เมื่อประมาณ 4,600 ล้านปีมาแล้ว กลุ่มก๊าซในเอกภพบริเวณนี้
ได้รวมตัวกันเป็นหมอกเพลิงมีชื่อว่า “โซลาร์เนบิวลา”
(Solar แปลว่า สุริยะ, Nebula แปลว่า
หมอกเพลิง) แรงโน้มถ่วงทำให้กลุ่มก๊าซยุบตัวและหมุนตัวเป็นรูปจาน ใจกลางมีความร้อนสูงเกิดปฏิกิริยานิวเคลียร์แบบฟิวชั่น
กลายเป็นดาวฤกษ์ที่ชื่อว่าดวงอาทิตย์ ส่วนวัสดุที่อยู่รอบๆ มีอุณหภูมิต่ำกว่า
รวมตัวเป็นกลุ่มๆ มีมวลสารและความหนาแน่นมากขึ้นเป็นชั้นๆ และกลายเป็นดาวเคราะห์
โลกในยุคแรกเป็นของเหลวหนืดร้อน ถูกกระหน่ำชนด้วยอุกกาบาตตลอดเวลา
องค์ประกอบซึ่งเป็นธาตุหนัก เช่น เหล็ก และนิเกิล จมตัวลงสู่แก่นกลางของโลก
ขณะที่องค์ประกอบซึ่งเป็นธาตุเบา เช่น ซิลิกอน ลอยตัวขึ้นสู่เปลือกนอก ก๊าซต่างๆ
เช่น ไฮโดรเจนและคาร์บอนไดออกไซด์ พยายามแทรกตัวออกจากพื้นผิว ก๊าซไฮโดรเจนถูกลมสุริยะจากดวงอาทิตย์ทำลายให้แตกเป็นประจุ
ส่วนหนึ่งหลุดหนีออกสู่อวกาศ อีกส่วนหนึ่งรวมตัวกับออกซิเจนกลายเป็นไอน้ำ
เมื่อโลกเย็นลง เปลือกนอกตกผลึกเป็นของแข็ง ไอน้ำในอากาศควบแน่นเกิดฝน
น้ำฝนได้ละลายคาร์บอนไดออกไซด์ลงมาสะสมบนพื้นผิว เกิดทะเลและมหาสมุทร สองพันล้านปีต่อมาการวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิต
ได้นำคาร์บอนไดออกไซด์มาผ่านการสังเคราะห์แสง เพื่อสร้างพลังงาน
และให้ผลผลิตเป็นก๊าซออกซิเจน ก๊าซออกซิเจนที่ลอยขึ้นสู่ชั้นบรรยากาศชั้นบน
แตกตัวและรวมตัวเป็นก๊าซโอโซน ซึ่งช่วยป้องกันอันตรายจากรังสีอุลตราไวโอเล็ต
ทำให้สิ่งมีชีวิตมากขึ้น และปริมาณของออกซิเจนมากขึ้นอีก
ออกซิเจนจึงมีบทบาทสำคัญต่อการเปลี่ยนแปลงบนพื้นผิวโลกในเวลาต่อมา
1. การศึกษาโครงสร้างโลก
นักวิทยาศาสตร์ได้พยายามหาวิธีการต่างๆ
ที่จะศึกษาโครงสร้างโลกทั้งทางตรงและทางอ้อม โดยพยายามใช้หลักฐานต่างๆ
ที่สามารถค้นพบได้ รวมทั้งใช้ทฤษฎี หลักการทางวิทยาศาสตร์แขนงต่างๆ และ
เทคโนโลยีที่ทันสมัย เพื่อจะตอบข้อสงสัยดังกล่าว
ในปัจจุบันมนุษย์มีข้อจำกัดด้านเทคโนโลยีสำหรับการศึกษาโครงสร้างของโลกโดยทางตรง และในขณะนี้ได้ศึกษาจากหลุมเจาะสำรวจเพื่อเก็บตัวอย่างหิน
ซึ่งหลุมที่เจาะสำรวจที่ลึกที่สุดในปัจจุบันเจาะได้เพียงในระดับความลึก 12.3 กิโลเมตร เท่านั้น
สำหรับการศึกษาโครงสร้างภายในของโลกโดยทางอ้อม
ได้จากการศึกษาคลื่นไหวสะเทือนที่เกิดจากแผ่นดินไหวและจากการทดลองของมนุษย์
การศึกษาโครงสร้างโลกจากคลื่นไหวสะเทือนที่เคลื่อนที่ผ่านโลก
คลื่นที่ใช้ในการวิเคราะห์ คือ คลื่นปฐมภูมิ (Primary waves,
P waves) และคลื่นทุติยภูมิ (Secondary waves, S waves) ซึ่งเป็นคลื่นในตัวกลาง (Body wave) โดยที่คลื่นไหวสะเทือนดังกล่าวมีสมบัติสำคัญ
ดังนี้
- คลื่น P สามารถที่ผ่านตัวกลางได้ทุกสถานะ
และมีความเร็วมากกว่าคลื่น S
- คลื่น S สามารถเคลื่อนที่ผ่านได้เฉพาะตัวกลางที่เป็นของแข็งเท่านั้น
