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

เหตุใดนักวิทย์จึงเพาะหลอดอาหารมนุษย์ขึ้นในแล็บ?

อวัยวะมนุษย์ในขนาดย่อมเยานี้ช่วยฉายภาพให้เห็นว่าระบบย่อยอาหารมีวิธีการทำงานอย่างไร ตลอดจนช่วยให้แพทย์ลองใช้ยาที่หลากหลายมากขึ้นในการรักษาอาการป่วย

อย. อนุมัติชุดตรวจโควิด-19 COXY-AMP ผ่านมาตรฐาน

สวทช. เผย อย. ไฟเขียว โคซี่-แอมป์ ‘COXY-AMP’ ชุดตรวจโควิด-19 ด้วยเทคนิคแลมป์เปลี่ยนสีในขั้นตอนเดียวผ่านมาตรฐานเครื่องมือแพทย์ เตรียมถ่ายทอดเทคโนโลยี คัดกรองโควิด-19 เชิงรุก สวทช. พัฒนาผลงานวิจัย ‘COXY-AMP’ ชุดตรวจโควิด-19 ด้วยเทคนิคแลมป์เปลี่ยนสีในขั้นตอนเดียว สำหรับวินิจฉัยโรคโควิด-19 แบบคัดกรองรายบุคคล ซึ่งล่าสุด สำนักงานคณะกรรมการอาหารและยา (อย.) ออกใบรับรองผ่านการประเมินเทคโนโลยีเครื่องมือแพทย์ นับเป็นชุดตรวจโควิด-19 ชิ้นแรกที่ผลิตและผ่านการรับรองในประเทศไทย เตรียมถ่ายทอดเทคโนโลยีแก่ผู้ประกอบการ ภาคเอกชนที่สนใจ เพื่อผลิตชุดตรวจฯ ใช้คัดกรองเชิงรุกควบคุมโรคโควิด-19 และโรคอุบัติใหม่อื่นๆ ได้เองในประเทศ อีกทั้งยังสามารถต่อยอดยกระดับอุตสาหกรรมสู่การผลิตเพื่อส่งออกในอนาคต ที่สำคัญคุณภาพของ ‘COXY-AMP’ ชุดตรวจโควิด-19 ยังการันตีด้วยการเป็นหนึ่งเดียวจากภูมิภาคเอเชียที่ผ่านการเข้ารอบ 1 ใน 20 ทีมสุดท้าย ในการประกวดของมูลนิธิ XPRIZE ซึ่งเป็นการแข่งขันระดับโลก เมื่อเร็วๆ นี้ สำนักงานคณะกรรมการอาหารและยา (อย.) ออกใบรับรองผ่านการประเมินเทคโนโลยีเครื่องมือแพทย์ ให้แก่ผลงานวิจัย ‘COXY-AMP’ ชุดตรวจโควิด-19 ด้วยเทคนิคแลมป์เปลี่ยนสีในขั้นตอนเดียว ซึ่งพัฒนาโดยทีมวิจัยจากศูนย์พันธุวิศวกรรมและเทคโนโลยีชีวภาพแห่งชาติ (ไบโอเทค) สวทช. ร่วมกับคณะเวชศาสตร์เขตร้อน […]

อีกนานแค่ไหนสำหรับ วัคซีนโควิด-19

นักวิทยาศาสตร์ทั่วโลกกำลังเร่งพัฒนา วัคซีนโควิด-19 เพื่อรับมือกับการระบาดของเชื้อโคโรนาไวรัสสายพันธุ์ใหม่ แต่กระบวนการต่างๆ ของการผลิตวัคซีนล้วนต้องใช้เวลามากกว่าหนึ่งปี แล้วเราต้องรอวัคซีนที่ใช้ได้จริงอีกนานแค่ไหน จากวันแรกของการระบาดใหญ่จนถึงวันนี้ สถานการณ์ของโรคโควิด-19 ทวีความรุนแรงเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ โดยจำนวนผู้ป่วยทั่วโลกขณะนี้เพิ่มจำนวนขึ้นมากกว่าล้านคนแล้ว และยังไม่มีท่าทีว่าจะถึงจุดยุติง่ายๆ ความหวังเดียวของเหล่านักวิทยาศาสตร์ทั่วโลกสำหรับตอนนี้คือ วัคซีนโควิด-19 แล้วความหวังนี้ใกล้ความจริงแล้วหรือยัง ทั่วโลกกำลังเร่งพัฒนาวัคซีน 5 รูปแบบ ดร.อนันต์ จงแก้ววัฒนา ผู้อำนวยการกลุ่มวิจัยนวัตกรรมสุขภาพสัตว์และการจัดการ และนักไวรัสวิทยา ศูนย์พันธุวิศวกรรมและเทคโนโลยีชีวภาพแห่งชาติ (ไบโอเทค) สำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ (สวทช.) กล่าวว่า ปัจจุบันนักวิจัยจำนวนมากจากสถาบันวิจัย มหาวิทยาลัย บริษัท สตาร์ตอัป และบริษัทยาขนาดใหญ่ ในหลายประเทศทั่วโลก ต่างกำลังแข่งขันกันพัฒนาวัคซีนป้องกันโรค COVID-19 ในรูปแบบต่างๆ เฉพาะในประเทศจีนประเทศเดียว มีไม่น้อยกว่า 40 แห่ง โดยเทคโนโลยีวัคซีนที่พัฒนากันอยู่สามารถแบ่งออกเป็น 5 รูปแบบใหญ่ๆ คือ 1. Viral Vector Vaccines คือการฝากแอนติเจนของ SARS-CoV-2 เข้าไปกับไวรัสชนิดอื่นที่ติดคนได้แต่ไม่ก่อโรค แล้วใช้ไวรัสดังกล่าวกระตุ้นภูมิคุ้มกันแทนการใช้ไวรัส SARS-CoV-2 โดยตรง 2. DNA […]

เผยโฉมใบหน้าของแมรี แม็กดาลีน

ใบหน้าที่เห็นนี้ถูกสร้างขึ้นใหม่จากกระโหลกศีรษะที่เชื่อกันว่าเป็นของ แมรี แม็กดาลีน สตรีผู้ติดตามพระเยซู ตามพระคัมภีร์ไบเบิลพันธสัญญาใหม่ กระโหลกศีรษะนี้ถูกเก็บรักษาอยู่ที่มหาวิหาร Saint-Maximin-La-Sainte-Baume ในฝรั่งเศส Philippe Froesh ผู้เชี่ยวชาญด้านนิติวิทยาและศิลปิน ร่วมมือกับ Philippe Charlier นักมานุษยวิทยา ทั้งคู่ใช้ภาพถ่ายหลายร้อยใบเป็นส่วนประกอบในการสร้างภาพจำลอง 3 มิติใบหน้าของแมรี แม็กดาลีนขึ้นมา เนื่องจากกระโหลกศีรษะยังอยู่ในสภาพสมบูรณ์ ดังนั้นจึงง่ายต่อการระบุตำแหน่งของดวงตา จมูกและปาก ซึ่งพวกเขาคาดหวังว่าเทคโนโลยีนี้จะมีส่วนช่วยไขปริศนาทางโบราณคดีอีกมากมายในอนาคต   อ่านเพิ่มเติม : ผลตรวจ DNA ชี้โครงกระดูกของนักรบไวกิงผู้โด่งดัง เป็นผู้หญิง, รำลึก 20 ปีการสิ้นพระชนม์ของเจ้าหญิงไดอานา