กำเนิดและโครงสร้างของโลก

คล่ืนปฐมภูมิ (P wave) และคล่ืนทุติยภูมิ (S wave) 51

อาศัยคณุ สมบตั ิทต่ี า่ งกนั ของ P -waves และ S -wavesเราสามารถทจ่ี ะทราบโครงสรา้ งภายในโลกอยา่ งหยาบ ๆ ได้ 52

53

54

Figure 1-3. Variation in P and S wave velocities with depth. Compositional subdivisions of the Earth are on the left,55rheological subdivisions on the right. After Kearey and Vine (1990), Global Tectonics. © Blackwell Scientific. Oxfor5d5.

การเดินทางของ P wave และ S wave ขณะเกดิ แผน่ ดนิ ไหว 56

ลักษณะโครงสร้างภายในของโลก 57

ลกั ษณะโครงสรา้ งภายในของโลก1. แบ่งออกตามองคป์ ระกอบทางเคมี ออกเปน็ 3 ช้นั  แกน่ โลก (Core)  เน้ือโลก (Mantle)  เปลอื กโลก (Crust) 58

Core (แบง่ ตามองค์ประกอบทางเคมี) ช้ันในสุด จากใจกลางโลกออกมา มรี ัศมีประมาณ 3,470 km. 31.5% ของมวลโลก, 16% ของปรมิ าตรโลก มคี วามหนาแนน่ มากทส่ี ุด 13 g/cm3 มอี งคป์ ระกอบเปน็ ธาตุหนกั ไดแ้ ก่ เหลก็ (90%), นเิ กิล, ซลิ ิคอน, กามะถนั และธาตหุ นกั อ่ืน ๆ 59

Mantle 60 (แบ่งตามองค์ประกอบทางเคม)ีถดั ออกมาจากชัน้ Core มีความหนา ประมาณ 2,900 km.68.1% ของมวลโลก, 83% ของปริมาตรโลกความหนาแน่น 4.5 g/cm3องคป์ ระกอบเป็น ออกซิเจน, แมกนีเซียม และซิลคิ อน อยใู่ นสดั สว่ น 4 : 2 : 1

Crust 61 (แบ่งตามองคป์ ระกอบทางเคม)ีช้นั เปลอื กโลก อยนู่ อกสุดบางทส่ี ุด 0.4% ของมวลโลก, <1% ของ ปริมาตรโลกมีองค์ประกอบเป็นซลิ กิ อนออกไซด์ และ อะลูมิเนียมออกไซด์แบ่งเปน็ 2 ชนิด  เปลอื กมหาสมทุ ร (Oceanic crust)  เปลือกทวปี (Continental crust)

Crust แบง่ เปน็ 2 ชนดิContinental crust Oceanic cruStructure of the Earth 62

Crust (แบง่ ตามองค์ประกอบทางเคม)ีแบ่งเป็น 2 ชนดิ คอื1. Oceanic crust เป็นเปลอื กโลกสว่ นท่ีรองรับบรเิ วณมหาสมทุ ร  มีความหนาประมาณ 11 km., ความหนาแนน่ 2.9 g/cm3  องคป์ ระกอบเปน็ หนิ Basalt (magnesium silicate) หรือSiMa มอี ายุนอ้ ย2. Continental crust เปน็ เปลอื กโลกสว่ นท่ีเป็นตัวทวปี  มีความหนาประมาณ 35 km., ความหนาแนน่ 2.7 g/cm3  องคป์ ระกอบเปน็ หิน Granite (aluminum silicate) หรือSiAl มอี ายเุ ก่าแก่ 63

2. แบง่ ตามคณุ สมบตั ิทางกายภาพ ออกเปน็ 4 ช้นั คือ 1. Core 2. Mesosphere 3. Asthenosphere 4. Lithosphere 64

แกน่ โลก (Core) (แบ่งตามคณุ สมบัตทิ างกายภาพ)Outer core มีอณุ หภูมสิ ูงสดุ ~4,000oC มคี ุณสมบัติเป็นของเหลว ไหลได้ Inner core มอี ณุ หภมู สิ งู สดุ ~ 4,800 o C มีคุณสมบัตเิ ปน็ ของแขง็ ** สนามแมเ่ หลก็ โลกเก่ยี วข้องกับการไหล ของ outer core รอบ inner core 65

