1.กำเนิดเอกภพ(Big Bang)
ปัจจุบันเอกภพประกอบดัวยกาแล็กซีจำนวนเป็นแสนล้านกาแล็กซีระหว่างกาแล็กซีเป็นอวกาศที่เวิ้งว้างกว้างไกล เอกภพจึงมีขนาดใหญ่โดยมีรัศมีไม่น้อยกว่า 13,700 ล้านปีแสง ภายในกาแล็กซีแต่ละแห่งประกอบด้วยดาวฤกษ์จำนวนมากโลกของเราเป็นดาวเคราะห์หืดวงหนึ่งในระบบสุริยะ ซึ่งเป็นสมาชิกของกาแล็กซีของเรา บิกแบงเป็นทฤษฎีที่อธิบายถึงการระเบิดครั้งยิ่งใหญ่ที่ทำให้พลังงานส่วนหนึ่งเปลี่ยนเป็นสสารมีวิวัฒนาการต่อเนื่องจนเกิดเป็นกาแล็กซี เนบิวลา ดาวฤกษ์ ระบบสุริยะ โลก ดวงจันทร์ และสิ่งมีชีวิตต่างๆ ในปัจจุบัน.jpg)
เอกภพ(Universe) เป็นระบบรวมของดาราจักรที่มีอาณาเขตกว้างใหญ่ไพศาลมาก เชื่อกันว่าในเอกภพมีดาราจักรรวมอยู่ประมาณ 10,000,000,000 ดาราจักร (หมื่นล้านดาราจักร) ในแต่ละดาราจักรจะประกอบด้วยระบบของดาวฤกษ์ (Stars) กระจุกดาว (Star clusters) เนบิวลา (Nebulae) หรือหมอกเพลิง ฝุ่นธุลีคอสมิก (Cosmic dust) ก๊าซ และที่ว่างรวมกันอยู่
จุดเริ่มต้นของสรรพสิ่ง หมายความว่า ก่อนหน้านั้นไม่มีสิ่งใดดำรงอยู่เลย หลังจากจุดนั้นสรรพสิ่งเริ่มปรากฎ ขึ้น คำพูดที่ว่าทารกได้ "กำเนิด'' ขึ้นจากเดิมที่ไม่มีอยู่ สามารถใช้ได้กับการกำเนิดของเทหวัตถุบนท้องฟ้า เช่น การกำเนิดโรค การกำเนิดระบบสุริยะ การกำเนิดดวงดาว และการกำเนิดกาแล็กซีเป็นต้น โลกกำเนิดจากการรวมตัวของผงฝุ่น ความจริงแล้วไม่เพียงแต่ระบบสุริยะ ดวงดาว และกาแล็กซีเท่านั้น แม้แต่ทารกก็กำเนิดจากการรวมตัวของมวลสารในโลกอันได้แก่ อะตอมและ โมเลกุล ซึ่งประกอบกันขึ้นโดยในรูปแบบการรวมตัวที่แตกต่างกัน แสดงให้เห็นว่ามวลสารที่เคยมีอยู่เดิมนั้น เดียวนี้ก็คงยังมีอยู่แต่เปลี่ยนแปลงรูปแบบของการรวมตัวเท่านั้น ที่มาหรือกำเนิดเอกภพเป็นอย่างไร เอกภพประกอบขึ้นจากสรรพสิ่งที่อยู่รอบตัวเรา มนุษย์ โลก ดวงอาทิตย์ ดวงดาว เนบิวลา และกาแล็กซีเป็นต้น เอกภพมีการกำเนิดเหมือนกับโลกหรือไม่ ก่อนหน้าที่จะถึง ณ เวลาหนึ่ง เอกภพไม่ได้ดำรงอยู่ แต่หลังจาก ณ จุดเวลานั้นจึงมีเอกภพปรากฏขึ้น สำหรับดวงดาว ก่อนหน้าดวงดาวจะกำเนิดขึ้น มวลสารต่างๆที่ประกอบขึ้นเป็นดวงดาวอยู่ในรูปของอะตอมและโมเลกุล
สำหรับเอกภพแล้วไม่มีสิ่งใดที่จะรองรับอะตอมและโมเลกุลเหล่านี้ อะตอมและโมเลกุลเหล่านี้มาจากที่ใด ยังคงเป็นปัญหาต่อไป มีความเห็นแตกต่างกันมากมายเกี่ยวกับกำเนิดเอกภพจนถึงปัจจุบันก็ยังมีข้อสรุปและไม่มีทฤษฎีที่แน่ชัด แต่ที่ไดรับการยอมรับที่สุด คือ ทฤษฎีการระเบิดใหญ่ (big-bang theory หรือทฤษฎีบิกแบง) โดย เลแมตร์ (G.Lemaitre) ได้กล่าวไว้ว่า ในอดีตเอกภพมีลักษณะเป็นรูปทรงกลมเส้นผ่าศูนย์กลางประมาณ 6,400 กิโลเมตร (4,000ไมล์) เลอร์แมตร์ เรียกทรงกลมที่เป็นจุดกำเนิดของสสารนี้ว่า "อะตอมดึกดำบรรพ์" (Primeval Atom) เป็นอะตอมขนาดยักษ์ นำหนักประมาณ 2 พันล้านตันต่อลูกบาศก์นิ้ว (ซึ่งขัดแย้งกับความเป็นจริงกับความหมายของอะตอมในปัจจุบันที่ให้ความหมายของอะตอม ว่าเป็นส่วยย่อยของโมเลกุล) อย่างไรก็ตามนักดาราศาสตร์ได้ถกเถียงและค้นหาข้อเท็จจริงเกี่ยวกับทฤษฎีนี้อย่างจริงจัง และกาโมว์ (G.Gamow) เป็นคนหนึ่งที่สนับสนุนทฤษฎีของเลอเมตร์ จากผลการคำนวณของกาโมว์ ในขณะที่อะตอมดึกดำบรรพ์ระเบิดขึ้น จะมีอุณภูมิสูงถึง 3 x 10^9 เคลวิน (3,000,000,000 เคลวิน) หลังจากเกิดการระเบิดประมาณ 5 วินาที อุณภูมิได้ลดลงเป็น 10^9 เคลวิน (1,000,000,000 เคลวิน) และเมื่อเวลาผ่านไป 3 x 10^8 ปี (300,000,000 ปี) อุณภูมิของเอกภพลดลงเป็น 200 เคลวิน ในที่สุดเอกภพก็ตกอยู่ในความมืดและเย็นไปนานมากจนกระทั่งมีดาราจักรเกิดขึ้น จึงเริ่มมีแสงสว่างและอุณภูมิเพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ ในปี พ.ศ.2472 ฮับเบิล (Edwin P.Hubble) ได้ศึกษาสเปกตรัมของดาราจักรต่างๆ 20 ดาราจักร ซึ่งอยู่ไกลที่สุดประมาณ 20 ล้านปีแสง พบว่าเส้นสเปกตรัมได้เคลื่อนไปทางแสงสีแดง ดาราจักรที่อยู่ห่างออกไปจะมีการเคลื่อนที่ไปทางแสงสีแดงมาก แสดงว่าดาราจักรต่างๆ กำลังคลื่นที่ห่างไกลออกไปจากโลกทุกทีทุกทีๆ พวกที่อยู่ไกลออกไปมากๆจะมีการเคลื่อนที่เร็วขึ้น ดาราจักรที่ห่างประมาณ2.5พันล้านปีแสง มีความเร็ว 38,000 ไมล์ต่อวินาที ส่วนพวกดาราจักร ที่อยู่ไกลกว่านี้มีควาเร็วมากขึ้นตามลำดับ ความสัมพันธ์ระหว่างระยะทางของดาราจักรและ ความเร็วแห่งการเคลื่อนที่ เรียกว่า "กฎฮับเบิล" ทฤษฎีนี้อาจเรียกว่า "การระเบิดของเอกภพ" (Exploding Universe) ซึ่งก็สนับสนุนกับแนวคิดของเลแมตร์เช่นกัน
อายุของเอกภพ
