Download as PDF, PPTX
More Related Content
Similar to โลก ดาราศาสตร์ อวกาศ ม.4 เล่ม 1_บทที่ 1 โครงสร้างโลก
โลก ดาราศาสตร์ อวกาศ ม.4 เล่ม 1_บทที่ 1 โครงสร้างโลก
- 1. บทที่ 1 โครงสร้างโลก (Earth’sstructure)
- 2. โลกเป็นดาวเคราะห์หิน (terrestrial planet)กาเนิด โดยการพอกพูนมวลจากการปะทะและหลอมรวมกันของวัตถุ ที่เหลือจากการก่อตัวของดวงซึ่งในช่วงต้นโลกมีอุณหภูมิสูง ทาให้สสารต่าง ๆ หลอมเข้าด้วยกัน ต่อมาอุณหภูมิค่อย ๆ ลดลง สสารมีการแยกจากกันตามความหนาแน่น โดยที่ส่วน นอกสุดของโลกมีอุณหภูมิลดลงและแข็งตัวเร็วกว่าส่วนอื่น กระบวนการที่กล่าวมาทั้งหมดนี้ทาให้โลกเกิดการแบ่งชั้น ช่วงต้นของการกาเนิดโลกที่เกิดจากการ ปะทะและหลอมรวมกันของวัตถุที่ เหลืออยู่จากการก่อตัวของดวงอาทิตย์ ช่วงุณหภูมิเริ่มลดต่าลงทาให้ผิวนอกแข็งตัว โลกเกิดการแบ่งชั้น
- 3. ข้อมูลในการศึกษาและการแบ่งชั้นโครงสร้างโลก เซอร์ไอแซค นิวตัน (SirIsaac Newton) พบว่าความหนาแน่นเฉลี่ยของโลกมีค่าเป็น 2 เท่าของความ หนาแน่นของหินบนผิวโลก จึงสันนิษฐานว่า โลกไม่ได้เป็นเนื้อเดียวกันทั้งหมด และส่วนที่อยู่ ลึกลงไป ภายในโลกน่าจะมีความหนาแน่นมากกว่าหินบนผิวโลก ต่อมามีการสารวจหินบนเปลือกโลกและศึกษาหินที่เกิดจาก การระเบิดของภูเขาไฟ พบว่าสมบัติทางกายภาพและองค์ประกอบทาง เคมีของหินบนเปลือกโลกคล้ายกับหินที่เกิดจากการระเบิดของภูเขาไฟ แต่เมื่อเทียบกับหินแปลกปลอม (xenolith) ที่ถูกพาขึ้นมาพร้อมลาวา พบว่ามีสมบัติทางกายภาพและองค์ประกอบทางเคมีแตกต่างออกไป นอกจากนี้จากการเจาะสารวจทาให้ทราบว่าโลกมีอุณหภูมิและความ ดันเพิ่มขึ้นตามระดับความลึกและจากการระเบิดของภูเขาไฟทาให้ ทราบว่าภายใต้ผิวโลกลงไปบางส่วนมีหินหลอมเหลว หินแปลกปลอม (xenolith)
- 4. จากการศึกษาข้างต้นยังไม่ทาให้ทราบถึงข้อมูลของโครงสร้างโลกในโลกระดับลึกได้ จึงมีการใช้ความรู้จาก ทฤษฎีกาเนิดระบบสุริยะ และสมบัติของคลื่นไหวสะเทือน(seismic waves) มาช่วยศึกษา จากการศึกษาองค์ประกอบทางเคมีและความ หนาแน่นของอุกกาบาตเหล็ก (iron meteorites) พบว่ามีองค์ประกอบหลักทางเคมีเป็นเหล็กและ นิกเกิล และเมื่อเปรียบเทียบกับของโลกก็พบว่ามี ความหนาแน่นใกล้เคียงกัน จึงนามาสู่ข้อสรุปว่า ภายในโลกมีองค์ประกอบทางเคมีเป็น เหล็ก และ นิกเกิล อุกกาบาต campo del cielo
