โครงสร้างโลก

1. โครงสร้างโลก

2. เมื่อประมาณ 4,600 ล้านปีมาแล้ว กลุ่มก๊าซในเอกภพบริเวณนี้ ได้รวมตัวกันเป็นหมอกเพลิงมีชื่อว่า “โซลาร์เนบิวลา” (Solar แปลว่า สุริยะ, Nebula แปลว่า หมอกเพลิง) แรงโน้มถ่วงทำให้กลุ่มก๊าซยุบตัวและหมุนตัวเป็นรูปจาน ใจกลางมีความร้อนสูงเกิดปฏิกิริยานิวเคลียร์แบบฟิวชั่น กลายเป็นดาวฤกษ์ที่ชื่อว่าดวงอาทิตย์ ส่วนวัสดุที่อยู่รอบๆ มีอุณหภูมิต่ำกว่า รวมตัวเป็นกลุ่มๆ มีมวลสารและความหนาแน่นมากขึ้นเป็นชั้นๆ และกลายเป็นดาวเคราะห์ในที่สุด

4. โลกในยุคแรกเป็นของเหลวหนืดร้อน ถูกกระหน่ำชนด้วยอุกกาบาตตลอดเวลา องค์ประกอบซึ่งเป็นธาตุหนัก เช่น เหล็ก และนิเกิล จมตัวลงสู่แก่นกลางของโลก ขณะที่องค์ประกอบซึ่งเป็นธาตุเบา เช่น ซิลิกอน ลอยตัวขึ้นสู่เปลือกนอก ก๊าซต่างๆ เช่น ไฮโดรเจนและคาร์บอนไดออกไซด์ พยายามแทรกตัวออกจากพื้นผิว ก๊าซไฮโดรเจนถูกลมสุริยะจากดวงอาทิตย์ทำลายให้แตกเป็นประจุ ส่วนหนึ่งหลุดหนีออกสู่อวกาศ อีกส่วนหนึ่งรวมตัวกับออกซิเจนกลายเป็นไอน้ำ เมื่อโลกเย็นลง เปลือกนอกตกผลึกเป็นของแข็ง ไอน้ำในอากาศควบแน่นเกิดฝน น้ำฝนได้ละลายคาร์บอนไดออกไซด์ลงมาสะสมบนพื้นผิว เกิดทะเลและมหาสมุทร

5. สองพันล้านปีต่อมาการวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิต ได้นำคาร์บอนไดออกไซด์มาผ่านการสังเคราะห์แสง เพื่อสร้างพลังงาน และให้ผลผลิตเป็นก๊าซออกซิเจน ก๊าซออกซิเจนที่ลอยขึ้นสู่ชั้นบรรยากาศชั้นบน แตกตัวและรวมตัวเป็นก๊าซโอโซน ซึ่งช่วยป้องกันอันตรายจากรังสีอุลตราไวโอเล็ต ทำให้สิ่งมีชีวิตมากขึ้น และปริมาณของออกซิเจนมากขึ้นอีก ออกซิเจนจึงมีบทบาทสำคัญต่อการเปลี่ยนแปลงบนพื้นผิวโลกในเวลาต่อมา

6. นักวิทยาศาสตร์ได้พยายามหาวิธีการต่างๆ ที่จะศึกษาโครงสร้างโลก แบ่งการศึกษาได้ ดังนี้ 1. การศึกษาโลกทางตรง เช่น

7. 2. การศึกษาโลกทางอ้อม เช่น

8. การศึกษาลักษณะโครงสร้างโลก สามารถศึกษาทางอ้อมได้จากคลื่นไหวสะเทือนที่มนุษย์สร้างขึ้น เช่น การทดลองระเบิดนิวเคลียร์ ซึ่งคลื่นไหวสะเทือน แบ่งออกได้เป็น 2 ประเภท คือ 1. คลื่นในตัวกลาง (body wave) เป็นคลื่นที่มีจุดกำเนิดอยู่ภายในโลกและเคลื่อนที่ผ่านโครงสร้างภายในโลก 2. คลื่นพื้นผิว (surface wave) เป็นคลื่นที่เคลื่อนที่ตามแนวผิวโลกหรือใกล้ผิวโลก

9. คลื่นในตัวกลาง (body wave) 1. คลื่นปฐมภูมิ หรือ คลื่น P (Primary waves,P waves) เป็นคลื่นที่สามารถเคลื่อนที่ผ่านตัวกลางที่เป็นของแข็ง ของเหลว และแก๊สได้ เป็นคลื่นตามยาว