การใช้ค่าคงที่ของฮับเบิลคำนวณหาอายุของเอกภพ ปัจจุบันยังไม่สามารถหาอายุที่แท้จริงของเอกภพได้ เราอาจเข้าใจว่าโลกและเอกภพมีมาตั้งแต่โบราณไม่เปลี่ยนแปลงแต่ความจริงแล้ว เพราะเอกภพถือกำเนิดขึ้น ณ เวลาหนึ่ง แต่เวลาผ่านมานานเท่าไรแล้วล่ะ หากเราต้องการหาอายุของโลก เราสามารถใช้เรดิโอไอโซโทปมาวัดอายุและเวลาในการก่อสร้างในการก่อตัวของหินเปลือกโลกทำให้รู้ว่าโลกก่อตัวขึ้นมานานเท่าไร แต่ถ้าต้องการคำนวณหาเวลาที่เอกภพก่อตัวขึ้นจำเป็นต้องวัดอายุของดาวฤกษ์ ดาวฤกษ์ที่มีสมบัติแตกต่างกันจะมีอายุต่างกันด้วย กระจุกดาวทรงกลม (globula cluster)ที่เก่าแก่ที่สุดราว 12,000ล้านปี ดังนั้นเอกภพจึงน่ามีอายุมากกว่านี้ เราใช้ของฮับเบิลเป็นข้ออ้างอิงในการคำนวณหาอายุของเอกภพเริ่มจากกำหนดให้ระยะทางห่างแต่เดิม ระหว่างกาแล็กซีสองแห่งเป็น r และv เป็นความเร็วในการถอยห่างออกจากกัน จะได้ค่าของเวลาคือ t=r/v เพื่อนำมาหาค่าของเวลาที่กาแล็กซีอยู่ติดกันกฎของฮับเบิลแสดงได้เป็น v=hr บอกให้เรารู้ว่ากาแล็กซีซึ่งปัจจุบันอยู่ห่างไกลกันมากนั้น ก่อนหน้าเวลา1/h กาแล็กซีเหล่านี้รวมกันเป็นจุดเดียว ค่า H นี้เรียกว่า ค่าคงที่ของฮับเบิล ( hubble constant )จากการคำนวณของฮับเบิลในปี ค.ศ. 1929ได้ผลออกมาว่าทุกๆระยะห่าง 3 ล้านปีแสงความเร็วถอยห่างจะเป็น 200กิโลเมตรต่อวินาที เมื่อนำค่า H มาคำนวณหาเอกภพจะได้ค่าราว 5,000 ล้านปีซึ่งน้อยกว่าของกระจุกดาวทรงกลมที่มีอายุ 12,000 ล้านปี จึงนับว่าเป็นผลลัพธ์ที่น่าแปลก ทั้งนี้เป็นเพราะขณะที่ฮับเบิลคำนวณระยะห่างเขาใช้มาตรวัดระยะผิดพลาด กล่าวคือใช้ดาวแปรแสงแบบเซฟิด (Cepheid variabie star) เป็นหลักในการคำนวณ แต่ระดับความสว่างของดาวแปรแสงแบบเซฟิด เดิมกำหนดผิดไปขั้นหนึ่ง ทำคลาดเคลื่อน
เอกภพเกิดขึ้นได้อย่างไร
จากเดิมที่ไม่อะไรอยู่เลยแล้วปรากฏขึ้นอย่างทันทีทันใดหรือไม่สิ่งที่เรียกว่าการกำเนิดเอกภพ ย้อนกลับไปสู่อดีตราว 18,000 ล้านปีก่อน จากกฎของฮับเบิลเอกภพจะมีขนาดเล็กเหมือน "จุด''จุดหนึ่ง ในเวลานั้นเกิดการเปลี่ยนแปลงอย่างไร จากช่วงเอกภพเป็นสเหมือน จุด ขนาดเล็ก เริ่มเกิดการขยายตัวที่มีลักษณะเหมือนการระเบิด เรียกกันว่า บิกแบง (big bang) หรือ การระเบิดครั้งใหญ่ของเอกภพ ในขณะนั้นมวลสารทั้งหมดที่มีอยู่ในเอกภพอันกว้างใหญ่ไพศาลในปัจจุบันอัดแน่นอยู่ใน จุด ทำให้มีพลังงานสะสมอยู่มหาศาล ทั่วทั้งเอกภพเริ่มขยายตัวเพราะแรงดันที่เกิดจากพลังงานดังกล่าว ซึ่งเริ่มกลายเป็นสสารตามสมการของไอน์สไตน์ ขณะที่เอกภพยังเป็นสเหมือน จุด อยู่นั้น มีความหนาแน่นสูงมากดังนั้นจึงเกิดปรากฏการณ์น่าอัศจรรย์แตกต่างจากที่เราเห็นในชีวิตประจำวัน เอกภพได้ปรากฏขึ้นมาอย่างทันที่ทันใดจากเดิมที่เป็นเพียงความว่างเปล่าไม่มีอะไรอยู่เลย
ตามหลักกลศาสตร์ควอนตัม( quantum mechanics) นั้น การดำรงอยู่ของสสารเป็นการซ่อนทับกันของเคลื่อน ซึ่งอธิบายได้สมการการเคลื่อนที่ของคลื่น เพราะฉะนั้น ทฤษฎีที่ว่า เอกภพเกิดขึ้นทันทีทันใด จากเดิมที่ไม่มีอะไรอยู่เลย จึงมีความเป็นไปได้ และอาจกล่าวได้ว่าสสารจำนวนหนึ่ง ณ เวลาหนึ่งที่แน่นอน มีความเป็นไปได้ว่าจะสูญหายไปทันทีเหมือนอยู่อีก ณ เวลาหนึ่ง ม่าวมีโอกาสน้อยมากที่จะเกิดขึ้นแต่ก็ไม่ใช่ว่าจะเป็นไปไม่ได้เลย อย่างไรก็ตามเมื่อวัตถุหดตัวเล็กลงมันจะขนาดเล็กมากจนอาจเกิดสภาพที่บางก็มีอยู่ บางครั้งก็หายไปที่เป็นแนวคิดเกี่ยวกับการกำเนิดเอกภพที่เอ็ดเวิร์ด เฟรดกิน แสนอไว้ในปี ค. ศ. 1980
ทฤษฎีบิกแบง
นักดาราศาสตร์คำนวณว่าจักรวาลว่าประกอบไปด้วยกาแลกซีประมาณ ๑ ล้านล้านกาแลกซี และแต่ละกาแลกซีมีดาวฤกษ์อย่างเช่นดวงอาทิตย์อยู่ประมาณ ๑ ล้านล้านดวง และสุริยจักรวาลของเราอยู่ปลายขอบของกาแลกซีที่เรียกว่า “ทางช้างเผือก” (Milky Galaxy) และกาแลกซีทางช้างเผือกก็อยู่ปลายขอบของจักรวาลใหญ่ทั้งหมด เราจึงมิได้เป็นศูนย์กลางของจักรวาลเลย ไม่ว่าจะในความหมายใด
ในปี พ.ศ. ๒๕๓๕ ดาวเทียม “โคบี” (COBE) ขององค์การนาซ่าแห่งสหรัฐอเมริกา ซึ่งถูกส่งขึ้นไปเพื่อศึกษาประวัติศาสตร์ของจักรวาลโดยเฉพาะ ได้ค้นพบรังสีโบราณ ซึ่งบ่งบอกถึงโครงสร้างของจักรวาลขณะเมื่อจักรวาลมีอายุเพียง ๓๐๐,๐๐๐ ปี นับเป็นการค้นพบครั้งสำคัญที่ยืนยันว่า จักรวาลกำเนิดขึ้นมาจากจุดเริ่มต้นของการระเบิด และคลี่คลายตัวตามคำอธิบายในทฤษฎี “บิกแบง” จริง เมื่อได้ทฤษฎีการกำเนิดจักรวาลแล้ว นักดาราศาสตร์ก็สนใจว่าจักรวาลจะสิ้นสุดลงอย่างไร มีทฤษฎีที่อธิบายเรื่องนี้อยู่ ๓ ทฤษฎี ทฤษฎีแรก กล่าวว่า
เมื่อแรงระเบิดสิ้นสุดลง มวลอันมหึมาของกาแลกซีต่างๆ จะดึงดูดซึ่งกันและกัน ทำให้จักรวาลหดตัวกลับจนกระทั่งถึงกาลอวสาน ทฤษฎีที่สอง อธิบายว่า จักรวาลจะขยายตัวในอัตราช้า ๆ จึงเชื่อว่าน่าจะมี “มวลดำ”(dark matter) ที่เรายังไม่รู้จักปริมาณมหึมาคอยยึดโยงจักรวาลไว้ จักรวาลจะขยายตัวไปเรื่อยๆ จนยากแก่การสืบค้น ส่วนสตีเฟ่น ฮอว์กกิ้ง (Stephen Hawking) ได้เสนอทฤษฎีที่สามว่า จักรวาลจะขยายตัวในอัตราความเร็วที่เพิ่มขึ้นอย่างไม่มีที่สิ้นสุด ทฤษฎีบิกแบงนั้นได้รับการเชื่อมต่อด้วยทฤษฎีวิวัฒนาการ (Evolution Theory) ของชาร์ล ดาร์วิน (Charles Darwin) เมื่อโลกเย็นตัวลงนั้น ปฏิกิริยาเคมีจากมวลสารในโลกในที่สุดแล้วก่อให้เกิดไอน้ำ และไอน้ำก่อให้เกิดเมฆ และเมฆตกลงมาเป็นฝน ทำให้เกิดแม่น้ำ ลำธาร ทะเล และมหาสมุทร วิวัฒนาการนี้มีลักษณะแบบ “ก้าวกระโดด” (Emergent Evolution) เมื่อมีสารอนินทรีย์และน้ำปริมาณมหาศาลเป็นเวลาที่ยาวนาน ในที่สุดคุณภาพใหม่คือ “ชีวิต” ก็เกิดขึ้น คำว่า บิกแบง ที่จริงเป็นคำล้อเลียนที่เกิดจาก นักดาราศาสตร์ ชื่อ เฟรดฮอยล์ ซึ่งเขาดูหมิ่นและตั้งใจจะทำลายความน่าเชื่อถือของทฤษฎีที่เขาเห็นว่าไม่มีทางเป็นจริงอย่างไรก็ดี การค้นพบ ไมโครเวฟพื้นหลัง ในปี ค.ศ. 1964 ยิ่งทำให้ไม่สามารถปฏิเสธทฤษฎีบิกแบงได้ มีหลักฐานสำคัญพิสูจน์ความถูกต้องของทฤษฎีการเกิดของเอกภพตาม
