โครงสร้างโลก คืออะไร
โครงสร้างโลก คือ การแบ่งชั้นของโลกออกเป็นส่วนๆ ตามองค์ประกอบทางเคมีและคุณสมบัติทางกายภาพ โดยหลักๆ แล้วจะแบ่งออกได้เป็น 3 ชั้นหลัก จากภายนอกสู่ภายใน ได้แก่ เปลือกโลก, เนื้อโลก และแก่นโลก
ตอนที่ 1 : โครงสร้างโลกภายใน
ตอนที่ 2 : โครงสร้างโลกทฤษฎีทวีปเลื่อน
ตอนที่ 3 : ทฤษฎีธรณีแปรสัณฐาน
ตอนที่ 4 : โครงสร้างโลกทฤษฎีไดนาโม
ตอนที่ 5 : สรุป
โครงสร้างโลก ภายใน
โลกภายในประกอบด้วยชั้นต่างๆ ที่มีความแตกต่างกันทั้งในด้านองค์ประกอบทางเคมีและคุณสมบัติทางกายภาพ โดยหลักๆ แล้วแบ่งออกได้เป็น 3 ชั้นหลัก จากภายนอกสู่ภายใน ซึ่งเราสามารถจินตนาการได้คล้ายกับโครงสร้างของไข่ต้ม
- เปลือกโลก (Crust)
ชั้นเปลือกโลกเปรียบได้กับเปลือกไข่ เป็นชั้นนอกสุดที่ บางและแข็ง ที่สุดของโลก ซึ่งเป็นชั้นที่เราอาศัยอยู่ โดยเปลือกโลกแบ่งออกได้เป็นสองประเภทหลักคือ เปลือกโลกทวีป (Continental Crust) ซึ่งเป็นส่วนที่ประกอบกันเป็นแผ่นดิน และ เปลือกโลกมหาสมุทร (Oceanic Crust) ซึ่งเป็นส่วนที่อยู่ใต้พื้นมหาสมุทร หวยไว
- เนื้อโลก (Mantle)
เปรียบได้กับไข่ขาว เป็นชั้นที่อยู่ใต้เปลือกโลกลงไป มีความหนาที่สุดและมีสถานะเป็นของแข็งแต่มีความหนืดสูงมาก เนื่องจากความร้อนและแรงดันมหาศาล เนื้อโลกมีการหมุนเวียนอย่างช้าๆ ซึ่งกระบวนการนี้เองที่เป็นพลังขับเคลื่อนหลักที่ทำให้เกิดการเคลื่อนที่ของแผ่นเปลือกโลกและส่งผลให้เกิดปรากฏการณ์ทางธรณีวิทยาต่างๆ เช่น แผ่นดินไหว ภูเขาไฟระเบิด และการเกิดเทือกเขา
- แก่นโลก (Core)
เปรียบได้กับไข่แดง เป็นชั้นในสุดของโลกที่ ร้อนและมีความหนาแน่นสูงที่สุด ซึ่งแบ่งออกเป็น 2 ชั้นย่อย
- แก่นโลกชั้นนอก (Outer Core): เป็นชั้นของ เหล็กและนิกเกิลหลอมเหลว การหมุนเวียนของโลหะหลอมเหลวนี้มีความสำคัญอย่างยิ่ง เพราะเป็นแหล่งกำเนิด สนามแม่เหล็กโลก ที่ทำหน้าที่เป็นเกราะป้องกันโลกจากอนุภาคพลังงานสูงที่เป็นอันตรายจากดวงอาทิตย์
- แก่นโลกชั้นใน (Inner Core): เป็นแกนกลางที่เป็น ของแข็ง แม้จะมีอุณหภูมิที่สูงกว่าแก่นโลกชั้นนอก แต่แรงดันมหาศาลจากชั้นต่างๆ ที่กดทับอยู่ทำให้แก่นโลกชั้นในนี้ยังคงสภาพเป็นของแข็งอยู่ได้
โครงสร้างโลก ทฤษฎีทวีปเลื่อน
ทฤษฎีทวีปเลื่อน (Continental Drift) คือแนวคิดทางธรณีวิทยาที่เสนอโดยนักวิทยาศาสตร์ชาวเยอรมัน อัลเฟรด เวเกเนอร์ในปี ค.ศ. 1912 ซึ่งระบุว่าทวีปต่างๆ บนโลกที่เราเห็นในปัจจุบันไม่ได้อยู่ในตำแหน่งเดิม แต่เคยเป็นแผ่นดินผืนใหญ่ผืนเดียวกันมาก่อน และได้ค่อยๆ เคลื่อนที่แยกออกจากกันอย่างช้าๆ ตลอดระยะเวลาหลายล้านปี
แนวคิดของทฤษฎี
เวเกเนอร์เชื่อว่าเมื่อประมาณ 300 ล้านปีก่อน ทวีปทั้งหมดเคยรวมกันเป็นมหาทวีปเพียงผืนเดียวที่ชื่อว่า “พันเจีย” (Pangaea) และมหาทวีปนี้ได้แตกออกเป็นแผ่นทวีปต่างๆ และเคลื่อนที่ไปอยู่ในตำแหน่งที่เราเห็นในปัจจุบัน