2. การแบ่งโครงสร้างโลก
ผลจากการตรวจวัดคลื่นไหวสะเทือนทำให้นักวิทยาศาสตร์ทราบว่าโครงสร้างภายในของโลกแสดงลักษณะเป็นชั้น
แต่ละชั้นมีสมบัติทางกายภาพที่แตกต่างกัน คือ ธรณีภาค ฐานธรณีภาค
มีโซสเฟียร์ แก่นโลก ชั้นนอกและแก่นโลกชั้นใน
การแบ่งโครงสร้างโลกโดยใช้สมบัติของคลื่นไหวสะเทือน
1. ธรณีภาค
(lithosphere) เป็นชั้นนอกสุดของโลก พบว่าคลื่น P และคลื่น S จะเคลื่อนที่ผ่านธรณีภาคด้วยความเร็วที่เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว
ในช่วง 6.4 -8.4 กิโลเมตรต่อวินาที และ 3.7 - 4.8 กิโลเมตรต่อวินาที ตามลำดับ โดยทั่วไปชั้นนี้มีความลึกประมาณ 100 กิโลเมตร จากผิวโลก ประกอบด้วยหินที่มีสมบัติเป็นของแข็ง
2. ฐานธรณีภาค
(asthenosphere) เป็นบริเวณที่คลื่นไหวสะเทือนมีความเร็วไม่สม่ำเสมอ
แบ่งออกได้เป็น 2 บริเวณ คือ
2.1
เขตที่คลื่นไหวสะเทือนมีความเร็วลดลง (low velocity zone) เป็นบริเวณที่คลื่นไหวสะเทือน P และ S มีความเร็วลดลง เกิดขึ้นในระดับความลึกประมาณ 100 – 400 กิโลเมตร จากผิวโลก
และเนื่องจากบริเวณนี้ประกอบด้วยหินที่มีสมบัติเป็นพลาสติก
(อุณหภูมิและความดันบริเวณนี้ทำให้แร่บางชนิดที่อยู่ในหินเกิดการหลอมตัว เล็กน้อย)
และวางตัวอยู่ส่วนล่างของธรณีภาค
2.2
เขตที่มีการเปลี่ยนแปลง (transitional zone) เป็นบริเวณที่คลื่นไหวสะเทือนมีความเร็วเพิ่มขึ้นในอัตราที่ไม่สม่ำเสมอ
เกิดขึ้นในระดับความลึกประมาณ 400 – 660 กิโลเมตร จากผิวโลก
เนื่องจากหินบริเวณส่วนล่างของฐานธรณีภาคเป็นของแข็งที่แกร่ง
และมีการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของแร่
3. มีโซสเฟียร์
(mesosphere) เป็นชั้นที่อยู่ใต้ฐานธรณีภาค
และเป็นบริเวณที่คลื่นไหวสะเทือนมีความเร็วเพิ่มขึ้นสม่ำเสมอ เนื่องจากหิน หรือสาร
บริเวณส่วนล่างของมีโซสเฟียร์มีสถานะเป็นของแข็ง มีความลึกประมาณ 660-2,900
กิโลเมตร จากผิวโลก
4. แก่นโลกชั้นนอกและแก่นโลกชั้นใน
4.1 แก่นโลกชั้นนอก (outer core) เป็นชั้นที่อยู่ใต้มีโซสเฟียร์มีความลึกประมาณ
2,900-5,140กิโลเมตร จากผิวโลว คลื่น P มีความเร็วเพิ่มขึ้นอย่างช้าๆ ในขณะที่คลื่น S ไม่สามารถเคลื่อนที่ผ่านชั้นดังกล่าวได้
4.2 แก่นโลกชั้นใน (inter core) อยู่ที่ระดับความลึกประมาณ
5,140 กิโลเมตร จนถึงจุดศูนย์กลางของโลก คลื่น P และ S มีอัตราเร็วค่อนข้างคงที่
เนื่องจากแก่นโลกชั้นในเป็นของแข็งที่มีเนื้อเดียวกัน
นอกจากที่กล่าวมาข้างต้นนักวิทยาศาสตร์ยังได้แบ่งโครงสร้างโลกจากการศึกษาส่วนประกอบทางกายภาพ
และทางเคมีของหิน รวมทั้งสารต่างๆ ที่อยู่ภายในโลก
โดยแบ่งออกเป็น ชั้นเปลือกโลก
ชั้นเนื้อโลก และชั้นแก่นโลก
ซึ่งในแต่ละชั้นมีลักษณะและองค์ประกอบต่างกัน
การแบ่งโครงสร้างโลกจากการศึกษาส่วนประกอบทางกายภาพ
และทางเคมีของหิน รวมทั้งสารต่างๆ ที่อยู่ภายในโลก
1.