ทฤษฎีการระเบิดครั้งใหญ่ประการหนึ่ง คือ ในปี ค.ศ. 1965 นักวิทยาศาสตร์ที่ บริษัท เบลล์ แลบอรอทอรี่ สหรัฐ ได้ยินเสียบรบกวนของคลื่นวิทยุดังมากจาก รอบทิศบนท้องฟ้า นักวิทยาศาสตร์ได้คำนวณได้แล้วว่า ถ้าหากเอกภพมีจุดกำเนิด จากปฐมดวงไฟในจักรวาลเมื่อประมาณ 1.1 x 1010-1.8x1010 ปีมาแล้ว ตาม ทฤษฎีการระเบิดครั้งใหญ่ของจักรวาลพลังงานที่ยังหลงเหลืออยู่ในการระเบิด ครั้งใหญ่จะต้องค้นหาพบได้ในปัจจุบัน และจะมีอุณหภูมิประมาณ 3 องศาเหนือ ศูนย์องศาสมบูรณ์ เนื่องจากพลังงานจะแผ่ออกมาเป็นไมโครเวฟ มีความยาวคลื่น น้อยกว่า 1 ม.ม. ผลจากการได้ยินเสียงคลื่นไม่โครเวฟดังมากจากรอบทิศทางบน ท้องฟ้าดังกล่าว เมื่อนักวิทยาศาสตร์ทำการวัดอย่างระมัดระวังทำให้นักวิทยาศาสตร์ แน่ใจว่า การแพร่ของคลื่นไมโครเวฟ บนท้องฟ้าทั่วทิศทาง คือ ส่วนที่หลงเหลือ จากการระเบิดครั้งใหญ่ของจักรวาล
ภายหลังการเกิดบิกแบง
ขณะที่เอกภพขยายตัวภายหลังเกิดบิกแบงสสารก็เคลื่อนที่ไปทุกทิศทาง แรงโน้มถ่วงเริ่มทำงาน แรงโน้มถ่วง คือ สิ่งที่ควบคุมเอกภพ เป็นแรงดึงวัตถุเข้าหากัน เราเรียกแรงดึงดูด เช่นนี้ว่า แรงโน้มถ่วง วัตถุที่มีมวลสารมากจะมีแรงโน้มถ่วงสูง แรงโน้มถ่วงทำให้วัตถุอย่างอยู่ด้วยกัน ดังนั้นเมื่อเอกภพมีอายุเพียง 1 ล้านปี สสารในรูปของไฮโดรเจนและฮีเลียมก็เริ่มยึดเหนี่ยวกันเป็นก้อน เรียกว่า กาแล็กซีที่ยังไม่คลอด(protogalaxy) นี่คือจุดเริ่มต้นของการเกิดกาแล็กซีต่อไป ก้อนก๊าซขนาดเล็กที่อยู่ภายในกลายเป็นดาวฤกษ์ กาแล็กซีที่ยังไม่คลอดก็เหมือนกระจุดดาวฤกษ์ขนาดมหิมาหรือกาแล็กซีแคระ อยู่กันเป็นกลุ่มและเป็นโครงสร้างหลักของกาแล็กซี กาแล็กซีที่ยังไม่คลอดทั้งหลายถูกยึดเหนี่ยวเข้าด้วยกัน ด้วยแรงโน้มถ่วงจึงเกิดการรวมกันเป็นกาแล็กซีในช่วงแรกจะมีขนาดเล็กและมีรูปร่างแปลก ในที่สุดกาแล็กซีที่ยังไม่คลอดหลายแห่งก็รวมกันกลายเป็นกาแล็กซีแบบสไปรัสหรือรูปไข่อย่างที่เป็นอยู่ในปัจจุบัน แต่มันยังไม่สิ้นสุดแค่นี้ ภายในกาแล็กซีต่าง ๆ ยังมีดาวฤกษ์เกิดขึ้นอยู่เรื่อย ๆ ตัวกาแล็กซีเองก็อาจชนกันหรือรวมกัน ทุกวันนี้ภายในกาแล็กซีทางช้างแผือกยังมีดาวฤกษ์จำนวนมากกำลังเกิดใหม่และกำลังดึงกาแล็กซีเล็กๆข้างเคียงเข้ามา
ทำไมกำเนิดของเอกภพจึงเป็น Big Bang
ถ้าเอกภพกำลังขยายตัวก็แสดงว่าถ้าเราย้อนเวลากลับไปในอดีต เอกภพก็ต้องมีขนาดเล็กลงเรื่อยๆ ยิ่งย้อนเวลามากก็ยิ่งเล็กลง แล้วเมื่อเล็ก ลงอย่างที่สุดจะเกิดอะไรขึ้น เอกภพจะลดลงจนสลายไปหรือหวังว่าจะมีจุดหนึ่งที่เอกภพกำเนิด ไม่ว่าจะเป็นกรณีใดจะเห็นว่าเราจะต้องเกี่ยวข้องกับ การเริ่มของเอกภพทั้งนั้น ผู้แรกที่เริ่มศึกษาปัญหาเหล่านี้อย่างจริงจังคือนักฟิสิกส์ซึ่งเกิดที่รัสเซียชื่อ กามอฟ แต่ภายหลังอพยพไปอยู่อเมริกาในช่วง ปี 1948 ที่จริงกามอฟไม่ได้ตั้งใจที่จะคิดค้นเกี่ยวกับการเริ่มของเอกภพตั้งแต่ตอนแรก แต่ระหว่างที่เขากำลังคิดค้นเกี่ยวกับการเกิดของธาตุ เขาก็ได้ บรรลุถึงข้อสรุปว่า เอกภพจะต้องเกิดขึ้นด้วย BIG BANG
สมมุติฐานเอกภพบิกแบงของกามอฟ
ตามทฤษฎีเอกภพของฟรีดมานน์ ซึ่งได้มาจากการประยุกต์ทฤษฎีสัมพัทธภาพจะบอกได้ว่า เอกภพมีจุดเริ่ม ซึ่งก็คือเงื่อนไขเบื้องต้นถึงทฤษฎี สัมพัทธภาพจะบอกไม่ได้ว่าเงื่อนไขข้างต้นนี้มาจากไหน แต่มันก็บอกให้เรารู้ว่า เอกภพเริ่มกำเนิดโดยมีเงื่อนไขเบื้องต้น แต่อย่างไรก็ตามทฤษฎีนี้ไม่ได้ บอกเราว่าเอกภพตอนเริ่มกำเนิดนั้นร้อนหรือเย็น แล้วทำไมกามอฟถึงคิดว่าเอกภพกำเนิดด้วยความร้อนสูง แต่เพื่อที่จะเข้าใจตรงนี้ก็ลองมาคิดกลับดู ว่าทำไมเอกภพที่เย็นจึงเป็นไปไม่ได้เช่นกัน ถึงแม้โลกจะมีธาตุมากมายหลายชนิด เมื่อดูทั้งเอกภพจะเห็นว่าเกือบทั้งหมดเป็นธาตุไฮโดรเจน เพราะว่า ไฮโดรเจนประกอบขึ้นจากโปรตอนและอิเลคตรอน เราก็จะบอกได้ว่าตอนที่เอกภพกำเนิดและมีขนาดเล็กมาก อิเลคตรอนจะรวมเข้าไปในโปรตอนกลาย เป็นนิวตรอน นั่นก็คือเอกภพที่เย็น ในช่วงแรกจะเต็มไปด้วยนิวตรอนและเมื่อเอกภพขยายตัวขึ้น นิวตรอนจะสลายตัวแบบเบต้า กลายเป็นโปรตอนและ อิเลคตรอน โปรตอนนั้นจะทำปฏิกิริยารวมตัวกับนิวตรอนกลายเป็นตัว ทีเรียม (ไฮโดรเจนหนัก) และดิวทีเรียมจะรวมตัวกับนิวตรอนเป็น ไตรเทียม ซึ่งจะสลายตัวแบบเบตา กลายเป็นฮีเลียม 3 และเมื่อนิวตรอนอีกตัวรวมกับฮีเลียม 3 ก็จะได้อะตอมฮีเลียม และปฏิกิริยานิวเคลียร์ก็จะเกิดต่อกันไป ธาตุหนักต่างๆ ก็จะเกิดขึ้นในเอกภพต่อๆ กันไปเช่นกัน แต่ในความเป็นจริงนั้นในเอกภพมีไฮโดรเจน 75% ฮีเลียม 24% และอีก 1% เป็นธาตุอื่นๆ นั่นก็คือเกือบทั้งหมดเป็นธาตุเบาสองธาตุ คือ ไฮโดรเจนและฮีเลียม ซึ่งขัดกับสมมติฐานของเอกภพเย็นข้างต้น เพราะฉะนั้นกามอฟจึงคิดว่าเพื่อให้ ขั้นตอนการเกิดธาตุหนักไม่ติดต่อกันไป จะต้องคิดว่าเอกภพเมื่อกำเนิดนั้นมีอุณหภูมิสูงมาก ถ้าเอกภพร้อนถึงจะเกิดปฏิกิริยารวมตัวกัน แต่เพราะร้อน กันออกอีกและก็อธิบายได้ว่าทำไมธาตุหนักจึงหยุดแค่ฮีเลียมเท่านั้น และนี่ก็คือที่มาของความคิดสมมติฐานเอกภพบิกแบงของกามอฟ โดยที่ขอเน้นว่า กามอฟไม่ได้บอกว่าบิกแบงเป็นต้นเหตุของการขยายตัวของเอกภพเลย เพียงแต่บอกว่าเพื่อที่จะอธิบายกำเนิด และปริมาณธาตุในเอกภพ เอกภพจะต้องเกิดด้วยบิกแบงเท่านั้น