แกน่ โลกชั้นนอกทาใหเ้ กดิ สนามแม่เหลก็ โลก 66

สนามแมเ่ หลก็ โลก แกน่ โลกมอี งคป์ ระกอบหลกั เป็นเหลก็แก่นโลกชนั้ ใน (Inner core) มคี วามกดดนั สงู จงึ มสี ถานะเป็นของแขง็ สว่ นแก่นชนั้ นอก (Outer core) มคี วามกดดนั น้อยกวา่ จงึ มสี ถานะเป็นของเหลวหนืด แกน่ ชนั้ ในมอี ุณหภมู สิ งู กวา่แก่นชนั้ นอก พลงั งานความรอ้ นจากแก่นชนั้ ใน จงึ ถา่ ยเทขน้ึ สู่แก่นชนั้ นอกดว้ ยการพาความรอ้ น (Convection) เหลก็ หลอมละลายเคลอ่ื นทห่ี มนุ วนอยา่ งชา้ ๆ ทาใหเ้ กดิ การเคลอ่ื นทข่ี องกระแสไฟฟ้า และเหน่ยี วนาใหเ้ กดิ สนามแมเ่ หลก็ โลก (TheEarth’s magnetic field) 67

สนามแมเ่ หลก็ โลก 68

ชั้น Lithosphere  อยู่ชนั้ นอกสดุ เยน็ ตัวแลว้ แข็งและ แตกหักได้  มคี วามหนาประมาณ 70-100 km. ชั้น Asthenosphere  เปน็ สว่ นชัน้ หินหนดื ถดั ออกมาจาก Mesosphere  อุณหภมู ิ 1,500 o Cช้นั Mesosphere ออยณุ ่ถู หัดภอูมอิ ก~มาจ1า,5ก0o0u-t3e,r0c0o0roeC เป็นของแขง็ ไหลได้ 69

สรปุ โครงสรา้ งภายในของโลก 1. ชนั้ ธรณีภาค (Lithosphere) คอื ส่วนท่มี คี ณุ สมบัติเป็นของแขง็ มคี วามแกร่ง (rigid solid) นับรวมเอาสว่ นเปลอื กโลกถึงบางสว่ นของชั้นเนอ้ื โลกสว่ นบน ในระดบั จากผวิ โลกถึงลึกไมเ่ กนิ100 กโิ ลเมตร 2. ช้นั ฐานธรณีภาค (Asthenosphere) นับจากระดบัประมาณ 100 กิโลเมตร ต่อจากชั้นธรณีภาคลงไป มสี มบตั พิ ลาสติกมากข้ึน พร้อมทีจ่ ะไหลได้ 70

Isostatic Equilibrium หรอื Isostasy คือ การปรบั สมดลุ ย์ของแรงลอยตวั กับมวลของช้ันเปลือกโลก ที่ลอ่ งลอยอยบู่ นหนิ เหลว (Asthenosphere) เหมือนกับการลอยของก้อนนา้ แข็ง หรือเรอื ลอยในน้า ถ้ามี มวลมาก ก็มีส่วนทีจ่ มลงไปในน้ามาก ถ้ามมี วลน้อย กม็ สี ่วนท่ี ลอยโผล่ขึ้นมาให้เหน็ มาก 71

72

เอกลักษณ์ของโลก เป็นดาวเคราะหด์ วงเดยี วในระบบสรุ ิยะที่มนี ้าปกคลุม และน้า แปรเปลย่ี นในรปู ของแข็งของเหลวและก๊าซไดค้ รบทงั้ 3 สถานะ เป็นดาวเคราะห์ดวงเดียวในระบบสุรยิ ะทบ่ี รรยากาศมีออกซเิ จน เป็นดาวเคราะห์ดวงเดยี วในระบบสรุ ิยะที่ใต้ผวิ โลกยังมกี าร เคลือ่ นทข่ี องหนิ หนืดแล้วทาใหเ้ ปลอื กโลกเกดิ การเคล่อื นที่ เป็นดวงเคราะห์ดวงเดียวในระบบสรุ ิยะท่ีมสี ิ่งมชี ีวิตอาศัยอยู่ได้ 73