หลักฐานที่สนับสนุนทฤษฎี
ถึงแม้ว่าทฤษฎีนี้จะถูกปฏิเสธในตอนแรก แต่เวเกเนอร์ก็รวบรวมหลักฐานสำคัญหลายอย่างเพื่อสนับสนุนแนวคิดของเขา
- รูปร่างของทวีป: ทวีปต่างๆ โดยเฉพาะทวีปอเมริกาใต้และทวีปแอฟริกา สามารถนำมาต่อกันได้เหมือนชิ้นส่วนของจิ๊กซอว์อย่างน่าประหลาดใจ
- หลักฐานจากซากดึกดำบรรพ์: มีการค้นพบซากดึกดำบรรพ์ของพืชและสัตว์ชนิดเดียวกันบนทวีปที่ปัจจุบันอยู่ห่างกันไกล เช่น ซากของสัตว์เลื้อยคลานโบราณ เมโซซอรัส (Mesosaurus) ที่พบทั้งในอเมริกาใต้และแอฟริกา ซึ่งเป็นไปไม่ได้ที่สัตว์บกจะว่ายข้ามมหาสมุทรได้ หวยไว
- หลักฐานทางธรณีวิทยา: ลักษณะของชั้นหินและเทือกเขาที่เหมือนกันถูกค้นพบในทวีปที่แยกจากกัน เช่น เทือกเขาแอปปาเลเชียนในอเมริกาเหนือและเทือกเขาคาเลโดเนียนในยุโรป
- หลักฐานทางภูมิอากาศโบราณ: มีการค้นพบหลักฐานของร่องรอยการเกิดธารน้ำแข็งโบราณในพื้นที่เขตร้อนอย่างแอฟริกาและอินเดีย และในทางกลับกัน ก็พบฟอสซิลของพืชเมืองร้อนในทวีปแอนตาร์กติกา ซึ่งแสดงให้เห็นว่าทวีปเหล่านี้เคยอยู่ในตำแหน่งทางภูมิศาสตร์ที่แตกต่างออกไป
เหตุผลที่ถูกปฏิเสธในตอนแรก
แม้หลักฐานจะชัดเจน แต่ทฤษฎีของเวเกเนอร์ก็ไม่ได้รับการยอมรับในทันที เพราะเขาไม่สามารถอธิบายกลไกหรือแรงขับเคลื่อนที่ทำให้ทวีปเคลื่อนที่ได้อย่างน่าเชื่อถือได้ เขาเคยเสนอแนวคิดว่าทวีปต่างๆไถไปบนพื้นมหาสมุทร ซึ่งขัดกับหลักการทางฟิสิกส์ในขณะนั้น
ทฤษฎีธรณีแปรสัณฐาน
ทฤษฎีสำคัญที่สุดของธรณีวิทยาในปัจจุบัน ที่อธิบายว่าเปลือกโลกและเนื้อโลกชั้นบนสุด ไม่ได้เป็นแผ่นเดียวกัน แต่แตกออกเป็นแผ่นขนาดใหญ่และเล็กหลายชิ้นที่เรียกว่า แผ่นเปลือกโลก ซึ่งลอยอยู่บนชั้นหินหนืดที่ร้อนและมีความหนืดสูง (ฐานธรณีภาค) และมีการเคลื่อนที่ตลอดเวลาอย่างช้าๆ ทำให้เกิดปรากฏการณ์ทางธรณีวิทยาต่างๆ
กลไกการเคลื่อนที่
การเคลื่อนที่ของแผ่นเปลือกโลกเกิดจาก กระบวนการพาความร้อนของเนื้อโลก (Mantle Convection) ซึ่งเป็นกระบวนการที่หินหนืดร้อนจัดจากแก่นโลกด้านล่างยกตัวขึ้นมาด้านบน และหินที่เย็นกว่าจะจมตัวลงไปแทนที่ ทำให้เกิดการหมุนเวียนคล้ายกับการเดือดของน้ำในหม้อต้ม ซึ่งเป็นแรงขับเคลื่อนให้แผ่นเปลือกโลกที่อยู่ด้านบนเคลื่อนที่ไปด้วย
ประเภทของแนวแผ่นเปลือกโลก
การเคลื่อนที่ของแผ่นเปลือกโลกก่อให้เกิดปฏิสัมพันธ์กันใน 3 รูปแบบหลัก ซึ่งแต่ละรูปแบบจะทำให้เกิดปรากฏการณ์ที่แตกต่างกัน
- แนวแผ่นเปลือกโลกแยกตัวออกจากกัน (Divergent Boundary)
เมื่อแผ่นเปลือกโลกสองแผ่นเคลื่อนที่แยกออกจากกัน ทำให้เกิดรอยแตกขนาดใหญ่บนพื้นโลก เช่น เทือกเขากลางมหาสมุทร (Mid-Ocean Ridges) ซึ่งเป็นแหล่งกำเนิดเปลือกโลกใหม่จากการที่แมกมาปะทุขึ้นมาแข็งตัว หวยไว