10. 2. คลื่นทุติยภูมิ หรือ คลื่น S (Secondary waves,S waves) เป็นคลื่นที่สามารถเคลื่อนที่ผ่านตัวกลางที่เป็นของแข็งเท่านั้น เป็นคลื่นตามขวาง

11. คลื่นปฐมภูมิ (P wave) และคลื่นทุติยภูมิ (S wave)

13. เป็นของแข็งแกร่ง

14. โลกมีลักษณะคล้ายทรงกลม เส้นผ่านศูนย์กลางในแนวเหนือใต้ 12,711 กิโลเมตร ในแนวตะวันออกและตะวันตก 12,755 กิโลเมตร หมุนรอบตัวครบรอบกินเวลา 23 ชั่วโมง 56 นาที และหมุนรอบดวงอาทิตย์ 1 รอบกินเวลา 365.25 วัน

15. ทฤษฎีของคานท์ และลาพลาส พ.ศ. 2339 กล่าวว่า โลก ดาวเคราะห์ และดวงอาทิตย์เกิดจากกลุ่มก๊าซร้อนที่กำลังหมุนอยู่แรงเหวี่ยงจากการหมุนทำให้ส่วนข้างนอกหลุดออกในลักษณะเป็นวงแหวน และวงแหวนแต่ละวงรวมตัวกันแล้วหดตัวกลายเป็นโลก และดาวเคราะห์ กลุ่มก๊าซบริเวณศูนย์กลางหดตัวกลายเป็นดวงอาทิตย์ ทฤษฎีของเจมส์ ยีนส์ พ.ศ.2444กล่าวว่า มีดาวฤกษ์ขนาดใหญ่เคลื่อนที่เข้าใกล้ดวงอาทิตย์ แรงดึงดูดระหว่างดวงอาทิตย์และดาวฤกษ์ ทำให้มวลบางส่วนของดาวฤกษ์และดวงอาทิตย์หลุดออกมากลายเป็นดาวเคราะห์ต่างๆ รวมทั้งโลกและวัตถุอื่นๆ ในระบบสุริยะ ทฤษฎีของเฟรด ฮอยล์ และ ฮานส์ อัลเฟน พ.ศ.2493กล่าวว่า ดวงอาทิตย์เกิดขึ้นก่อนจากการรวมตัวของกลุ่มก๊าซและฝุ่นละออง แล้วดวงอาทิตย์จึงดึงดูดให้กลุ่มก๊าซและฝุ่นละอองที่อยู่รอบๆ รวมตัวกันและมีความหนาแน่นมากขึ้นกลายเป็นดาวเคราะห์โคจรรอบดวงอาทิตย์

16. โลกของเราสามารถแบ่งออกเป็น 4 ส่วน ตามองค์ประกอบด้านสิ่งแวดล้อม คือ

18. 1.ชีวภาค (Biosphere) บริเวณของผิวโลก รวมทั้งในบรรยากาศและใต้ดินที่มีสิ่งมีชีวิตเกิดขึ้นทั้งที่มีชีวิตอยู่และตายไปแล้ว ได้แก่ พืช สัตว์ มนุษย์ โดยพื้นที่หรือถิ่นที่อยู่อาศัยของสิ่งมีชีวิตทั้งพืชและสัตว์ที่มีความสัมพันธ์กันและมีการปรับปรุงตัวของสิ่งมีชีวิตให้เข้ากับสภาวะแวดล้อมของท้องถิ่นนั้นๆ

19. 2. อุทกภาค (Hydrosphere) ส่วนที่ห่อหุ้มเปลือกโลกที่เป็นน้ำทั้งหมด รวมทั้ง ความชื้นในบรรยากาศ (atmospheric moisture) หยาดน้ำฟ้า (precipitation)  ความชื้นในดิน (soil moisture) และน้ำใต้ดิน (groundwater)

20. 3. บรรยากาศ (Atmosphere) อากาศที่ห้อหุ้มโลกของเราอยู่โดยรอบ โดยมีขอบเขตนับจากระดับน้ำทะเลขึ้นไปประมาณ 1000 กม. ที่บริเวณใกล้พื้นดินอากาศจะมีความหนาแน่นมากและความหนาแน่นของอากาศจะลดลงเมื่อสูงขึ้นไปจากระดับพื้นดิน