III. สณั ฐานและการเคล่อื นไหวของโลก 74

สณั ฐานของโลก

รู้ไดอ้ ยา่ งไรวา่ โลกกลม?• การสังเกตเรือท่แี ล่นเข้าสฝู่ งั่ โดยเมอ่ื เรอื แล่นเข้าส่ฝู งั่ เราจะเหน็ ส่วนของเสากระโดงเรือก่อน จากน้ันจงึ คอ่ ย ๆ เหน็ ส่วนอนื่ ๆ เน่อื งจากพน้ื ผิวทะเลเป็นส่วนโคง้ นนั่ เอง• การสงั เกตตาแหนง่ ดาวเหนือ• การสงั เกตจากการเกดิ จันทรุปราคา เนอื่ งจากปรากฏการณ์ ดงั กล่าวเงาของโลกจะปรากฏให้ เหน็ บนดวงจนั ทร์• ภาพถา่ ยจากอวกาศ/ดาวเทยี ม• ฯลฯ 76

ลักษณะเฉพาะทางภายภาพ1. เส้นผ่าศนู ยก์ ลาง เฉลย่ี 12,742.02 กม. 77 1) ตามแนวศนู ยส์ ตู ร 12,756.28 กม. 2) ตามแนวขั้ว 12,713.56 กม.2. ความแป้น 0.003 353. เสน้ รอบวง ตามแนวศนู ย์สตู ร 40,075 กม. ตามแนวขว้ั 40,008 กม.4. พ้นื ที่ผวิ 510,067,420 ตารางกิโลเมตร5. ปรมิ าตร 1.0832×1012 ลูกบาศก์เมตร6. มมี วล 5.9736×1024 กโิ ลกรมั7. ความหนาแนน่ 5.515 กรัม/ลกู บาศกเ์ ซนติเมตร8. ความโน้มถ่วงทศี่ ูนยส์ ตู ร 9.780 เมตร/วนิ าที²9. คาบการหมนุ รอบตวั เอง 0.997 258 วัน (23.934 ช่วั โมง)10. ความเอยี งของแกน 23.439 281°

การเคลอ่ื นไหวของโลกและความสมั พันธร์ ะหว่างโลก-ดวงอาทติ ย์- ดวงจันทร์ 78

I. การหมุนรอบตัวเอง• โลกจะหมนุ รอบรอบแกนของตัวเอง จากทิศตะวันตกไปยังทศิ ตะวนั ออกเสมอ• ทศิ ทางการหมนุ รอบตวั เองของโลกจะตรงข้ามกบั เทหฟ์ ากฟ้าอ่นื ๆ• อัตราความเรว็ ในการหมุนรอบตวั เองของโลก โดยบรเิ วณเสน้ ศนู ยส์ ตู ร 1,700 กิโลเมตร / ช่วั โมง• แรงเหวยี่ งจากการหมนุ รอบตัวเองของโลกมีผลตอ่ น้าหนกั ของวัตถุ แรงหนี ศูนยก์ ลางทาใหม้ ีน้าหนกั น้อยลง• มีผลตอ่ ทิศทางของลมและกระแสน้า โดยทิศทางของลมและกระแสน้าบริเวณ ข้วั โลกเหนือจะเบนไปทางขวามอื ส่วนซกี โลกใตจ้ ะเบนไปทางซา้ ยมือ เพราะ โลกหมนุ รอบตวั เองจากทิศตะวนั ตกไปทศิ ตะวันออก 79

I. การหมุนรอบตัวเองการหมนุ รอบตัวเองของโลกทาใหเ้ กดิ ปรากฏการณท์ ี่สาคญั ได้แก่  การเกดิ กลางวนั -กลางคืน ด้านทหี่ ันหน้าเขา้ หาดวงอาทติ ย์ จะ ทาให้ เกิดกลางวัน สว่ นด้านท่ีหนั หลงั ให้ดวงอาทิตย์ จะเป็น เวลากลางคนื 80

