ตัวชี้วัด • ว 3.2 ม.6/1 อธิบายการแบ่งชั้นและสมบัติของโครงสร้างโลก พร้อมยกตัวอย่างข้อมูลที่สนับสนุน โครงสร้างโลก หน่วยการเรียนรู้ที่ 5
นักเรียนคิดว่าโลกมีโครงสร้างอย่างไร และใช้ข้อมูลอะไรในการศึกษาโครงสร้างโลก
ข้อมูลในการศึกษาโครงสร้างโลก การศึกษาโครงสร้างโลกศึกษาจากข้อมูลหลายด้าน ข้อมูลคลื่นไหวสะเทือน ที่เคลื่อนที่ผ่านโลก องค์ประกอบทางเคมี ของหินและแร่ อุกกาบาตที่พบบนโลก
ข้อมูลคลื่นไหวสะเทือนที่เคลื่อนที่ผ่านโลก(ทางตรง) คลื่นปฐมภูมิ (P wave) เป็นคลื่นตามยาวที่เคลื่อนไหวแบบอัด ขยายในแนวเดียวกับที่คลื่นส่งผ่านไป คลื่นนี้สามารถเคลื่อนที่ผ่านตัวกลางที่ เป็นของแข็ง ของเหลว และแก๊ส คลื่นทุติยภูมิ (S wave) เป็นคลื่นตามขวางที่เคลื่อนไหวตั้งฉากกับ ทิศทางที่คลื่นผ่าน มีทั้งแนวตั้งและ แนวนอน คลื่นชนิดนี้ผ่านได้เฉพาะ ตัวกลางที่เป็นของแข็งเท่านั้น ไม่สามารถ เดินทางผ่านของเหลว
องค์ประกอบทางเคมีของหินและแร่(ทางอ้อม) -การศึกษาจากหินบนเปลือกโลก มีองค์ประกอบหลักเป็นสารประกอบของซิลิกอนและอะลูมิเนียม -การศึกษาจากหนิแปลกปลอม (xenolith) ที่ถูกลาวาพาขึ้นมาจากภายในโลก มีองค์ประกอบหลักเป็นสารประกอบ ของ ซิลิกอน แมกนีเซียมและเหล็ก ซึ่งแตกต่างจากหินบนเปลือกโลก นักวิทยาศาสตร์จึงสรุปว่า องค์ประกอบทางเคมีของโลกชั้นที่ อยู่นอกสุด และชั้นที่อยู่ลึกลงไปมีองค์ประกอบแตกต่างกัน - การศึกษาจากอุกกาบาตที่พบบนพื้นโลก โดยเฉพาะ อุกกาบาตเหล็ก พบว่ามีเหล็กเป็นองค์ประกอบหลัก ส่วน องค์ประกอบที่เหลือ ที่เหลือเป็นนิกเกิลและธาตุอื่น ๆ ซึ่งอุกกาบาตเหล็กเป็นชิ้นส่วนของวัตถุที่เหลือ จากการก าเนิดระบบสรุยิะ และเกิดขึ้นในเวลาใกล้เคียงกบัก าาเนดิโลก จงึสนันษิฐานว่าชั้นในสดุของโลก มีองค์ประกอบทางเคมีคล้ายอุกกาบาตเหล็ก
โครงสร้างโลกตามองค์ประกอบทางเคมี แก่นโลก (Core) เนื้อโลก (Mantle) เปลือกโลก (Crust)
เปลือกโลก (Crust) อยู่ชั้นนอกสุด และบางที่สุด (5 - 70 กิโลเมตร) เป็นของแข็งสภาพแข็งเกร็ง อะลูมิเนียม 8% เหล็ก 5% แคลเซียม 4% อื่น ๆ 8% ซิลิคอน 28% ออกซิเจน 47% 2 เปลือกโลกทวีป • มีความหนาเฉลี่ย 35 - 40 กิโลเมตร • ประกอบด้วยซิลิคอนและอะลูมิเนียม เป็นส่วนใหญ่ (SIAL) 1 2 1 เปลือกโลกมหาสมุทร • มีความหนาเฉลี่ย 5 กิโลเมตร • ประกอบด้วยซิลิคอนและแมกนีเซียม เป็นส่วนใหญ่ (SIMA) เปลือกโลก)