21. 4. ธรณีภาค (Lithosphere) ประกอบไปด้วยชั้นเปลือกโลกและชั้นหินหนืดตอนบน ซึ่งเป็นชั้นนอกสุดของโลกที่มีความแข็ง และถูกแบ่งตามลักษณะองค์ประกอบทางเคมีโดยมีแนวความไม่ต่อเนื่องของโมโฮเป็นแนวรอยต่อ

22. นักธรณีวิทยาแบ่งโครงสร้างภายในของโลก โดยใช้เกณฑ์ในการแบ่งตามองค์ประกอบของหินและทางเคมี ดังนี้

25. 1. เปลือกโลก (Crust) ส่วนที่เป็นแผ่นดินทั้งหมด มีซิลิคอน (Si) อะลูมิเนียม (Al) และแมกนีเซียม (Mg) เป็นองค์ประกอบหลักในเนื้อดิน และหินของเปลือกโลก มีความหนาประมาณ 0-50 กิโลเมตร หินที่พบส่วนใหญ่เป็นหินอัคนี และหินตะกอน เปลือกโลกมี 2 ส่วนใหญ่ๆ คือ ส่วนที่เป็นภาคพื้นทวีป และส่วนที่เป็นใต้มหาสมุทร

26. 1.1 เปลือกโลกภาคพื้นทวีป (Continental crust)  เป็นส่วนประกอบของเปลือกโลกเป็นส่วนใหญ่  อยู่ลึกจากพื้นดินประมาณ 35-70 กิโลเมตร  หินที่เป็นส่วนประกอบส่วนใหญ่เป็นซิลิกากับอะลูมินา  เรียกชื่อชั้นที่เป็นเปลือกโลกภาคพื้นทวีปอีกชื่อว่า “ไซอัล”

27. 1.2 เปลือกโลกใต้มหาสมุทร (Oceanic crust)  เป็นส่วนของเปลือกโลกที่ถูกปกคลุมด้วยน้ำ  มีความหนาประมาณ 5-10 กิโลเมตร  หินที่เป็นส่วนประกอบเป็นหินบะซอลต์ ที่มีสีเข้ม เช่น สีเทาดำ สีเขียวแก่  เรียกชื่อชั้นที่เป็นเปลือกโลกใต้มหาสมุทรอีกชื่อว่า “ไซมา”

29. 2. ชั้นเนื้อโลก (mantle) ชั้นของโลกที่อยู่ระหว่างเปลือกโลกกับแก่นโลก มีความหนาประมาณ 2,900 กิโลเมตร บางส่วนเป็นหินหลอมเหลว หรือหินหนืด แบ่งเป็น 2 ชั้น คือ ชั้นเนื้อโลกส่วนบน กับชั้นเนื้อโลกส่วนล่าง

30. 2.1 เนื้อโลกส่วนบน (Upper mantle)  ประกอบด้วยส่วนของชั้นธรณีภาคกับชั้นฐานธรณีภาค (asthenosphere)  มีความหนาประมาณ 100-350 กิโลเมตร มีสภาพเป็นพลาสติก ทำหน้าที่คล้ายฉนวนกันความร้อนจากชั้นเนื้อโลกส่วนล่าง  มีความยืดหยุ่นเพื่อการปรับตัวจากการเคลื่อนไหวของชั้นธรณีภาค อุณหภูมิประมาณ 1,400-3,000 0C

31.  ชั้นเนื้อโลกส่วนบนกับชั้นเปลือกโลกซึ่งเป็นชั้นหินแข็ง รวมเรียกว่า “ธรณีภาค”  มีสภาพเป็นหินหลอมละลายร้อน หรือเรียกว่า “หินหนืด (magma)” เป็นของเหลวร้อนที่แน่นและหนืดกว่าตอนบน  มีความสำคัญ เพราะเป็นชั้นที่มีลักษณะคล้ายฉนวนป้องกันความร้อนจากแมกมาในชั้นเนื้อโลกไม่ให้แผ่ ความร้อนขึ้นมากเกินไป

32. 2.2 เนื้อโลกส่วนล่าง (Lower mantle)  เรียกอีกอย่างว่า ชั้น มัชฌิมภาค  เป็นชั้นที่อยู่ใต้ฐานธรณีภาค  มีสภาพเป็นของแข็ง อยู่ในระดับความลึกจากผิวโลก 350-2,900 กิโลเมตร  ส่วนใหญ่ประกอบด้วยซิลิเกตของเหล็ก และแมกนีเซียม  อุณหภูมิประมาณ 3.000 องศาเซลเซียส