I. การหมนุ รอบตัวเอง• วันดาราคติ (Sidereal Day) ยึดหลกั การหมนุ รอบแกนตวั เองของโลกครบ 1 รอบ โดยใช้เวลา 23 ชวั่ โมง 56 นาที 4.09 วินาที• วนั สุรยิ คติ (Solar Day) ยดึ หลักชว่ งระยะเวลาที่ดวงอาทิตย์เคลื่อนทีผ่ ่าน แนวเส้นเมอรเิ ดยี นครบ 1 รอบ (เทีย่ งวันหน่งึ ไปยงั อกี เทีย่ งวนั หน่งึ ) ซ่งึ จะ กาหนดเวลาเทา่ กับ 24 ชวั่ โมง• การเอยี งของแกนโลกทาใหบ้ ริเวณต่างๆ มรี ะยะเวลาในการรบั แสงอาทิตย์ ไมเ่ ท่ากนั ทาให้ระยะเวลาในช่วงกลางวนั และกลางคนื ตา่ งกัน เชน่ ซีกโลก เหนือระยะเวลากลางวนั ในฤดรู ้อนจะยาวนานมาก และในบริเวณขวั้ โลก เหนอื และขัว้ โลกใตจ้ ะมีเวลากลางวนั ตลอด 24 ชั่วโมง 81

I. การหมนุ รอบตัวเอง การเกิดร่งุ อรณุ และสนธยา 82

II. การโคจรของโลกรอบดวงอาทิตย์• วงโคจรของโลกรอบดวงอาทิตย์ มลี กั ษณะเปน็ วงรปี ระกอบกับแกนโลก เอยี งทามุม 23.5 องศา มีผลทาใหต้ าแหน่งตา่ ง ๆ ของโลกท่อี ยู่ห่างจาก ดวงอาทติ ยม์ ีความแตกตา่ งกัน 83

II. การโคจรของโลกรอบดวงอาทิตย์• การนบั เวลาทโ่ี ลกโคจรรอบดวงอาทิตย์ ครบ 1 รอบ เปน็ 1 ปี 84• ปีดาราคติ (Sidereal Year) พิจารณาจากความสัมพนั ธ์ของการโคจรของ โลกกบั ตาแหนง่ ของดวงดาว• ปสี ุรยิ คติ (Tropical Year) พิจารณาจากวงโคจรของโลกท่ีสัมพนั ธ์กนั ระหวา่ งแนวเสน้ ศนู ย์สูตร และดวงอาทิตย์ ซง่ึ จะมเี วลาเท่ากบั 365 วัน 5 ชัว่ โมง 48 นาที 45.68 วนิ าที หรือ 365 วนั กบั อีก 1/4 วัน• ปอี ธิกสุรทนิ (Leap Year) พิจารณาจากปสี รุ ยิ คติ ซึ่งมีระยะเวลาเทา่ กบั 365 วัน กับอีก 1/4 วัน ซงึ่ ถา้ พจิ ารณาจากเวลาดงั กลา่ วจะเหน็ ไดว้ ่าเมอื่ ครบ 4 ปี (365 1/4 วนั x 4) จะมจี านวนวนั เพ่ิมขน้ึ มา 1 วนั ทุก ๆ 4 ปี ดังน้นั ในเดอื นกมุ ภาพันธข์ องทุก 4 ปี จึงมี 29 วัน เพอ่ื ปรับวันของปฏิทิน ใหต้ รงกับวนั ของปีสรุ ิยคติ

II. การโคจรของโลกรอบดวงอาทติ ย์ผลท่ีเกิดขนึ้ จากการโคจรของโลกรอบดวงอาทิตย์• ความผันแปรของระยะเวลากลางคืนและกลางวัน แกนโลกเอยี ง จงึ ทาให้เกดิ ความผันแปรของความยาวนานของกลางคนื และ กลางวนั• ความสงู ของดวงอาทิตย์เทย่ี งวนั• การเกดิ ฤดกู าลบนพ้นื โลก (Season) 85