- 5. การใช้สมบัติของคลื่นไหวสะเทือนในการศึกษาสมบัติเชิงกลของโครงสร้างโลก นักวิทยาศาสตร์ได้นาสมบัติของคลื่น ไหวสะเทือนมาศึกษาสมบัติเชิงกลของโครงสร้างโลก คลื่นไหว สะเทือนเป็นคลื่นกลที่เกิดจากแรงสั่นสะเทือนจากแผ่นดินไหวหรือที่มนุษย์สร้างขึ้นคลื่นไหวสะเทือน แบ่งออกเป็น2 ประเภท คือ คลื่นในตัวกลาง (body wave) และคลื่นพื้นผิว (surface waves) ใน การศึกษาโครงสร้างโลกใช้สมบัติของคลื่นในตัวกลางเป็ นหลัก ซึ่งแบ่งออกเป็ น คลื่นปฐมภูมิ (primary wave, P-wave) และ คลื่นทุติยภูมิ (secondary wave, S-wave)
- 6. 1 คลื่นปฐมภูมิ (Pwave) เป็นคลื่นตามยาวที่เกิดจากความไหวสะเทือนในตัวกลาง โดยอนุภาคของตัวกลางนั้นเกิดการเคลื่อนไหวแบบอัด ขยายในแนวเดียวกับที่คลื่นส่งผ่านไปผ่านตัวกลางที่เป็น ของแข็ง ของเหลว และก๊าซ 2 คลื่นทุติยภูมิ (S wave) เป็นคลื่นตามขวางที่เกิดจากความไหวสะเทือนในตัวกลาง โดยอนุภาคของตัวกลางเคลื่อนไหวตั้งฉากกับทิศทางที่คลื่น ผ่าน มีทั้งแนวตั้งและแนวนอน คลื่นชนิดนี้ผ่านได้เฉพาะ ตัวกลางที่เป็นของแข็งเท่านั้น คลื่นในตัวกลาง แบ่งออกเป็น คลื่นปฐมภูมิ (primary wave, P-wave) และ คลื่นทุติยภูมิ (secondary wave, S-wave)
- 7. 1 คลื่นปฐมภูมิ (Pwave) เป็นคลื่นตามยาวที่เกิดจากความไหวสะเทือนในตัวกลาง โดยอนุภาคของตัวกลางนั้นเกิดการเคลื่อนไหวแบบอัด ขยายในแนวเดียวกับที่คลื่นส่งผ่านไปผ่านตัวกลางที่เป็น ของแข็ง ของเหลว และก๊าซ 2 คลื่นทุติยภูมิ (S wave) เป็นคลื่นตามขวางที่เกิดจากความไหวสะเทือนในตัวกลาง โดยอนุภาคของตัวกลางเคลื่อนไหวตั้งฉากกับทิศทางที่คลื่น ผ่าน มีทั้งแนวตั้งและแนวนอน คลื่นชนิดนี้ผ่านได้เฉพาะ ตัวกลางที่เป็นของแข็งเท่านั้น
- 8. หากภายในโลกเป็ นเนื้อเดียวกันโดย ตลอดคลื่นไหวสะเทือนที่เคลื่อนที่ผ่านภายใน โลกจะมีความเร็วคงที่และเดินทางเป็นเส้นตรง แต่ถ้าวัสดุภายในโลกมีความหนาแน่นและความ ดันเพิ่มขึ้นเรื่อย ๆตามระดับความลึก คลื่นไหว สะเทือนจะเคลื่อนผ่าน ภายในโลกด้วยความเร็ว ที่เพิ่มขึ้นตามการเพิ่มขึ้นของความหนาแน่น และความดัน และเส้นทาง การเคลื่อนที่ของ คลื่นจะไม่เป็ นเส้นตรง แต่จากการศึกษาการ เคลื่อนที่ของ คลื่นไหวสะเทือนผ่านภายในโลก พบว่า มีลักษณะดังรูป ทาให้สันนิษฐานว่า ภายในโลกอาจแบ่งเป็ นชั้น ๆ ตามสถานะและ ความหนาแน่นที่แตกต่างกัน
