทรกอยู่ ซึ่งทำให้เนื้อโลกแยกออกเป็น 2 ส่วน ได้แก่

  • เนื้อโลกชั้นบน (Upper mantle) แบ่งออกเป็น 2 ส่วนย่อย คือ หินเนื้อแข็งในเนื้อโลกชั้นบนตอนบน ซึ่งเป็นฐานรองรับเปลือกโลกส่วนทวีป ที่เรียกรวมกันว่า ธรณีภาค (Lithosphere) แต่มีหินหลอมเหลวหรือหินหนืด (Magma) ในเนื้อโลกชั้นบนตอนล่าง ที่เรียกกันว่า ฐานธรณีภาค (Asthenosphere)
  • เนื้อโลกชั้นล่าง (Lower mantle) มีสถานะเป็นของแข็ง หรือที่เรียกว่า มัชฌิมภาค (Mesosphere) ที่ระดับความลึก 700 ถึง 2,900 กิโลเมตร

อ่านเพิ่มเติมเรื่อง องค์ประกอบหลักของโลก

3. แก่นโลก (Core) คือ โครงสร้างโลกชั้นในสุดอยู่ที่ระดับความลึก 2,900 กิโลเมตร จนถึงใจกลางโลก หรือ แก่นโลกชั้นใน (Inner core) โดยมีเหล็ก (Fe) และนิกเกิล (Ni) เป็นองค์ประกอบหลัก แก่นโลกมีรัศมีประมาณ 3,485 กิโลเมตร และมีอุณหภูมิราว 6,000 องศาเซลเซียส ซึ่งสามารถหลอมเหล็ก (Fe) และนิกเกิล (Ni) เป็นของเหลวได้ แต่ด้วยแรงดันมหาศาล ทำให้ใจกลางของโลกเป็นของแข็ง โดยมีเหล็ก (Fe) ในสถานะของเหลวเคลื่อนที่ล้อมรอบในบริเวณแก่นโลกชั้นนอก (Outer core) ซึ่งมีอุณหภูมิต่ำกว่าด้วยการพาความร้อน และการเคลื่อนที่นี้ ยังก่อให้เกิดสนามแม่เหล็กโลก (Magnetic field) อีกด้วย


ข้อมูลอ้างอิง


เรื่องอื่นๆ ที่น่าสนใจ : ระบบสุริยะจักรวาลระบบสุริยะ, จักรวาล, ดาราศาสตร์, ดาว, ดวงดาว

เรื่องแนะนำ

มารู้จักกับ งาช้าง และ ช้างเริ่มปรับตัวกันกับการล่าเอางาได้แล้ว

เมื่อเร็ว ๆ นี้ ผลการศึกษาพบว่า ช้างเริ่มปรับตัวกับพฤติกรรมการล่า งาช้าง ของมนุษย์ได้แล้ว ก่อนอื่นเลยต้องบอกก่อนว่าความเชื่อที่ว่าช้างทุกตัวต้องมีงานั้นเป็นเรื่องที่ผิด โดยมีแค่เฉพาะสายพันธุ์แอฟริกากับเพศผู้สายพันธุ์เอเชียเท่านั้นที่เกิดมาแล้วมีงา โดยเพศเมียสายพันธุ์เอเชียบางตัวก็มีงาเช่นเดียวกัน แต่เป็นงาที่มีขนาดสั้น ๆ เท่านั้น โดยในบทความนี้ ทางเนชั่ลแนล จีโอกราฟฟิก จะพาไปรู้จักกับงาช้าง พร้อมกับเหตุผลว่า “ทำไมช้างบางสายพันธุ์ถึงเริ่มปรับตัวกับพฤติกรรมการล่า งาช้าง ของมนุษย์ได้แล้ว” งาช้างสามารถแยกได้ว่าช้างตัวไหน เป็นตัวไหน งาช้างเป็นหนึ่งใน 2 อวัยวะของช้างที่สามารถบ่งบอกตัวตนของช้างได้ โดยอีกหนึ่งอวัยวะที่สามารถบอกได้ก็คือ “ใบหู” ของช้างนั่นเอง งาช้างบอกอายุช้างได้ไหม  คำตอบคือ ได้ แต่มีข้อแม้คือ งาช้างต้องไม่เสียหาย หรือแตกหักไปเสียก่อน โดยงาของช้างนั้นสามารถบอกอายุของช้างตัวนั้น ๆ ได้เมื่อเทียบกับช้างตัวอื่น ๆ เป็นเวลาหลายช่วงทศวรรษที่มนุษย์มีการล่าช้างเพื่อเอางา ในปัจจุบันนักวิทยาศาสตร์ พบว่า ช้างที่เกิดใหม่เริ่มที่จะมีงาที่สั้นและบางลง เพราะสารพันธุกรรม ที่กำหนดการสร้างงาไม่ถูกส่งต่อไปยังรุ่นลูก หรือถูกส่งต่อน้อยลงมากเมื่อเทียบกับแต่ก่อน อีกเหตุผลนึงคือ นักล่างาช้างนั้นเลือกเบี่ยงเป้าหมายไปหาตัวเมียและตัวผู้ที่ยังมีอายุน้อยด้วย ทำให้การสืบพันธุ์เป็นเรื่องที่ยากขึ้นไปอีกสำหรับช้าง อยากเอางาก็เอาไปสิ แต่ไม่ต้องฆ่าช้างได้ไหม  คำตอบก็คือไม่ได้ เพราะว่า งาช้างนั้นก็ถือว่าเป็นอวัยวะที่สำคัญอย่างหนึ่งของช้าง เทียบกับมนุษย์ก็สำคัญพอ […]