http://www.geocities.com/Athens/Thebes/1183/universe.htmlhttp://www.rmutphysics.com/CHARUD/naturemystery/sci3/universe/universe1.htm
2.กำเนิดของดาวฤกษ์
เนบิวลา
ดวงดาวเกิดจากการรวมตัวของก๊าซและฝุ่นในอวกาศ (Interstellar medium) มวลจะมีแรงดึงดูดซึ่งกันและกัน ตาม “กฎความโน้มถ่วงแห่งเอกภพ” (The Law of Universal) ของนิวตันที่มีสูตรว่า F = G (m1m2/r2) เมื่อกลุ่มก๊าซและฝุ่นรวมตัวกันในอวกาศ เรียกว่า “เนบิวลา” (Nebula) หรือ “หมอกเพลิง” เนบิวลาเป็นกลุ่มก๊าซขนาดใหญ่หลายปีแสง แต่เบาบางมาก องค์ประกอบส่วนใหญ่เป็นไฮโดรเจน ซึ่งเป็นธาตุตั้งต้นของทุกสรรพสิ่งในจักรวาล
เนบิวลามีอุณหภูมิต่ำ เนื่องจากไม่มีแหล่งกำเนิดความร้อน ในบริเวณที่ก๊าซมีความหนาแน่นสูง อะตอมจะยึดติดกันเป็นโมเลกุล ทำให้เกิดแรงโน้มถ่วงดูดก๊าซจากบริเวณโดยรอบมารวมกันอีก ณ จุดนี้อุณหภูมิภายในเนบิวลาประมาณ 10 K เมื่อมวลเพิ่มขึ้น พลังงานศักย์โน้มถ่วงของแต่ละโมเลกุลที่ตกเข้ามายังศูนย์กลางของกลุ่มก๊าซ เปลี่ยนรูปเป็นพลังงานความร้อน แผ่รังสีอินฟราเรดออกมา
เมื่อกลุ่มก๊าซมีความหนาแน่นสูงขึ้น ความร้อนภายในไม่สามารถแผ่ออกมาได้ อุณหภูมิภายในแกนกลางจะสูงขึ้นอย่างรวดเร็ว มวลของก๊าซที่มีแรงโน้มถ่วงสูงสามารถเอาชนะแรงดันซึ่งเกิดจากการขยายตัวของก๊าซร้อน กลุ่มก๊าซจึงยุบตัวเข้าสู่ศูนย์กลางกำเนิดเป็นดาวฤกษ์ เมื่อดาวสเปกตรัม O ที่เกิดใหม่แผ่รังสีอัลตราไวโอเล็ตออกมา กลุ่มก๊าซเหล่านี้จะดูดกลืนพลังงานไว้แล้วแผ่รังสีในช่วงคลื่น H-alpha ออกมา เราจึงมองเห็นเป็น “เนบิวลาสว่าง” (Diffuse Nebula) สีแดง ได้แก่ เนบิวลาสว่างใหญ่ในกลุ่มดาวนายพราน (ภาพที่ 1 ก) เราจะเห็นได้ว่า ใจกลางของเนบิวลาสว่าง มักมีดาวเกิดใหม่อยู่ภายในหลายร้อยดวง
โปรโตสตาร์
เหตุเกิดในเนบิวลา (ภาพที่ 2) เมื่อมวลของกลุ่มก๊าซรวมตัวกันมากขึ้นจนแรงโน้มถ่วงมาก พอที่จะเอาชนะแรงดันซึ่งเกิดจากการขยายตัวของก๊าซร้อน กลุ่มก๊าซจะยุบตัวลงอย่างต่อเนื่องและหมุนรอบตัวตามกฎอนุรักษ์โมเมนตัมเชิงมุม (Angular Momentum) เป็นจานรวมมวล แกนกลางของกลุ่มก๊าซเรียกว่า “โปรโตสตาร์” (Protostar) เมื่อแกนกลางของโปรโตสตาร์มีอุณหภูมิสูงถึงระดับล้านเคลวิน โปรโตสตาร์จะปล่อยอนุภาคพลังงานสูงคล้ายลมสุริยะเรียกว่า “Protostellar Wind” เมื่อโปรโตสตาร์ยุบตัวต่อไป กระแสอนุภาคพลังงานสูงจะมีความรุนแรงมาก จนปรากฏเป็นลำพุ่งขึ้นจากรวมมวลในแนวแกนหมุนรอบตัวเองของโปรโตสตาร์
การยุบตัวของโปรโตสตาร์ดำเนินต่อไป จนกระทั่งแกนของโปรโตสตาร์มีอุณหภูมิสูงถึง 10 ล้านเคลวิน ปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชันจุดตัวเอง ไฮโดรเจนหลอมรวมเป็นฮีเลียม ก๊าซที่แกนกลางร้อนจนมีความดันสูงพอที่จะต้านทานแรงโน้มถ่วงของดาว การยุบตัวของดาวยุติลง ความสมดุลระหว่างแรงโน้มถ่วงและแรงดันของก๊าซร้อน รักษาขนาดของดาวให้คงรูปร่างทรงกลม ณ จุดนี้เราถือว่า “ดาวฤกษ์” ได้ถือกำเนิดขี้นแล้ว ตลอดช่วงชีวิตของดาวจะมีกลไกอัตโนมัติควบคุมปฏิกิริยาฟิวชันภายในแก่นดาว หากอัตราการเกิดปฏิกิริยาฟิวชันสูงเกินไป ก๊าซร้อนที่แก่นกลางจะดันดาวให้ขยายตัวออก ทำให้อุณภูมิลดลง และอัตราการเกิดฟิวชันก็จะลดลงด้วย ในทางกลับกันหากอัตราการเกิดฟิวชันต่ำเกินไป ก๊าซที่แกนกลางเย็นตัวลง เนื้อสารของดาวจะยุบตัวกดทับทำให้อุณหภูมิกลับสูงขึ้น เพิ่มอัตราการเกิดฟิวชันคืนสู่ระดับปกติ ขนาดของดาวฤกษ์จะยุบพองเล็กน้อยตลอดเวลา ตามกลไกการควบคุมโดยธรรมชาติ
โปรโตสตาร์ที่มวลตั้งต้นเท่ากับดวงอาทิตย์ เมื่อจุดนิวเคลียร์ฟิวชันจะเกิดเป็นดาว G สีเหลือง โปรโตสตาร์ที่มีมวลมากกว่าสองเท่าของดวงอาทิตย์ขึ้นไป จะเกิดเป็นดาว O ดาว B หรือดาว A สีขาวออกน้ำเงิน ส่วนโปรโตสตาร์ที่มีมวลน้อยกว่าดวงอาทิตย์จะเกิดเป็นดาว K หรือดาว M ซึ่งมีสีส้มแดง ดูแผนภาพ H-R ในภาพที่ 4 ประกอบ
อย่างไรก็ตาม โปรโตสตาร์ไม่ทุกดวงที่จะประสบความสำเร็จในการจุดฟิวชันเป็นดาวฤกษ์ กลุ่มก๊าซที่มีมวลน้อยกว่าดวงอาทิตย์ 0.08 เท่า มวลไม่มากพอที่จะสร้างแรงกดดันให้อุณหภูมิสูงพอที่จะจุดฟิวชัน โปรโตสตาร์จึงยุบตัวลงกลายเป็นดาวแคระห์น้ำตาล (Brown Dwarf) ซึ่งมีลักษณะคล้ายดาวพฤหัสบดี ในทางกลับกันกลุ่มก๊าซที่มีมวลมากกว่าดวงอาทิตย์ 100 เท่า อุณหภูมิที่เกิดขึ้นจากแรงกดดันจะมีอุณหภูมิสูงมากเกินไป จนอัตราการเกิดปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชันสูงเกินกว่าจะรักษาสมดุลไว้ได้ ดาวจะระเบิดในทันที ดังนั้นดาวฤกษ์ทุกดวงจึงมีมวลอยู่ระหว่าง 0.08 ถึง 100 เท่า ของดวงอาทิตย์