- 9. การแบ่งชั้นโครงสร้างโลกตามองค์ประกอบทางเคมี ในขณะที่เกิดการแบ่งชั้นของโลก ธาตุเหล่านี้เกิดเป็นสารประกอบแล้วแยกตัวกันอยู่เป็นชั้น ๆตามความหนาแน่นที่ แตกต่างกัน นักวิทยาศาสตร์จึงแบ่งโครงสร้างโลกเป็น 3 ชั้น ได้แก่ เปลือกโลก (crust) เนื้อโลก (mantle) และแก่น โลก (core) ตามองค์ประกอบทางเคมีที่แตกต่างกัน
- 10. เปลือกโลก (crust) เป็นชั้นนอกสุดที่ห่อหุ้มโลก มีความหนาระหว่าง5-70 กิโลเมตร เปลือกโลกประกอบด้วยเปลือกโลกทวีป (Continental crust) และเปลือกโลกมหาสมุทร (Oceanic crust) เปลือกโลกทวีปมีทั้งที่เป็นพื้นทวีปและไหล่ทวีป (Continental shelf) ประกอบด้วยหินแกรนิตเป็ นส่วนใหญ่ โดยมีองค์ประกอบ หลักเป็นสารประกอบของซิลิกอนและอะลูมิเนียม เปลือกโลกมหาสมุทร เป็นส่วนที่รองรับทะเลหรือมหาสมุทร ส่วนใหญ่ประกอบด้วย หินบะซอลต์ ซึ่งมีองค์ประกอบหลักเป็น สารประกอบของซิลิกอนและแมกนีเซียม เปลือกโลกทวีปมี ความหนาแน่นน้อยกว่าเปลือกโลกมหาสมุทร แต่เปลือกโลกทวีปมี ความหนามากกว่าเปลือกโลกมหาสมุทร
- 11. เปลือกโลกทวีปมีทั้งที่เป็นพื้นทวีปและไหล่ทวีป (Continental shelf) ประกอบด้วยหินแกรนิตเป็น ส่วนใหญ่ โดยมีองค์ ประกอบหลักเป็ น สารประกอบของซิลิกอนและอะลูมิเนียม เปลือกโลกมหาสมุทร เป็ นส่วนที่รองรับทะเลหรือมหาสมุทร ส่วนใหญ่ประกอบด้วย หินบะซอลต์ ซึ่งมีองค์ประกอบหลักเป็น สารประกอบของซิลิกอนและแมกนีเซียม เปลือกโลกทวีปมี ความหนาแน่นน้อยกว่าเปลือกโลกมหาสมุทร แต่เปลือกโลกทวีป มีความหนามากกว่าเปลือกโลกมหาสมุทร เปลือกโลก (crust)
- 12. เนื้อโลก (mantle) เป็ นชั้นที่อยู่ถัดจากเปลือกโลกมีขอบเขตตั้งแต่ใต้เปลือกโลกจนถึงที่ระดับ ความลึกประมาณ 2,900 กิโลเมตร นักวิทยาศาสตร์ศึกษาหินแข็งใต้เปลือกโลก (หินแปลกปลอม) ที่ขึ้นมาบนผิวโลกพร้อมกับลาวาพบว่ามีองค์ประกอบหลัก เป็ นซิลิกอน แมกนีเซียม และเหล็กเป็ นส่วนใหญ่ ดังนั้นนักวิทยาศาสตร์จึงสรุปว่าเนื้อโลกมีองค์ประกอบหลักเป็ น สารประกอบ ของซิลิกอน แมกนีเซียมและเหล็ก
