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

เมื่อพายุมาทุกคนวิ่งหนี แต่พวกเขาพุ่งเข้าใส่เพื่อการวิจัย

หากต้องการตรวจสอบการทำงานของพายุ อย่างเฮอริเคนเออร์มาหรือเฮอริเคนฮาร์วีย์ บรรดานักล่าพายุเหล่านี้จำเป็นต้องพุ่งเข้าใส่ยังตาพายุ พวกเขาขับเครื่องบินฝ่าลมฝนอันเกรี้ยวกราด ซึ่งในบางครั้งมาพร้อมกับสายฟ้ารุนแรงและลูกเห็บ คลิปวิดีโอที่จะได้ชมนี้เป็นการทำงานของทีมนักล่าพายุโดย National Oceanic และ Atmospheric Administration ที่ทำการเก็บข้อมูลของพายุเฮอริเคนเออมาร์ พายุระดับ 5 หรือระดับที่มีความรุนแรงที่สุด ด้วยเกณฑ์ในการจำแนกกำลังลมที่มากกว่า 252 กิโลเมตรต่อชั่วโมง ซึ่งความรุนแรงของพายุเออร์มานั้นมีกำลังลมสูงถึง 297 กิโลเมตรต่อชั่วโมงเลยทีเดียว กัปตันผู้ขับเครื่องบินตัดสินใจมุ่งหน้าสู่ใจกลางพายุ เมื่อวันที่ 3 กันยายนที่ผ่านมา พวกเขาเสี่ยงชีวิตเพื่อให้ได้มาซึ่งข้อมูลของความกดอากาศ, อุณหภูมิ, ความเร็วลม และทิศทาง ซึ่งข้อมูลทั้งหมดนี้ถูกเก็บโดยอุปกรณ์ที่เรียกว่า “Dropsondes” ตัวอุปกรณ์จะถูกปล่อยลงมาจากเครื่องบิน ซึ่งในการสำรวจเฮอริเคนเออร์มาล่าสุด พวกเขาปล่อย Dropsondes ไปจำนวนรวม 30 อัน ทั้งนี้เฮอริเคนเออร์มาจะมุ่งหน้าต่อไปยังทะเลแคริบเบียน โดยพายุเฮอริเคนลูกนี้นับได้ว่าเป็นเฮอริเคนลูกใหญ่ที่สุดเท่าที่เคยมีมาในมหาสมุทรแอตแลนติก   อ่านเพิ่มเติม :  ระบบสุริยะจักรวาลกว้างใหญ่แค่ไหน? ชายคนนี้จะมาจำลองให้ดู, ชมแผ่นน้ำแข็งทรงกลมค่อยๆ หมุนอยู่บนผิวน้ำ

ค้นพบไดโนเสาร์คล้ายเป็ด

ผลการค้นพบไดโนเสาร์มีขนพันธุ์ใหม่อาจไม่น่าประหลาดใจเท่าไหร่ เพราะหน้าตาของเจ้าสัตว์ดึกดำบรรพ์ตัวนี้ช่างคุ้นตาเสียจริง ฟอสซิลดังกล่าวถูกพบในมองโกเลีย ไดโนเสาร์ตัวนี้มีชื่อว่า Halszkaraptor  และหน้าตาของมันช่างดูคล้ายกับเป็ดเอามากๆ พวกมันเป็นญาติกับ Velociraptor และเป็นหนึ่งในไดโนเสาร์ไม่กี่ชนิดที่หากินบนน้ำ เจ้าไดโนเสาร์ขนาดตัวประมาณไก่งวงนี้อาศัยอยู่บนโลกเมื่อราว 70 ล้านปีก่อน โดยซากฟอสซิลชิ้นนี้ถูกยึดคืนมาจากขบวนการลักลอบขนส่งสินค้าผิดกฎหมายในมองโกเลีย   อ่านเพิ่มเติม : อุกกาบาตทำลายล้างไดโนเสาร์ ตกลงในจุดสังหารพอดิบพอดี, ความรู้ประจำวัน : ไดโนเสาร์เต้นรำเหมือนนก

กลุ่มดาวหมีใหญ่ (Ursa Major)

