โครงสร้างของโลก (Structure of the Earth) - เนชั่นแนล จีโอกราฟฟิก ฉบับภาษาไทย

โครงสร้างของโลก (Structure of the Earth)

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

โครงสร้าของโลก
โครงส้างของโลกชั้นต่างๆ

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

ไฟปริศนาจากใต้ดิน ไหม้มาแล้ว 59 ปียังไม่ดับ

ที่เขตเทศบาลของนครฉงชิ่ง ในจีน มีไฟปริศนาที่ลุกโชนมาแล้วนานถึง 59 ปี และยังไม่มีทีท่าว่าจะดับ ชาวบ้านในละแวกนี้รู้จักสถานที่ดังกล่าวดีและใช้พลังงานฟรีเหล่านี้ในการหุงต้มน้ำ ไฟเหล่านี้เกิดขึ้นจากทีมสำรวจน้ำมันที่เคยปฏิบัติภารกิจขุดค้นยังพื้นที่ดังกล่าว หลังภารกิจมีก๊าซธรรมชาติหลงเหลืออยู่จำนวนหนึ่ง ส่งผลให้ไฟยังคงลุกไหม้อย่างต่อเนื่อง ซึ่งหากเทน้ำลงไปยังผิวดินในบริเวณนี้ น้ำจะเดือดทันทีในเวลาเพียง 3 นาที   อ่านเพิ่มเติม : วิทยาศาสตร์ว่าด้วยการจูบ, วิทยาศาสตร์ว่าด้วยการร้องไห้

สิ่งมีชีวิตดัดแปรพันธุกรรม (GMOs)

สิ่งมีชีวิตดัดแปรพันธุกรรม หรือจีเอ็มโอ (Genetically Modified Organisms: GMOs) คือ สิ่งมีชีวิตที่ได้รับการดัดแปรพันธุกรรม จากการใช้เทคโนโลยีพันธุวิศวกรรม (Genetic Engineering) หรือ เทคนิคการตัดต่อยีนที่สามารถคัดเลือกสารพันธุกรรมหรือยีน (Genes) ที่จำเพาะเจาะจงจากสิ่งมีชีวิตต่างชนิด ก่อนนำมาตัดแต่งเข้ากับสิ่งมีชีวิตเป้าหมาย เพื่อให้เกิดการผสมข้ามสายพันธุ์และก่อกำเนิดสิ่งมีชีวิตชนิดใหม่ที่มีคุณสมบัติหรือลักษณะพิเศษตามความต้องการของมนุษย์ อย่างเช่น การนำยีนที่แสดงคุณสมบัติทนทานต่อความหนาวเย็นจากปลาขั้วโลก มาผสมผสานและตัดแต่งเข้ากับยีนของมะเขือเทศ เพื่อสร้างมะเขือเทศชนิดใหม่ที่สามารถเพาะปลูกได้ในพื้นที่ซึ่งมีอากาศหนาวเย็น เป็นต้น การใช้ประโยชน์จาก สิ่งมีชีวิตดัดแปรพันธุกรรม ในปัจจุบัน เทคโนโลยีการดัดแปรพันธุกรรมได้รับการพัฒนาขึ้น โดยมีจุดประสงค์หลักในการยกระดับคุณภาพอาหาร ยา และเทคโนโลยีทางการแพทย์ เพื่อรองรับจำนวนประชากรโลกที่เพิ่มมากขึ้นในทุก ๆ วัน โดยสิ่งมีชีวิตดัดแปรพันธุกรรมถูกนำมาประโยชน์มากที่สุดในภาคอุตสาหกรรมการเกษตร โดยเฉพาะพืชผลหลักในอุตสาหกรรมอาหาร ไม่ว่าจะเป็นถั่วเหลือง ข้าวโพด มันฝรั่ง มะเขือเทศ และมะละกอ ซึ่งผ่านการดัดแปรพันธุกรรม เพื่อให้มีคุณสมบัติทนทานต่อสภาพแวดล้อม ทนต่อศัตรูพืช ทนทานต่อยาฆ่าแมลง หรือแม้แต่มีความสามารถในการเจริญเติบโตรวดเร็วขึ้น นอกจากนี้ การปรับปรุงสายพันธุ์ในพืชบางชนิดยังสามารถเพิ่มคุณสมบัติทางโภชนาการอาหาร หรือเปลี่ยนแปลงรูปร่าง ขนาด และสีสันของพืชให้แตกต่างจากสายพันธุ์ดั้งเดิมในธรรมชาติได้อีกด้วย ในอุตสาหกรรมยายังมีการใช้สิ่งมีชีวิตดัดแปรพันธุกรรมในการผลิตวัคซีนหรือยาหลากหลายชนิด อย่างเช่น อินซูลิน (Insulin) ขณะที่สัตว์ส่วนใหญ่ที่ถูกดัดแปรพันธุกรรม ถูกนำมาใช้ในงานวิจัย เพื่อเป็นต้นแบบในการศึกษาการทำงานของยีนจำเพาะที่เกี่ยวข้องกับสุขภาพและโรคภัยต่าง ๆ […]

โรคปอดอักเสบ จากเชื้อโคโรนาไวรัส 2019

โรคปอดอักเสบ จากเชื้อไวรัสโคโรนาสายพันธุ์ใหม่ (Novel Coronavirus 2019) หลังจากตรวจพบผู้ป่วยติดเชื้อไวรัสโคโรนาสายพันธุ์ใหม่เป็นครั้งแรกในประเทศไทย กรมควบคุมโรค กระทรวงสาธารณสุขได้ทำการแถลงการณ์ไปเมื่อวันที่ 13 มกราคม 2020 ว่า “นักท่องเที่ยวหญิงชาวจีน วัย 61 ปี ที่เดินทางเข้ามายังประเทศไทยจากมณฑลหูเป่ยของประเทศจีน มีอาการป่วยด้วย โรคปอดอักเสบ จากเชื้อไวรัสดังกล่าว เจ้าหน้าที่ได้ทำการควบคุมตัวและนำส่งเพื่อทำการรักษา ณ โรงพยาบาลแห่งหนึ่งในจังหวัดนนทบุรีเป็นที่เรียบร้อยแล้ว รวมถึงผู้โดยสารที่นั่งใกล้หญิงชาวจีนทั้ง 16 คน ในเที่ยวบินเดียวกัน ต่างได้รับตรวจสอบยืนยันว่าไม่มีการติดเชื้อใดๆ การตรวจพบไวรัสโคโรนาสายพันธุ์ใหม่เป็นครั้งแรก จากหลักฐานและการสอบสวนเบื้องต้นในประเทศจีนพบว่า การระบาดของโรคเกิดขึ้นครั้งแรกในหมู่คนทำงาน หรือมีประวัติการเดินทางไปยังตลาดค้าสัตว์และอาหารทะเลทางใต้ของจีนที่มีชื่อว่า “South China Seafood Market” ในเมืองอู่ฮั่น มณฑลหูเป่ย ประเทศจีน ซึ่งทำการค้าขายสัตว์หลากหลายชนิด ไม่ว่าจะเป็นสัตว์ทะเล นก ไก่ฟ้า งู และกระต่าย รวมไปถึงสัตว์ป่าชนิดอื่นๆ ในขณะนี้ ตลาดดังกล่าวถูกสั่งปิดไปแล้ว ตั้งแต่เมื่อวันที่ 1 มกราคม 2020 เนื่องจากทางการจีนพบผู้ป่วยแล้วทั้งสิ้น 59 ราย […]