- 13. แก่นโลก (core) เป็นโครงสร้างโลกชั้นในสุดอยู่ที่ระดับความลึกตั้งแต่ 2,900กิโลเมตรจาก ผิวโลก จนถึงใจกลางโลก ประกอบด้วยธาตุเหล็ก เป็นส่วนใหญ่ และธาตุอื่น ๆ ได้แก่ นิกเกิล ออกซิเจน ซิลิกอน และซัลเฟอร์
- 14. การแบ่งชั้นโครงสร้างโลกตามสมบัติเชิงกล นักวิทยาศาสตร์ได้ศึกษาคลื่นไหวสะเทือนที่เคลื่อนที่จาก ศูนย์เกิดแผ่นดินไหว และพบว่าบางบริเวณสามารถ ตรวจวัดได้ทั้งคลื่นปฐมภูมิและทุติยภูมิ บางบริเวณไม่ สามารถตรวจวัดคลื่นปฐมภูมิได้บางบริเวณไม่สามารถ ตรวจวัดคลื่นทุติยภูมิได้ และบางบริเวณ ไม่สามารถ ตรวจวัดได้ทั้งคลื่นปฐมภูมิและคลื่นทุติยภูมิ เรียกบริเวณ เหล่านี้ว่า เขตอับคลื่น (shadow Zone) ซึ่งเป็นผลมาจากการ สะท้อนและ/หรือหักเหของคลื่น จากการตรวจพบเขตอับ คลื่นทาให้นักวิทยาศาสตร์คาดว่าภายในโลกไม่ได้ เป็นเนื้อ เดียวกัน นอกจากนี้การเคลื่อนที่ของคลื่นไหวสะเทือนมีการ เปลี่ยนแปลง ความเร็วที่ระดับลึกต่าง ๆ นักวิทยาศาสตร์จึง นาข้อมูลทั้งหมดข้างต้นมาใช้ในการแบ่งชั้นโครงสร้างโลก
- 15. ความเร็วของคลื่นไหวสะเทือน (km/s) ความลึ ก (km) เมื่อคลื่นไหวสะเทือนเคลื่อนที่ผ่านโครงสร้างภายในโลก คลื่นไหวสะเทือนมีการเปลี่ยนแปลง ความเร็วอย่าง ฉับพลันที่ระดับความลึกต่างๆ รวมทั้งการไม่ปรากฏ คลื่นทุติยภูมิในบางช่วงของระดับความลึก แสดงว่า ภายใน โลกไม่ได้เป็ นเนื้อเดียวกัน แต่แบ่งได้เป็ นหลาย ชั้นตามสมบัติเชิงกลที่แตกต่างกันของ แต่ละชั้น ในปี พ.ศ2452 Andrija Mohorovicic นักวิทยาศาสตร์ ชาวโครเอเชีย ได้ศึกษา ข้อมูลการเคลื่อนที่ของคลื่นไหว สะเทือนเมื่อเกิดแผ่นดินไหว พบว่า ความเร็วของคลื่น เมื่อเคลื่อนที่ผ่านตัวกลางตางชนิดกัน มีการหักเห สะท้อนและเคลื่อนที่ผ่านด้วยความเร็วที่แตกต่างกัน ต่อมาจึงสรุปได้ว่า โครงสร้างภายในโลกมีการแบ่งชั้น
- 16. จากการศึกษาความเร็วของคลื่นไหวสะเทือนที่เปลี่ยนไปในแต่ละ ระดับความลึก ทาให้สรุปว่าองค์ประกอบต่าง ๆภายในโลกไม่ได้ เป็นเนื้อเดียวกัน และได้แบ่งโครงสร้างโลกออกเป็น 5 ชั้น คือ 1. ธรณีภาค (Lithosphere) 2. ฐานธรณีภาค (asthenosphere) 3. มัชฌิมภาค (mesosphere) 4. แก่นโลกชั้นนอก (outer core) 5. แก่นโลกชั้นใน (inner core) การแบ่งชั้นโครงสร้างโลกตามสมบัติเชิงกล
- 17.