- แนวแผ่นเปลือกโลกชนกัน (Convergent Boundary)
- การเกิดภูเขาไฟ: เมื่อแผ่นเปลือกโลกแผ่นหนึ่งมุดตัวลงไปใต้แผ่นเปลือกโลกอีกแผ่น (Subduction Zone) จะเกิดการหลอมละลายและก่อให้เกิดภูเขาไฟ
- การเกิดร่องลึกในมหาสมุทร: เกิดจากการมุดตัวลงของแผ่นเปลือกโลก
- การเกิดเทือกเขา: เมื่อแผ่นเปลือกโลกทวีปสองแผ่นชนกัน (ไม่มีแผ่นใดมุดลง) จะดันกันและทำให้พื้นผิวโลกยกตัวขึ้นกลายเป็นเทือกเขา เช่น เทือกเขาหิมาลัย
- แนวแผ่นเปลือกโลกเคลื่อนที่ผ่านกัน (Transform Boundary)
เมื่อแผ่นเปลือกโลกสองแผ่นเคลื่อนที่ไถลผ่านกันในแนวราบ ซึ่งทำให้เกิด แผ่นดินไหว (Earthquakes) ที่มีความรุนแรงได้ เนื่องจากเกิดการสะสมและปลดปล่อยพลังงานจากการเสียดสีกัน ตัวอย่างที่โดดเด่นคือรอยเลื่อนซานแอนเดรสในรัฐแคลิฟอร์เนีย
โครงสร้างโลก ทฤษฎีไดนาโม
กลไกการเกิดสนามแม่เหล็ก
- การไหลเวียนของโลหะหลอมเหลว: ความร้อนมหาศาลจากแก่นโลกชั้นในที่เป็นของแข็ง ทำให้โลหะหลอมเหลวในแก่นโลกชั้นนอกเกิด การพาความร้อน (Convection) โดยโลหะร้อนจะลอยตัวขึ้นและโลหะที่เย็นกว่าจะจมตัวลง ทำให้เกิดการเคลื่อนที่หมุนวนอย่างต่อเนื่อง
- แรงโคริออลิส (Coriolis Effect): การที่โลกหมุนรอบตัวเองทำให้การไหลเวียนของโลหะหลอมเหลวในแก่นโลกชั้นนอกเกิดการหมุนแบบเป็นเกลียวและเป็นระเบียบ
- การสร้างกระแสไฟฟ้า: การเคลื่อนที่ของโลหะที่นำไฟฟ้าได้ดีนี้ เปรียบได้กับการทำงานของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าขนาดมหึมา (Dynamo) ซึ่งทำให้เกิด กระแสไฟฟ้า จำนวนมหาศาลไหลวนอยู่ในแก่นโลก
- การสร้างสนามแม่เหล็ก: กระแสไฟฟ้าเหล่านี้เองที่เหนี่ยวนำให้เกิด สนามแม่เหล็ก ขนาดใหญ่และทรงพลังแผ่ออกมาจากแก่นโลกและห่อหุ้มโลกไว้ทั้งหมด
ความสำคัญต่อสิ่งมีชีวิต
สนามแม่เหล็กโลกมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อสิ่งมีชีวิตบนโลก เพราะมันทำหน้าที่เป็น เกราะป้องกัน (Magnetosphere) ที่มองไม่เห็น คอยเบี่ยงเบนลมสุริยะ (Solar Wind) และรังสีคอสมิกที่เป็นอันตรายจากดวงอาทิตย์ไม่ให้พุ่งเข้าสู่ชั้นบรรยากาศโลก หากไม่มีสนามแม่เหล็กนี้ ชั้นบรรยากาศโลกก็จะถูกกัดเซาะจนหมดสิ้น และไม่สามารถปกป้องสิ่งมีชีวิตบนโลกได้
สรุป
โครงสร้างโลกประกอบด้วย 3 ชั้นหลัก ได้แก่ เปลือกโลก (Crust), เนื้อโลก (Mantle) และ แก่นโลก (Core) แต่ละชั้นมีองค์ประกอบและคุณสมบัติแตกต่างกัน เช่น เปลือกโลกแข็งบาง, เนื้อโลกหนาและร้อน, ส่วนแก่นโลกมีทั้งชั้นนอกที่เป็นของเหลวและชั้นในที่เป็นของแข็ง
ความเข้าใจเรื่องโครงสร้างโลกช่วยให้นักวิทยาศาสตร์อธิบายปรากฏการณ์ทางธรรมชาติ เช่น แผ่นดินไหว ภูเขาไฟ และการเคลื่อนที่ของแผ่นเปลือกโลก