ชั้นเปลือกโลก (Crust) เป็นเสมือนผิวด้านนอกที่ปกคลุมโลก แบ่งออกได้เป็น
2 บริเวณ คือ
เปลือกโลกภาคพื้นทวีป หมายถึง
ส่วนที่เป็นแผ่นดินทั้งหมด ประกอบด้วยธาตุซิลิคอน (Si) และอะลูมิเนียม (Al) เป็นส่วนใหญ่ และเปลือกโลกใต้มหาสมุทร
หมายถึงเปลือกโลกส่วนที่ถูกปกคลุมด้วยน้ำ ประกอบด้วยธาตุซิลิคอน (Si) และแมกนีเซียม (Mg) เป็นส่วนใหญ่ มีความลึกตั้งแต่
5 กิโลเมตร ในส่วนที่อยู่ใต้มหาสมุทรไปจนถึง 70 กิโลเมตร
ในบริเวณที่อยู่ใต้เทือกเขาสูงใหญ่
2.
ชั้นเนื้อโลก (Mantle) เป็นชั้นที่อยู่ถัดลงไปจากชั้นเปลือกโลก ส่วนมากเป็นของแข็ง
มีความลึกประมาณ 2,900 กิโลเมตร
นับจากฐานล่างสุดของเปลือกโลกจนถึงตอนบนของแก่นโลก ชั้นเนื้อโลกส่วนบนเป็นหินที่เย็นตัวแล้วและบางส่วนมีรอยแตกเนื่องจากความเปราะ
ชั้นเนื้อโลกส่วน กับชั้นเปลือกโลก
รวมตัวกันเรียกว่า “ธรณีภาค” (Lithosphere) ซึ่งมาจากรากศัพท์ภาษากรีก
แปลว่าชั้นหิน ชั้นธรณีภาคมีความหนาประมาณ 100
กิโลเมตรนับจากผิวโลกลงไปชั้นเนื้อโลกถัดลงไปที่ความลึก 100 – 350 กิโลเมตร เรียกว่าชั้นฐานธรณีภาค
(Asthenosphere) เป็นชั้นของหินหลอมละลายร้อนหรือ
หินหนืดที่เรียกว่า แมกมาซึ่งหมุนวนอยู่ภายในโลกอย่างช้า ๆ ชั้นเนื้อโลกที่อยู่ถัดลงไปอีกเป็นชั้นล่างสุดอยู่ที่ความลึกตั้งแต่ 350 – 2,900 กิโลเมตร เป็นชั้นที่เป็นของแข็งร้อนแต่แน่นและหนืดกว่า
ตอนบนมีอุณหภูมิสูง ตั้งแต่ประมาณ 2,250 – 4,500 ๐C
3.
ชั้นแก่นโลก (Core) อยู่ในระดับความลึกจากผิวโลกประมาณ 2,900 กิโลเมตร ลงไป แบ่งออกเป็น 2 ส่วน คือ
แก่นโลกชั้นนอกมีความหนาตั้งแต่ 2,900 – 5,100 กิโลเมตร เชื่อกันว่าชั้นนี้ประกอบด้วยสารเหลวของโลหะเหล็กและนิเกิลเป็นส่วนใหญ่และมีความร้อนสูงมาก
ต่อเนื่องจากแก่นโลกชั้นนอกลงไปเป็นแก่นโลกชั้นนอกแต่อยู่ในสภาพของแข็งเนื่องจาก
มีความดันและอุณหภูมิสูงมาก อาจสูงถึง 6,000 ๐C
จะเห็นได้ว่าชั้นต่างๆ
ของโลกมีลักษณะ และสมบัติแตกต่างกัน ทั้งทางด้านกายภาพและส่วนประกอบทางเคมี
โครงสร้างและส่วนประกอบภายในของโลกดังกล่าว
เป็นปัจจัยหนึ่งที่ทำให้เกิดปรากฏการณ์ธรรมชาติที่เรียกว่าแผ่นดินไหว
และภูเขาไฟระเบิด
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น