กลุ่มดาวหมีใหญ่ เรื่องเล่า ตำนาน และความจริงเกี่ยวกับกลุ่มดาวที่พบเห็นได้ง่ายที่สุด กลุ่มดาวหมีใหญ่ (Ursa Major) หรือที่คนไทยรู้จักกันในนามของ “กลุ่มดาวจระเข้” เป็นกลุ่มของดาวฤกษ์ที่พบเห็นได้ง่ายที่สุดในบรรดากลุ่มดาวสากล (Constellations) ทั้ง 88 กลุ่มของโลก เนื่องจากมีขนาดใหญ่ที่สุดในกลุ่มดาวทางฝั่งซีกฟ้าเหนือและใหญ่เป็นลำดับที่ 3 ของกลุ่มดาวทั้งหมดในน่านฟ้าโลก กลุ่มดาวหมีใหญ่มีขนาดเป็นรองเพียงกลุ่มดาวงูไฮดรา (Hydra) และกลุ่มดาวหญิงพรหมจารี (Virgo) หรือกลุ่มดาวราศีกันย์ในฝั่งซีกฟ้าใต้ โดยครอบคลุมพื้นที่ราว 1,280 ตารางองศา หรือคิดเป็นร้อยละ 3.10 ของทรงกลมท้องฟ้า (Celestial sphere) ทั้งหมด นอกจากนี้ กลุ่มดาวหมีใหญ่ยังเป็นกลุ่มดาวที่สามารถพบเห็นได้ตลอดทั้งปี และจะปรากฏขึ้นชัดเจนที่สุดบนท้องฟ้าช่วงค่ำในฤดูใบไม้ผลิของทางฝั่งซีกโลกเหนือ ซึ่งผู้ที่อาศัยอยู่ทางฝั่งซีกโลกใต้มีโอกาสพบเห็นกลุ่มดาวหมีใหญ่ได้เช่นเดียวกัน แต่กลุ่มดาวที่ปรากฏอาจไม่ชัดเจน หรือโดดเด่นเท่ากับการมองจากฝั่งซีกโลกเหนือ อ่านเพิ่มเติม : การกำเนิดดาวสฤกษ์ในระบบสุริยะ  องค์ประกอบของกลุ่มดาวหมีใหญ่ กลุ่มดาวหมีใหญ่เป็นกลุ่มดาวที่มีชื่อเสียงและเป็นที่รู้จักอย่างมาก เนื่องจากดาวฤกษ์ที่สว่างจ้า 7 ดวง เรียงตัวกันเป็นรูปกระบวย หรือที่เรียกกันว่า ดาวกระบวยใหญ่ (Big Dipper) เป็นส่วนหนึ่งในองค์ประกอบของกลุ่มดาว โดยที่ดาวฤกษ์ทั้ง 7 ดวงนี้ ไม่ได้เป็น […]

ความยากลำบากที่นักสำรวจต้องเผชิญในถ้ำซิสเตมาอวตลา

ความยากลำบากที่นักสำรวจต้องเผชิญในถ้ำซิสเตมาอวตลา 26 มิถุนายน ปี 2018 นักสำรวจทีมหนึ่งมุ่งหน้าไปยังจุดหมายปลายทาง นั่นคือพื้นที่ที่ยังไม่มีใครสำรวจของถ้ำซิสเตมาอวตลา (Sistema Huautla) ในประเทศเม็กซิโก ซิสเตมาอวตลาได้ชื่อว่าเป็นระบบถ้ำที่ลึกที่สุดในซีกโลกตะวันตกและมีประวัติศาสตร์ความเป็นมายาวนาน ความลึกลับซับซ้อนของระบบถ้ำนี้เป็นที่มาของชื่อเสียงที่อาจกล่าวได้ว่าเป็นถ้ำที่ยิ่งใหญ่ที่สุดในโลก ขอเชิญคุณผู้อ่านร่วมสำรวจไปกับพวกเขา ผ่านมุมมองของกล้องโกโปรที่ทุกการเคลื่อนไหว และอุปสรรคจะทำให้คุณต้องแทบกลั้นหายใจตาม เมื่อตอนที่ทีมสำรวจลงไปยังพื้นถ้ำได้สำเร็จแล้ว ปรากฏว่าฝนดันตกหนักลงมา ยิ่งทำให้ภารกิจสำรวจเป็นไปอย่างลำบากมากขึ้น ทว่าท่ามกลางอันตรายของการสำรวจถ้ำ ในที่สุดพวกเขาก็ค้นพบทางออก และรอดตายมาแบ่งปันเรื่องนี้ให้เราฟัง บรรยากาศภายในถ้ำจะเป็นอย่างไรลองไปชมกัน…   อลังการถ้ำคริสทัล