33. แนวแบ่งเขตโมโฮโรวิซิก (Mohorovicic discontinuity) แบ่งเขตระหว่างเปลือกโลกกับชั้นเนื้อโลก มีความหนาประมาณ 50 กิโลเมตร

34. 3. แก่นโลก (Core) ส่วนชั้นในสุดของโลก ถัดจากชั้นเนื้อโลกมีความหนาแน่น และความดันสูงมาก มีอุณหภูมิสูงถึงประมาณ 6,670 องศาเซลเซียส มีรัศมียาวประมาณ 3,500 กิโลเมตร ประกอบด้วยธาตุเหล็ก และนิกเกิลเป็นส่วนใหญ่ แบ่งเป็น 2 ชั้น คือ แก่นโลกชั้นนอก (outer core) กับแก่นโลกชั้นใน (inner core)

35. 3.1 แก่นโลกชั้นนอก (Outer core)  อยู่ในระดับความลึกจากผิวโลกประมาณ 2,900–5,000 กิโลเมตร มีความหนาประมาณ 2,270 กิโลเมตร  แก่นโลกชั้นนี้เป็นของเหลว ประกอบด้วย สารละลายเหล็กเหลวหนักที่มีธาตุเหล็ก และนิกเกิล การไหลหมุนวนไปมาของสารละลายนี้เองที่ทำให้นักวิทยาศาสตร์คิดว่า คือ สาเหตุที่ทำให้โลกมีสนามแม่เหล็ก

36. 3.2 แก่นโลกชั้นใน (inner core)  อยู่ในระดับความลึกจากผิวโลกระหว่าง 5,000 กิโลเมตร กับจุดศูนย์กลางโลก (ประมาณ 6,370 กิโลเมตร) มีความหนาประมาณ 1,216 กิโลเมตร  อุณหภูมิที่ใจกลางอาจสูงถึง 6,000 องศาเซลเซียส  ประกอบด้วยธาตุนิกเกิล และธาตุที่มีความถ่วงจำเพาะสูงมาก อยู่ในสภาพของแข็ง

38. นักธรณีวิทยาได้แบ่งโครงสร้างของโลก โดยใช้องค์ประกอบทางคลื่นไหวสะเทือนเป็นเกณฑ์ แบ่งออกเป็น 5 ชั้น 1. ชั้นธรณีภาค (Lithosphere) ส่วนของโลกที่เป็นของแข็งห่อหุ้มอยู่รอบนอกสุดของโลก หมายถึง ชั้นเปลือกโลกทั้งหมดกับชั้นบางๆ ของเนื้อโลก มีความหนาเฉลี่ย 0-100 กิโลเมตร

40. 2. ชั้นฐานธรณีภาค (Asthenosphere) มีความอ่อนตัว และความเป็นพลาสติกมากกว่าธรณีภาค เพื่อปรับให้ธรณีภาคอยู่ในภาวะสมดุล อยู่ในระดับความลึกจากผิวโลก 100-350 กิโลเมตร เป็นบริเวณที่เกิดหินหนืด คลื่นแผ่นดินไหวหรือคลื่นไหวสะเทือน เมื่อเคลื่อนผ่านชั้นนี้จะมีความเร็วลดลง

42. 3. ชั้นมัชฌิมภาค (mesosphere) เป็นชั้นที่อยู่ใต้ฐานธรณีภาค และเหนือแก่นโลก อยู่ในระดับความลึกจากผิวโลก 350-2800 กิโลเมตร ส่วนใหญ่ประกอบด้วยซิลิเกตของเหล็ก และแมกนีเซียม

44. 4. แก่นโลกชั้นนอก (outer core) อยู่ในระดับความลึกจากผิวโลก 2,800-5,100 กิโลเมตร ประกอบด้วย ของไหล ที่มีธาตุเหล็กและนิกเกิลเป็นส่วนประกอบ

45. 5. แก่นโลกชั้นใน (inner core) เป็นชั้นที่มีความลึกจากชั้นแก่นโลกชั้นนอก ลงไป ประกอบด้วยธาตุนิกเกิล และธาตุที่มีความถ่วงจำเพาะสูงมาก อยู่ในสภาพของแข็ง