ดาวฤกษ์มิได้เกิดขึ้นทีละดวงโดดๆ เนบิวลาเปรียบเสมือนรังของดาว กลุ่มก๊าซขนาดหลายปีแสงให้กำเนิดดาวจำนวนหลายร้อยดวง ในระยะเวลาไล่เลี่ยกัน หลังจากดาวเกิดปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชันแล้ว ลมดารา (Stellar Winds) ซึ่งเป็นกระแสอนุภาคพลังงานสูงลักษณะคล้ายลมสุริยะ พัดกวาดก๊าซในเนบิวลาให้สลายตัวไป เผยให้เห็นดวงดาวนับร้อยที่อยู่ภายในเรียกว่า “กระจุกดาวเปิด” (Open Cluster) เราจะพบว่า ใจกลางของเนบิวลาทุกชนิดจะมีกระจุกดาวเปิดอยู่ภายในเสมอ เช่น เนบิวลานายพราน และหากเราถ่ายรูปกระจุกดาวลูกไก่ซึ่งถือกำเนิดมาได้หนึ่งร้อยล้านปีแล้ว (ภาพที่ 1 ข) ก็จะเห็นกลุ่มก๊าซจางๆ ห่อหุ้มดาวแต่ละดวง แต่กระจุกดาวที่มีอายุแก่กว่านั้น เช่น กระจุกดาวหน้าวัว (Hyades) ซึ่งเรียงตัวเป็นรูปตัว V ในกลุ่มดาววัว ก็จะไม่มีเนบิวลาปรากฏให้เห็นแล้ว
ชีวิตของดาวเฉกเช่นชีวิตของคน แม้ว่าจะเป็นพี่น้องคลานตามกันมา แต่ละคนก็มีวิถีชีวิตเป็นของตัวเอง ดวงอาทิตย์ของเราถือกำเนิดพร้อมๆ กับกระจุดดาวร่วมเนบิวลาหลายร้อยดวง แต่เมื่อกาลเวลาผ่านไป 4,600 ล้านปี ดาวแต่ละดวงก็แยกย้ายกันโคจรไปตามกาแล็กซีทางช้างเผือก บางดวงที่มีมวลมากเผาผลาญเชื้อเพลิงอย่างรวดเร็วก็แตกดับสูญไปแล้ว ดวงอาทิตย์ของเราโคจรรอบทางช้างเผือกมาแล้วไม่น้อยกว่า 15 รอบ
ขอบคุณที่มาจาก
http://portal.edu.chula.ac.th/lesa_cd/assets/document/LESA212/3/star_birth/star_birth.html
3.ระบบสุริยะ
ระบบสุริยะเกิดจากกลุ่มฝุ่นและก๊าซในอวกาศซึ่งเรียกว่า “โซลาร์เนบิวลา” (Solar Nebula) รวมตัวกันเมื่อประมาณ 4,600 ล้านปีมาแล้ว (นักวิทยาศาสตร์คำนวณจากอัตราการหลอมรวมไฮโดรเจนเป็นฮีเลียมภายในดวงอาทิตย์) เมื่อสสารมากขึ้น แรงโน้มถ่วงระหว่างมวลสารมากขึ้นตามไปด้วย กลุ่มฝุ่นก๊าซยุบตัวหมุนเป็นรูปจานตามหลักอนุรักษ์โมเมนตัมเชิงมุม ดังภาพที่ 1 แรงโน้มถ่วงที่ใจกลางสร้างแรงกดดันมากทำให้ก๊าซมีอุณหภูมิสูงพอที่จุดปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชัน หลอมรวมอะตอมของไฮโดรเจนให้เป็นฮีเลียม ดวงอาทิตย์จึงถือกำเนิดเป็นดาวฤกษ์
ภาพที่ 1 กำเนิดระบบสุริยะ
ภาพที่ 1 กำเนิดระบบสุริยะ
วัสดุชั้นรอบนอกของดวงอาทิตย์มีอุณหภูมิต่ำกว่า ยังโคจรไปตามโมเมนตัมที่มีอยู่เดิม รอบดวงอาทิตย์เป็นชั้นๆ มวลสารของแต่ละชั้นพยายามรวมตัวกันด้วยแรงโน้มถ่วง ด้วยเหตุนี้ดาวเคราะห์จึงถือกำเนิดขึ้นเป็นรูปทรงกลม เนื่องจากมวลสารพุ่งใส่กันจากทุกทิศทาง
อิทธิพลจากแรงโน้มถ่วงทำให้วัสดุที่อยู่รอบๆ พยายามพุ่งเข้าหาดาวเคราะห์ ถ้าทิศทางของการเคลื่อนที่มีมุมลึกพอ ก็จะพุ่งชนดาวเคราะห์ทำให้ดาวเคราะห์นั้นมีขนาดใหญ่ขึ้น เนื่องจากมวลรวมกัน แต่ถ้ามุมของการพุ่งชนตื้นเกินไป ก็จะทำให้แฉลบเข้าสู่วงโคจร และเกิดการรวมตัวต่างหากกลายเป็นดวงจันทร์บริวาร ดังเราจะเห็นได้ว่า ดาวเคราะห์ขนาดใหญ่ เช่น ดาวพฤหัสบดี จะมีดวงจันทร์บริวารหลายดวงและมีวงโคจรหลายชั้น เนื่องจากมีมวลสารมากและแรงโน้มถ่วงมหาศาล ต่างกับดาวพุธซึ่งมี
ขนาดเล็กมีแรงโน้มถ่วงน้อย ไม่มีดวงจันทร์บริวารเลย วัสดุที่อยู่โดยรอบจะพุ่งเข้าหาดวงอาทิตย์ เพราะ
มีแรงโน้มถ่วงมากกว่าเยอะ
อิทธิพลจากแรงโน้มถ่วงทำให้วัสดุที่อยู่รอบๆ พยายามพุ่งเข้าหาดาวเคราะห์ ถ้าทิศทางของการเคลื่อนที่มีมุมลึกพอ ก็จะพุ่งชนดาวเคราะห์ทำให้ดาวเคราะห์นั้นมีขนาดใหญ่ขึ้น เนื่องจากมวลรวมกัน แต่ถ้ามุมของการพุ่งชนตื้นเกินไป ก็จะทำให้แฉลบเข้าสู่วงโคจร และเกิดการรวมตัวต่างหากกลายเป็นดวงจันทร์บริวาร ดังเราจะเห็นได้ว่า ดาวเคราะห์ขนาดใหญ่ เช่น ดาวพฤหัสบดี จะมีดวงจันทร์บริวารหลายดวงและมีวงโคจรหลายชั้น เนื่องจากมีมวลสารมากและแรงโน้มถ่วงมหาศาล ต่างกับดาวพุธซึ่งมี
ขนาดเล็กมีแรงโน้มถ่วงน้อย ไม่มีดวงจันทร์บริวารเลย วัสดุที่อยู่โดยรอบจะพุ่งเข้าหาดวงอาทิตย์ เพราะ
มีแรงโน้มถ่วงมากกว่าเยอะ
องค์ประกอบของระบบสุริยะ
ดวงอาทิตย์ (The Sun) เป็นดาวฤกษ์ที่อยู่ตรงตำแหน่งศูนย์กลางของระบบสุริยะและเป็นศูนย์กลางของแรงโน้มถ่วง ทำให้ดาวเคราะห์และบริวารทั้งหลายโคจรล้อมรอบ
ดาวเคราะห์ชั้นใน (Inner Planets) เป็นดาวเคราะห์ขนาดเล็ก มีความหนาแน่นสูงและพื้นผิวเป็นของแข็ง ซึ่งส่วนใหญ่เป็นธาตุหนัก มีบรรยากาศอยู่เบาบาง ทั้งนี้เนื่องจากอิทธิพลจากความร้อนของ
ดวงอาทิตย์และลมสุริยะ ทำให้ธาตุเบาเสียประจุ ไม่สามารถดำรงสถานะอยู่ได้ ดาวเคราะห์ชั้นใน
บางครั้งเรียกว่า ดาวเคราะห์พื้นแข็ง “Terrestrial Planets"เนื่องจากมีพื้นผิวเป็นของแข็งคล้ายคลึง
กับโลก ดาวเคราะห์ชั้นในมี 4 ดวง คือ ดาวพุธ ดาวศุกร์ โลก
และดาวอังคาร
ดาวเคราะห์ชั้นนอก (Outer Planets) เป็นดาวเคราะห์ขนาดใหญ่ แต่มีความหนาแน่นต่ำ เกิดจากการสะสมตัวของธาตุเบาอย่างช้าๆ ทำนองเดียวกับการก่อตัวของก้อนหิมะ เนื่องจากได้รับอิทธิพลของ