II. การโคจรของโลกรอบดวงอาทติ ย์ฤดูกาล (season) 86

II. การโคจรของโลกรอบดวงอาทติ ย์ฤดูกาล (season) เดือนมถิ นุ ายน ขัว้ โลกเหนอื เอยี งเข้าหาดวงอาทติ ยม์ ากท่สี ุด ซีกโลกเหนอื จะ ไดร้ ับความร้อนมากกวา่ เดือนอนื่ ๆ ดังนน้ั ในชว่ งนี้จะเปน็ ฤดูรอ้ น เดอื นกนั ยายน แกนของโลกจะ \"หนั ขา้ ง\" ให้ดวงอาทิตยอ์ กี กลางวันและ กลางคืนจะเท่ากันอกี นี่คอื วิษุวัตของฤดใู บไม้ร่วง เดือนธันวาคม ขว้ั โลกเหนือเอียงออกจากดวงอาทิตย์มากทส่ี ดุ แสงอาทติ ย์ท่ี ตกลงมาบนโลกจะเฉมาก ซ่ึงจะไม่รอ้ นมากเหมอื นท่ีแสงตกลงมาตรงๆ ดงั นน้ั ในชว่ งนจี้ ะเป็นฤดูหนาว เดอื นมีนาคม แกนโลกจะ \"หันข้าง\" ใหด้ วงอาทิตย์ (ไมเ่ อียงเข้าหรอื เอนออก)ในชว่ งนีค้ วามยาวของกลางวัน และกลางคืนจะเท่ากัน เรียกว่า วิษุวตั ของฤดูใบไมผ้ ลิ 87

III. การโคจรของดวงจนั ทร์รอบโลกการโคจรของดวงจันทร์รอบโลกทาใหเ้ กดิ เดือนตา่ ง ๆ กัน• เดือนดาราคติ (Sidereal Month) โดยอาศยั ดวงดาวเปน็ ตาแหนง่ อ้างองิ ในการหมนุ รอบโลกของดวงจนั ทร์ พบว่า 1 รอบ ใชเ้ วลา 27.32166 วนั• เดือนจนั ทรคติ (Synodic Month) โดยอาศัยดวงอาทติ ยเ์ ข้ามา เก่ยี วขอ้ งในการหมุนรอบโลกพบว่า 1 รอบ ใชเ้ วลา 29 1/2 วัน 88

III. การโคจรของดวงจันทรร์ อบโลกปรากฏการณ์ทเ่ี กิดจากการโคจรรอบโลกของดวงจันทร์• การเกดิ น้าข้นึ นา้ ลง (Tide)• ปรากฏภาคของดวงจนั ทร์บนท้องฟา้• จันทรปุ ราคา (Lunar Eclipse)• สรุ ยิ ปุ ราคา (Solar Eclipse) 89

III. การโคจรของดวงจันทร์รอบโลก• การเกิดนา้ ขน้ึ นา้ ลง (Tide) การหมนุ รอบตัวเองของโลก และแรงดึงดูดของดวงจนั ทรก์ บั ดวง อาทิตยท์ ่ีมตี อ่ โลกเป็นสาเหตใุ ห้ระดับน้าทะเลบนโลกเปล่ยี นแปลง ท่ีเรียกวา่ น้าขึ้นน้าลง (Tide) 90

Tides น้าเกดิ (Spring tide) นา้ ตาย (Neap tide) 91

III. การโคจรของดวงจันทร์รอบโลก นา้ เกดิ (Spring tide) น้าตาย (Neap tide)• แรงจะมากทส่ี ุดเมื่อดวงอาทติ ย์ • ดวงอาทิตย์และดวงจันทร์อย่ใู น ดวงจนั ทร์ และโลกอยู่ในแนว แนวตัง้ ฉาก แรงที่ทาให้เกิดนา้ เดียวกัน เชน่ ในช่วงดวงจนั ทร์ ขนึ้ นา้ ลงจะน้อยทสี่ ุด ทาให้เกดิ เตม็ ดวงและมดื สนิท ทาให้เกิด นา้ นอ้ ยหรอื นา้ ตาย (neap tide) นา้ ใหญห่ รือนา้ เกิด (spring เกิดในรอบ 15 วัน tide) 92

III. การโคจรของดวงจนั ทร์รอบโลกปรากฏภาคของดวงจันทร์บนทอ้ งฟ้า 93

III. การโคจรของดวงจนั ทรร์ อบโลกจนั ทรปุ ราคา (Lunar Eclipse) 94

III. การโคจรของดวงจนั ทรร์ อบโลกสรุ ยิ ุปราคา (Solar Eclipse) 95