เนื้อโลก (Mantle) แมกนีเซียม 41% ซิลิคอน 45% เหล็ก 8% อะลูมิเนียม 3% แคลเซียม 2% อื่น ๆ 1% อยู่ระหว่างเปลือกโลกกับแก่นโลก มีความหนาประมาณ 2,830 กิโลเมตร ประกอบด้วยซิลิคอน แมกนีเซียม และเหล็กเป็นส่วนใหญ่ เนื้อโลก เนื้อโลก ระดับความลึก จากผิวโลก 5 – 70 กิโลเมตร 2,900 กิโลเมตร
แก่นโลก (Core) อยู่ชั้นในสุด ซิลิคอน 7% เหล็ก 80% นิกเกิล 5% ออกซิเจน 4% ก ามะถัน 2% อื่น ๆ 2% มีความหนาประมาณ 3,470 กิโลเมตร ประกอบด้วยเหล็กและนิกเกิลเป็นส่วนใหญ่ แก่นโลก
โครงสร้างโลกตามสมบัติเชิงกล การศึกษาโครงสร้างโลกตามสมบัติเชิงกลเป็น การศึกษาโดยใช้คลื่นไหวสะเทือนเป็นหลัก เมื่อคลื่นปฐม ภูมิและคลื่นทุติยภูมิเคลื่อนที่ผ่านโครงสร้างโลกจะมี ลักษณะดังรูป จากรูปพบว่ามีบางบริเวณไม่สามารถตรวจวัดคลื่น ปฐมภูมิและคลื่นทุติยภูมิที่เคลื่อนที่จากศูนย์เกิด แผ่นดินไหวได้ เรียกบริเวณเหล่านี้ว่า เขตอับคลื่น (shadow zone) ซึ่งเป็นผลมาจากการสะท้อนและ/ หรือหักเหของคลื่น จากการตรวจพบเขตอับคลื่นท าให้นักวิทยาศาสตร์ คาดว่าภายในโลกไม่ได้เป็นเนื้อเดียวกัน
โครงสร้างโลกตามสมบัติเชิงกล แก่นโลกชั้นใน (inner core) มัชฌิมภาค (mesosphere) ธรณีภาค (lithosphere) ฐานธรณีภาค (asthenosphere) แก่นโลกชั้นนอก (outer core)
ธรณีภาค (lithosphere) อยู่ชั้นนอกสุด เป็นส่วนเปลือกโลก + เนื้อโลกส่วนบนสุด เป็นของแข็งสภาพแข็งเกร็ง คลื่น P, S มีความเร็วเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว คลื่น S คลื่น P
ฐานธรณีภาค (asthenosphere) อยู่ใต้ธรณีภาค เป็นบริเวณเนื้อโลกส่วนบน เป็นของแข็งสภาพพลาสติก เขตเปลี่ยนแปลง : คลื่น P, S มีความเร็วเพิ่มขึ้นอย่างไม่ สม่่าเสมอ เขตความเร็วต่่า : คลื่น P, S มีความเร็วลดลง คลื่น S คลื่น P
มัชฌิมภาค (mesosphere) อยู่ใต้ฐานธรณีภาค เป็นบริเวณเนื้อโลกส่วนล่าง คลื่น S, P มีความเร็วเพิ่มขึ้นอย่างสม่่าเสมอ คลื่น S คลื่น P
แก่นโลกชั้นนอก (outer core) อยู่ใต้มัชฌิมภาค เป็นของเหลว คลื่น P มีความเร็วลดลงฉับพลันแล้วเพิ่มขึ้นช้า ๆ คลื่น S ผ่านไม่ได้ คลื่น P
แก่นโลกชั้นใน (inner core) อยู่ชั้นในสุด เป็นของแข็ง คลื่น P, S มีความเร็วคงที่ คลื่น S คลื่น P