การระบาดโรคโควิด-19 ระลอกที่สองในอินเดีย กลายการระบาดที่รุนแรงที่สุดในโลก

จำนวนผู้ติดเชื้อที่พุ่งสูงขึ้นอย่างกะทันหัน สร้างภาระอันใหญ่หลวงให้แก่กระทรวงสาธารณะสุขอินเดีย เกิดภาวะขาดแคลนเตียงผู้ป่วย ออกซิเจน และยา อีกทั้งยังต้องจัดการกับไวรัสสายพันธุ์ใหม่ การระบาดโรคโควิด-19 ในอินเดีย กรุงนิวเดลี – ตลอดสองสามสัปดาห์ที่ผ่านมา บัญชีโซเชียลมีเดียของชาวดินเดียเต็มไปด้วยข้อความขอความช่วยเหลือ โรงพยาบาลทวิตข้อความเกี่ยวกับปริมาณออกซิเจนที่ร่อยหรอ และแพทย์ที่ต้องทนเห็นผู้ป่วยค่อยๆ เสียชีวิต ทั้งๆ ที่สามารถป้องกันไม่ให้เสียชีวิตได้ การระบาดโรคโควิด-19 ในอินเดีย นักข่าวที่ป่วยพยายามร้องขอเตียงที่โรงพยาบาลในขณะที่อาการเขาอาการย่ำแย่ลง แต่กลับถูกปฏิเสธเตียง เขาบันทึกสภาพความเป็นอยู่และอาการของตัวเองลงในทวิตเตอร์กระทั่งเขาเสียชีวิต สถานฌาปนกิจศพต้องทำงานทั้งวันทั้งคืนเพื่อเผาศพให้ทันกับจำนวนศพที่เพิ่มขึ้น จนเตาเผาละลายจากการใช้งานหนัก และเจ้าหน้าที่กำลังก่อสร้างเตาเผาเพิ่มเติมด้านนอก สิ่งที่เกิดขึ้นแสดงให้เห็นอย่างชัดเจนว่า การระบาดระลอกที่สองนี้รุนแรงเพียงใด และการได้เห็นภาพนี้เกิดขึ้นนั้นเป็นเรื่องหดหู่ใจ การระบาดโรคโควิด-19 ในอินเดีย โ ควิดในอินเดีย กระทรวงสาธารณสุขอินเดียรายงานว่า จำนวนผู้ป่วยที่เพิ่มขึ้นในอินเดียสัปดาห์นี้ทุบสถิติโลก โดยจำนวนผู้ป่วยเพิ่มขึ้นมากกว่า 330,000 ราย เมื่อวันศุกร์ ที่ผ่านมา และยอดผู้เสียชีวิตใน 24 ชั่วโมงที่ผ่านมาสูงถึง 2,263 ราย โดยทำลายเจ้าของสถิติเดิมคือ สหรัฐอเมริกา ซึ่งบันทึกตัวเลขผู้ติดเชื้อที่เพิ่มขึ้น 300,669 ราย ในหนึ่งวัน เมื่อวันที่ 8 มกราคม 2021 “พวกเราคิดว่าการระบาดใหญ่จบไปแล้ว และปล่อยการ์ดตก […]

สัญชาตญาณความเป็นแม่มีแค่ในผู้หญิงหรือ?

ผลการทดสอบสารเคมีในสมองชี้ให้เห็นว่าเราต้องนิยามคำว่า "สัญชาตญาณความเป็นแม่" เสียใหม่ เมื่อในหนูทดลองเพศผู้เองก็มีสัญชาตญาณนี้เช่นกัน