- 18. ธรณีภาค (lithosphere) มหาสมุทร ฐานธรณีภาค (asthenosphere) มัชฌิมภาค(mesosphere) แก่นโลกชั้นนอก (outer core) แก่นโลกชั้นใน (inner core) การแบ่งชั้นโครงสร้างโลก ตามสมบัติเชิงกล
- 19. ธรณีภาค (lithosphere) มหาสมุทร ธรณีภาค เป็นชั้นภายนอกสุดของโลก ประกอบด้วย เปลือกโลกและเนื้อโลกตอนบนสุด (uppermost mantle) มีสถานะเป็ นของแข็งที่มีสภาพแข็งเกร็ง (rigidity) มี ความหนาแน่นเฉลี่ย 2.9 กรัมต่อลูกบาศก์เซนติเมตร จึง ทาให้คลื่นปฐมภูมิและคลื่นทุติยภูมิเคลื่อนที่ผ่านด้วย ความเร็วที่ เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว
- 20. มหาสมุทร ฐานธรณีภาค เป็นชั้นที่อยู่ถัดลงมาจากธรณีภาคโดยเป็น ส่วนของเนื้อโลกตอนบน (uppermantle) มีสถานะเป็น ของแข็งที่มีสภาพพลาสติก (plasticity) มีความหนาแน่น เฉลี่ย 3.3 กรัมต่อลูกบาศก์เซนติเมตร ฐานธรณีภาค (asthenosphere)
- 21. ฐานธรณีภาค (asthenosphere) พบลักษณะการเคลื่อนที่ของคลื่นไหวสะเทือนที่มีการเปลี่ยนแปลง ความเร็วไม่สม่าเสมออยู่2 เขต 1) เขตความเร็วต่า (low velocity zone) เป็นเขตที่คลื่นปฐมภูมิ และทุติยภูมิมีความเร็วลดลง เป็ นบริเวณที่มีความดันสูงไม่ พอที่จะทาให้แร่คงสภาพเป็นของแข็ง จึงทาให้สสารบางส่วน ในเขตนี้หลอมตัวได้ และเป็นแหล่งกาเนิดของแมกมา 2) เขตเปลี่ยนแปลง (transition Zone) เป็นเขตที่คลื่นไหว สะเทือนมีความเร็วเพิ่มขึ้นใน อัตราที่ไม่สม่าเสมอ เนื่องจาก บริเวณนี้มีการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของแร่ ความเร็ว (km/s) ความลึก (km)
- 22. มหาสมุทร มัชฌิมภาค เป็นชั้นที่อยู่ไต้ฐานธรณีภาค เป็นส่วนของเนื้อ โลกตอนล่าง(lower mantle) มีความหนาแน่นเฉลี่ย 5.0 กรัมต่อลูกบาศก์เซนติเมตร มีสถานะเป็ นของแข็ง เป็ น บริเวณที่คลื่นไหวสะเทือนเคลื่อนที่ด้วยความเร็วเพิ่มขึ้น อย่างสม่าเสมอ มัชฌิมภาค (mesosphere)
- 23. มหาสมุทร แก่นโลกชั้นนอก เป็นชั้นที่อยู่ใต้มัชฌิมภาค ประกอบด้วยสาร ที่มีสถานะเป็นของเหลวมีความ หนาแน่นเฉลี่ย 11 กรัมต่อ ลูกบาศก์เซนติเมตร เป็นเขตที่คลื่นปฐมภูมิมีความเร็วลดลง อย่างฉับพลัน จากนั้นความเร็วจึงเพิ่มขึ้น ในขณะที่คลื่นทุติย ภูมิไม่สามารถเคลื่อนที่ผ่านชั้นดังกล่าวได้ แก่นโลกชั้นนอก (outer core)
- 24. มหาสมุทร แก่นโลกชั้นใน อยู่ใจกลางโลก มีสถานะเป็นของแข็ง มีความหนาแน่นเฉลี่ย 13 กรัมต่อลูกบาศก์เซนติเมตร มีเพียงคลื่นปฐมภูมิจากศูนย์เกิดแผ่นดินไหวเท่านั้นที่ เดินทางมาถึงได้ แต่ในทางทฤษฎีเชื่อว่าเมื่อคลื่นปฐมภูมิ เคลื่อนที่ผ่านรอยต่อระหว่างแก่นโลกชั้นนอกและแก่นโลก ชั้นใน สามารถทาให้เกิดคลื่นทุติยภูมิขึ้นใหม่ได้ ในชั้นนี้ คลื่นทั้งสองเคลื่อนที่ด้วยความเร็วค่อนข้างคงที่ แก่นโลกชั้นใน (inner core)
- 25. บทที่ 1 โครงสร้างโลก (Earth’sstructure)