ความร้อนและลมสุริยะจากดวงอาทิตย์เพียงเล็กน้อย ดาวเคราะห์พวกนี้จึงมีแก่นขนาดเล็กห่อหุ้มด้วย
ก๊าซจำนวนมหาสาร บางครั้งเราเรียกดาวเคราะห์ประเภทนี้ว่า ดาวเคราะห์ก๊าซยักษ์ (Gas Giants) หรือ Jovian Planets ซึ่งหมายถึงดาวเคราะห์ที่มีคุณสมบัติคล้ายดาวพฤหัสบดี ดาวเคราะห์ชั้นนอกมี 4 ดวง
คือ ดาวพฤหัสบดี ดาวเสาร์ ดาวยูเรนัส และดาวเนปจูน
คลิก เพื่อดูภาพเคลื่อนไหว
ดวงจันทร์บริวาร (Satellites) โลกมิใช่ดาวเคราะห์เพียงดวงเดียวที่มีดวงจันทร์บริวาร โลกมีบริวารชื่อว่า “ดวงจันทร์” (The Moon) ขณะที่ดาวเคราะห์ดวงอื่นก็มีบริวารเช่นกัน เช่น ดาวพฤหัสบดีมี
ดวงจันทร์ขนาดใหญ่ 4 ดวงชื่อ ไอโอ (Io), ยูโรปา (Europa), กันนีมีด (ganymede) และคัลลิสโต (Callisto) ดาวเคราะห์และดวงจันทร์ถือกำเนิดขึ้นพร้อมๆ กัน เพียงแต่ดวงจันทร์มิได้รวมตัวกับ
ดาวเคราะห์โดยตรง แต่ก่อตัวขึ้นภายในวงโคจรของดาวเคราะห์ เราจะสังเกตได้ว่า หากมองจากด้านบน
ของระบบสุริยะ จะเห็นได้ว่า ทั้งดวงอาทิตย์ ดาวเคราะห์และดวงจันทร์ส่วนใหญ่ จะหมุนรอบตัวเองในทิศทวนเข็มนาฬิกา และโคจรรอบดวงทิตย์ในทิศทวนเข็มนาฬิกาเช่นกันหากมองจากด้านข้างของ
ระบบสุริยะก็จะพบว่า ทั้งดวงอาทิตย์ ดาวเคราะห์ และดวงจันทร์บริวาร จะอยู่ในระนาบที่ใกล้เคียงกับ
สุริยะวิถีมาก ทั้งนี้ก็เนื่องมาจากระบบสุริยะทั้งระบบ ก็กำเนิดขึ้นพร้อมๆ กัน โดยการยุบและหมุนตัว
ของจานฝุ่น
ดาวเคราะห์แคระ (Dwarf Planets) เป็นนิยามใหม่ของสมาพันธ์ดาราศาสตร์สากล (International Astronomical Union) ที่กล่าวถึง วัตถุขนาดเล็กที่มีรูปร่างคล้ายทรงกลม แต่มีวงโคจรเป็นรูปรี ซ้อนทับกับดาวเคราะห์ดวงอื่น และไม่อยู่ในระนาบของสุริยะวิถี ซึ่งได้แก่ ซีรีส พัลลาส พลูโต และดาวที่เพิ่งค้นพบใหม่ เช่น อีริส เซ็ดนา วารูนา เป็นต้น (ดูภาพที่ 3 ประกอบ)
ภาพที่ 3 ขนาดของดาวเคราะห์แคระเปรียบเทียบกับโลก (ที่มา: NASA, JPL)
ดาวเคราะห์น้อย (Asteroids) เกิดจากวัสดุที่ไม่สามารถรวมตัวกันเป็นดาวเคราะห์ได้ เนื่องจากแรงรบกวนจากดาวเคราะห์ขนาดใหญ่ เช่น ดาวพฤหัสบดี และดาวเสาร์ ดังเราจะพบว่า ประชากรของดาวเคราะห์น้อยส่วนใหญ่อยู่ที่ “แถบดาวเคราะห์น้อย” (Asteroid belt) ซึ่งอยู่ระหว่างวงโคจรของดาวอังคารและดาวพฤหัสบดี ดาวเคราะห์แคระเช่น เซเรส ก็เคยจัดว่าเป็นดาวเคราะห์น้อยที่มีขนาดใหญ่ที่สุด (เส้นผ่านศูนย์กลาง 900 กิโลเมตร) ดาวเคราะห์น้อยส่วนใหญ่จะมีวงโคจรรอบดวงอาทิตย์เป็นรูปรีมาก และไม่อยู่ในระนาบสุริยะวิถี ขณะนี้มีการค้นพบดาวเคราะห์น้อยแล้วประมาณ 3 แสนดวง
ภาพที่ 4 แถบดาวเคราะห์น้อย (ที่มา: Pearson Prentice Hall, Inc)
ดาวหาง (Comets) เป็นวัตถุขนาดเล็กเช่นเดียวกับดาวเคราะห์น้อย แต่มีวงโคจรรอบดวงอาทิตย์เป็นวงยาวรีมาก มีองค์ประกอบส่วนใหญ่เป็นก๊าซในสถานะของแข็ง เมื่อดาวหางเคลื่อนที่เข้าหาดวงอาทิตย์ ความร้อนจะให้มวลของมันระเหิดกลายเป็นก๊าซ ลมสุริยะเป่าให้ก๊าซเล่านั้นพุ่งออกไปในทิศทางตรงข้ามกับดวงอาทิตย์ กลายเป็นหาง วัตถุในแถบไคเปอร์ (Kuiper Belt Objects) เป็นวัตถุที่หนาวเย็นเช่นเดียวกับดาวหาง แต่มีวงโคจรอยู่ถัดจากดาวเนปจูนออกไป บางครั้งจึงเรียกว่า Trans Neptune Objects ทั้งนี้แถบคุยเปอร์จะอยู่ในระนาบของสุริยะวิถี โดยมีระยะห่างออกไปตั้งแต่ 40 – 500 AU (AU ย่อมาจาก Astronomical Unit หรือ หน่วยดาราศาสตร์ เท่ากับระยะทางระหว่างโลกถึงดวงอาทิตย์ หรือ 150 ล้านกิโลเมตร) ดาวพลูโตเองก็จัดว่าเป็นวัตถุในแถบคุยเปอร์ รวมทั้งดาวเคราะห์แคระซึ่งค้นพบใหม่ เช่น อีริส เซ็ดนา วารูนา เป็นต้น ปัจจุบันมีการค้นพบวัตถุในแถบไคเปอร์แล้วมากกว่า 35,000 ดวง
ภาพที่ 5 แถบไคเปอร์ และวงโคจรของดาวพลูโต (ที่มา: NASA, JPL)
เมฆออร์ท (Oort Cloud) เป็นสมมติฐานที่ตั้งขึ้นโดยนักดาราศาสตร์ชาวเนเธอร์แลนด์ชื่อ แจน ออร์ท (Jan Oort) ซึ่งเชื่อว่า ณ สุดขอบของระบบสุริยะ รัศมีประมาณ 50,000 AU จากดวงอาทิตย์ ระบบสุริยะของเราห่อหุ้มด้วยวัสดุก๊าซแข็ง ซึ่งหากมีแรงโน้มถ่วงจากภายนอกมากระทบกระเทือน ก๊าซแข็งเหล่านี้ก็จะหลุดเข้าสู่วงโคจรรอบดวงอาทิตย์ กลายเป็นดาวหางวงโคจรคาบยาว (Long-period comets)
ภาพที่ 6 ตำแหน่งของแถบไคเปอร์และเมฆออร์ท (ที่มา: NASA, JPL)
ข้อมูลที่น่ารู้
ระบบสุริยะมีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 12,000 ล้านกิโลเมตร 99% ของเนื้อสารทั้งหมดของระบบสุริยะ รวมอยู่ที่ดวงอาทิตย์ ในปัจจุบันถือว่า ดาวเคราะห์มี 8 ดวง ดาวพลูโต ดาวเคราะห์น้อยขนาดใหญ่ เช่น ซีรีส จูโน พัลลาส เวสตา และวัตถุไคเปอร์ที่มีขนาดใหญ่ เช่น อีรีส เซดนา ถูกจัดประเภทใหม่ว่าเป็น ดาวเคราะห์แคระ ดาวศุกร์มีอุณหภูมิพื้นผิวที่สูงสุดในระบบสุริยะ (ร้อนกว่าดาวพุธ) เนื่องจากมีภาวะเรือนกระจก ดวงจันทร์บริวารขนาดใหญ่ที่โคจรรอบดาวเคราะห์ดวงอื่นๆ ที่ถูกค้นพบแล้ว มีจำนวนไม่น้อยกว่า 130 ดวง นักดาราศาสตร์ค้นพบดาวเคราะห์น้อยจำนวนมากกว่า 300,000 ดวง ส่วนใหญ่อยู่ในแถบดาวเคราะห์น้อย ระหว่างวงโคจรของดาวอังคาร และดาวพฤหัสบดี นอกจากนั้นยังมีกลุ่มดาวเคราะห์น้อยโทรจัน ซึ่งอยู่ร่วมวงโคจรกับดาวพฤหัสบดี และยังมีดาวเคราะห์น้อยบางดวงโคจรเข้าใกล้โลกมากกว่าดวงจันทร์ ดาวเคราะห์น้อยบางดวงมีดวงจันทร์บริวารด้วย เช่น ดาวเคราะห์น้อยไอดา (Ida) ขนาด 28 x 13 กิโลเมตร มีดวงจันทร์แดคทิล (Dactyl)ขนาด 1 กม. โดยมีรัศมีวงโคจร 100 กิโลเมตร ดาวพลูโตที่จัดว่าเป็นดาวเคราะห์แคระ มีดวงจันทร์บริวารที่ค้นพบแล้ว 3 ดวง
แหล่งที่มาจาก>>> http://portal.edu.chula.ac.th/lesa_cd/assets/document/LESA212/2/solar_system_birth/solar_system_birth/solar_system_birth.html
4.เทคโนโลยีอวกาศ
ความหมายของเทคโนโลยีอวกาศ
อวกาศ หมายถึง อาณาบริวเวณอันกว้างใหญ่ที่อยู่เลยชั้นบรรยากาศของโลกออกไป ไม่สามารถระบุถึงขอบเขตได้อย่างชัดเจน โดยปกติอวกาศเป็นที่ว่างเปล่า มีความหนาแน่นน้อย การศึกษาความรู้เกี่ยวกับอวกาศจำเป็นต้องใช้ความรู้ เครื่องมือ และกลวิธีทางวิทยาศาสตร์มาประยุกต์ปรับใช้ให้เกิดประโยชน์
ดังนั้นเทคโนโลยีอวกาศ จึงหมายถึง ระเบียบการนำความรู้ เครื่องและวิธีการต่าง ทางวิทยาศาสตร์มาปรับใช้ให้เหมาะสมกับการศึกษาทางด้านดาราศาสตร์ และอวกาศ ตลอดจนสามารถนำมาประยุกต์ใช้ให้สอดคล้องกับทรัพยากรธรรมชาติ และการดำรงชีวิตของมนุษย์ด้วย เช่น การนำเทคโนโลยีอวกาศมาใช้สำรวจและตรวจสอบสภาพอากาศของโลก เป็นต้น
ตัวอย่างเทคโนโลยีอวกาศ
จรวด
เป็นเครื่องยนต์พลังสูงที่สามารถเพิ่มความเร็วจนสามารถส่งดาวเทียมหรือยานอวกาศออกไปโคจร รอบโลก ได้ ถ้าความเร็วของจรวดไม่สูงมากพอหัวจรวดจะตกกลับมายังผิวโลกคล้าย ๆ การเคลื่อนที่ของ ลูกกระสุนปืน
ดาวเทียม
ดาวเทียมหมายถึงวัตถุที่มนุษย์ส่งขึ้นไปโคจรรอบโลก แปลมาจากคำว่า Satellite ซึ่งปกติแปลว่าดาวบริวาร ดาวเทียมดวงแรกที่ขึ้นไปโคจรรอบโลกคือสปุตนิค 1 ซึ่งเป็นดาวเทียมของประเทศสหภาพโซเวียตรัสเซีย ส่งขึ้นไปเมื่อ 4 ตุลาคม พ.ศ. 2500 และดาวเทียมดวงแรกของสหรัฐอเมริกาคือเอ็กพลอเรอร์ 1 ซึ่งขึ้นไปเมื่อวันที่ 31 มกราคม พ.ศ. 2501 ปัจจุบันมีดาวเทียมหลายประเภทและทำหน้าที่ต่าง ๆ กัน เช่น ดาวเทียมที่ ใช้ประโยชน์ ในการติดต่อสื่อสารเรียกว่า ดาวเทียมสื่อสาร ดาวเทียมที่ใช้สำรวจทรัพยากรโลกเรียกว่า ดาวเทียมสำรวจพิภพ ดาวเทียมที่ถ่ายภาพและส่งข้อมูลเกี่ยวกับเมฆ ตลอดลมฟ้าอากาศ เรียกว่า ดาวเทียมอุตุนิยมวิทยา นอกจากนี้ยังมี ดาวเทียมดาราศาสตร์ ที่ใช้สำรวจศึกษาดวงดาวอีกมากมาย
ยานอวกาศ
ยานอวกาศ หมายถึงยานที่ออกไปนอกโลก โดยมีมนุษย์ขึ้นไปด้วยพร้อมเครื่องมือและอุปกรณ์ สำหรับการสำรวจหรือไม่มีมนุษย์อวกาศขึ้นไป แต่มีอุปกรณ์และเครื่องมือทางวิทยาศาสตร์เท่านั้น จึงอาจแยกยานอวกาศออกเป็น 2 พวกคือ ยานอวกาศที่มีมนุษย์ขับคุม และยานอวกาศที่ไม่มีมนุษย์ขับคุม
ยานอวกาศของสหรัฐอเมริกาที่มีมนุษย์อวกาศขึ้นไปด้วยได้แก่ ยานอวกาศเมอร์คิวรี ส่งมนุษย์อวกาศขึ้นไปครั้งละ 1 คน ยานอวกาศเจมินีส่งมนุษย์อวกาศขึ้นไปครั้งละ 2 คน ยานอวกาศอะพอลโลส่งมนุษย์อวกาศขึ้นไปคราวละ 3 คน ยานอวกาศอะพอลโล 11 เป็นยานอวกาศที่นำมนุษย์ไปลงบนดวงจันทร์เป็นครั้งแรกเมื่อวันที่ 22 กรกฎาคม พ.ศ. 2512 ยานขนส่งอวกาศสามารถนำมนุษย์อวกาศหลายคนและสัมภาระต่าง ๆ รวมทั้งดาวเทียมขึ้นสู่อวกาศ แล้วนำนักบินอวกาศกลับสู่พื้นโลกได้คล้ายเครื่องร่อน
ยานอวกาศที่ไม่มีมนุษย์อวกาศขับคุมได้แก่ยานอวกาศที่ส่งไปสำรวจดาวดวงอื่น เช่น ยานเซอร์เวเยอร์ ซึ่งไปลงดวงจันทร์ ยานไวกิงไปลงดาวอังคาร ยานกาลิเลโอไปสำรวจดาวพฤหัสบดี ยานแมกเจลแลนสำรวจดาวศุกร์ ฯลฯ
สถานีอวกาศ
สถานีอวกาศ หมายถึงสถานีหรือสิ่งก่อสร้างซึ่งเคลื่อนรอบโลก เช่น สถานีอวกาศเมียร์ของรัสเซีย สถานีอวกาศฟรีดอมของสหรัฐอเมริกา โดยความร่วมมือขององค์การอวกาศยุโรป ญี่ปุ่น แคนาดาและรัสเซียการออกไปนอกโลก ความเร็วต่ำสุดที่จะพาดาวเทียมหรือยานอวกาศออกไปนอกโลกได้ต้องไม่ต่ำกว่า 7.91 กิโลเมตรต่อวินาที หรือ 28,476 กิโลเมตรต่อชั่วโมง ถ้าออกไปเร็วมากกว่านี้ยานจะออกไปไกลจากผิวโลกมากขึ้น เช่น ถ้าไปเร็วถึง 38,880 กิโลเมตรต่อชั่วโมงจะไปอยู่สูงถึง 35,880 กิโลเมตร และเคลื่อนรอบโลกรอบละ 24 ชั่วโมง เร็วเท่ากับการหมุนรอบตัวเองของโลก ดาวเทียมที่อยู่ในวงจรเช่นนี้จะอยู่ค้างฟ้า ณ ที่เดิมตลอด 24 ชั่วโมง
สถานีอวกาศนานาชาติ สถานีอวกาศเมียร์ สถานีอวกาศสกายแล็บ สถานีอวกาศโซลยุต
ประโยชน์ของเทคโนโลยีอวกาศ
ปัจจุบันสิ่งประดิษฐ์ที่อาศสัยความรู้ทางด้านเทคโนโลยีอวกาศมีมากมายหลายชิ้น โดยเฉพาะการสร้างดาวเทียมประเภทต่าง ๆ ขึ้นมาช่วยอำนวยประโยชน์ต่อการดำรงชีวิตของมนุษย์ในหลาย ๆ ด้าน ที่สำคัญ ได้แก่
การสื่อสาร
ดาวเทียมสื่อสาร เป็นดาวเทียมที่ทำหน้าที่เป็นสถานีรับส่งคลื่นวิทยุเพื่อการสื่อสารและโทรคมนาคม ทั้งที่เป็นการสื่อสารภายในประเทศและระหว่างประเทศ ส่วนใหญ่ใช้สำรับกิจการโทรศัพท์ โทรเลข โทรสาร รวมทั้งการถ่ายทอดสัญญาณโทรทัศน์และสัญญาณวิทยุ
การพยากรณ์อากาศ
ดาวเทียมอุตุนิยมวิทยา ทำหน้าที่ส่งสัญญาณภาพถ่ายทางอากาศที่ประกอบด้วยข้อมูลทางอุตุนิยมวิทยา เช่น จำนวนและชนิดของเมฆ ความแปรปรวนของอากาศ ความเร็วลม ความชื้น อุณหภูมิ ทำให้สามารถเตือนภัยที่เกิดจากธรรมชาติต่าง ๆ ไ้โดยเฉพาะการเกิดลาพายุ
การสำรวจทรัพยากรธรรมชาติ
ดาวเทียมสำรวจทรัพยากรธรรมชาติ เป็นดาวเที่ยมที่ถูกใช้เป็นสถานีเคลื่อนที่สำรวจดูพื้นที่ผิวโลกและการเปลี่ยนแปลงต่าง ๆ ที่เกิดขึ้น ทำให้ทราบข้อมูลทั้งทางด้านธรณีวิทยา นิเวศวิทยา เป็นประโยชน์ด้านการเกษตรและการอนุรักษ์ทรัพยากรธรรมชาติ
นักเทคโนโลยีอวกาศ
คอนสแตนติน ไซคอฟสกี
Konstantin Tsiolkovsky
(ค.ศ. 1857 – 1935)
คอนสแตนติน ไซคอฟสกีเป็นผู้บุกเบิกด้านการบินอวกาศก่อนผู้อื่นเป็นเวลานับทศวรรษจนได้รับสมญานามว่าเป็น "เจ้าแห่งจรวดของรัสเซียและอดีตสหภาพโซเวียต" ทั้งนี้ผลงานของไซคอฟสกีมีส่วนสำคัญในการพัฒนาโครงการอวกาศในยุคเริ่มต้นของอดีตสหภาพโซเวียต รวมไปถึงได้จุดประกายความสนใจให้กับวิศวกรรุ่นใหม่ ซึ่งภายหลังได้กลายเป็นบุคคลสำคัญในการพัฒนาโครงการอวกาศของอดีตสหภาพโซเวียต เช่น เซอร์ไก โคโรเลฟ (Sergei Korolev) และ วาเลนติน กลัสซ์โค (Valentin Glushko)
ผลงานของไซคอฟสกีได้มีอิทธิพลอย่างสูงต่อนักวิศวกรรุ่นหลัง ได้แก่ เซอร์ไก โคโรเลฟ วาเลนติน กลัสซ์โค อิกอร์ เมอร์คูลอฟ อเล็กซานเดอร์ โพลยาร์นี และอื่นๆ ผู้ซึ่งได้วางรากฐานสำหรับกิจการด้านอวกาศของรัสเซีย สำหรับประเทศทางตะวันตกนั้น ผลงานของไซคอฟสกีไม่ได้บิดาแห่งจรวดยุคใหม่
เป็นที่รับทราบจนกระทั่งในช่วงทศวรรษ 1930
โรเบิร์ต ก็อดดาร์ด
Robert Goddard
(ค.ศ. 1882 – 1945)
บิดาแห่งจรวดยุคใหม่ผลงานสำคัญของโรเบิร์ต ก็อดดาร์ด
1.ก็อดดาร์ดริเริ่มในเชิงปฏิบัติในการใช้จรวดเชื้อเพลิง เพื่อให้จรวดเดินทางได้สูงขึ้น (ปี 1912)
2.ก็อดดาร์ดได้พิสูจน์ว่าจรวดทำงานได้ในสุญญากาศ ซึ่งไม่จำเป็นที่จะต้องใช้อากาศในการผลักดัน
3.ก็อดดาร์ดพัฒนาและทดสอบยิงจรวดเชื้อเพลิงเหลว (16 มีนาคม 1926)
4.ก็อดดาร์ดทดสอบยิงจรวดที่มีเพย์โหลดทางวิทยาศาสตร์ (ปี 1929)
5.ก็อดดาร์ดนำลิ้นมาใช้ในมอเตอร์จุดระเบิดเพื่อการนำร่อง (ปี 1932)
6.ก็อดดาร์ดพัฒนาไจโรเพื่อใช้ในการควบคุมการบินของจรวด (ปี 1932)
7.ก็อดดาร์ดจดสิทธิบัตรในหลักการของจรวดหลายสเตจ (ปี 1914)
8.ก็อดดาร์ดพัฒนาปั๊มที่เหมาะสำหรับจรวดเชื้อเพลิง
9.ก็อดดาร์ดยิงจรวดที่มีมอเตอร์ที่ขึ้นอยู่กิมบอล (gimbal) ซึ่งอาศัยหลักการทำงานเชิงกลของไจโร (ปี 1937)
เฮอร์มันน์ โอเบิร์ซ
Hermann Oberth
(ค.ศ. 1894 – 1989)
เฮอร์มันน์ โอเบิร์ซ เกิดที่ไซเบนเบอร์เกน ชายแดนระหว่างออสเตรียและฮังการี ซึ่งก็คือทรานซิลวา-เนีย แซกซอน หรือโรมาเนียในปัจจุบัน โอเบิร์ซเป็นนักฟิสิกส์ชาวเยอรมันที่ได้รับการยกย่องว่าเป็นหนึ่งในผู้วางรากฐานด้านจรวดและการบินอวกาศของโลกในยุคบุกเบิก ร่วมกับคอนสแตนติน ไซคอฟสกี (รัสเซีย) และโรเบิร์ต ก็อดดาร์ด (อเมริกัน) ถึงแม้ทั้งสามท่านนี้ ไม่เคยทำงานร่วมกันหรือรับทราบว่าแต่ละคนกำลังทำเรื่องเดียวกันอยู่ แต่ผลงานของทั้งสามก็ได้ผลลัพธ์ที่ตรงกันว่ามีความเป็นไปได้ที่เราจะใช้จรวดในการหนีแรงโน้มถ่วงโลกเพื่อเดินทางไปในอวกาศ
เซอร์ไก โคโรเลฟ
Sergei Korolev
(ค.ศ. 1906 – 1966)
เซอร์ไก โคโรเลฟ ได้รับสมญานามว่าเป็น "บิดาแห่งความสำเร็จด้านอวกาศของอดีตสหภาพโซเวียต" โดยโคโรเลฟเป็นผู้ออกแบบจรวดวอสตอค ซึ่งเป็นจรวดยุคแรกของโครงการอวกาศของโซเวียต และ เป็นผู้รับผิดชอบโครงการสปุคนิค ที่มีนักบินอวกาศเดินทางรอบโลกเป็นครั้งแรก จนมาถึงเป็นผู้ออกแบบจรวดโซยุซที่ใช้งานในปัจจุบัน รวมไปถึงการพัฒนาขีปนาวุธข้ามทวีปรุ่นแรกๆ ให้กับโซเวียต
โคโรเลฟได้รับการศึกษาและฝึกฝนด้านการออกแบบเครื่องบิน แต่ด้วยทักษะและความสามารถในด้านการจัดการองค์กร และ การวางแผนเชิงยุทธศาสตร์ ทำให้โคโรเลฟได้รับเลือกให้เป็นหัวหน้าโครงการอวกาศของโซเวียต ทั้งนี้ก่อนที่จะเสียชีวิตลง โคโรเลฟได้รับการยกย่องว่าเป็น "หัวหน้าผู้ออกแบบ" (Chief Designer)
เนื่องจากภาระหน้าที่ของโคโรเลฟมีความสำคัญต่อโครงการอวกาศของโซเวียตเป็นอย่างมาก ทำให้สหภาพโซเวียตต้องพยายามปกปิดความสำคัญของโคโรเลฟไว้ในขณะที่เขายังมีชีวิตอยู่ แต่ต่อมาในภายหลัง ชื่อของโคโรเลฟได้ถูกเปิดเผยสู่สาธารณะในฐานะผู้นำที่อยู่เบื้องหลังความสำเร็จด้านอวกาศของโซเวีย
เวอร์นเฮอร์ ฟอน เบราน์
Wernher von Braun
(ค.ศ. 1912 – 1977)
เวอร์นเฮอร์ ฟอน เบราน์ นักฟิสิกส์และวิศกรจรวดชาวเยอรมัน เป็นหนึ่งในยอดนักเทคโนโลยีจรวดชั้นนำของโลกในยุคทศวรรษที่ 20 ทั้งนี้ ฟอน เบราน์ในวัยปลายยี่สิบถึงต้นสามสิบปีเป็นบุคคลสำคัญของเยอรมัน โดยดำรงตำแหน่งหัวหน้าทีมวิศวกรโครงการพัฒนาและสร้างจรวด V-2 อันเลื่องชื่อในช่วงสงครามโลกที่สอง ภายหลังสงครามสิ้นสุดลงในปี 1945 ฟอน เบราน์และบางส่วนของทีมงานเขาได้เข้าร่วมกับสหรัฐอเมริกาในการพัฒนาจรวดเพื่อโครงการอวกาศและความมั่นคง สิบปีต่อมา ฟอน เบราน์ได้รับสัญชาติอเมริกันจากรัฐบาลสหรัฐอเมริกา
ในช่วงเริ่มต้นในสหรัฐอเมริกา ฟอน เบราน์ ได้ทำงานในโปรแกรมพัฒนาขีปนาวุธข้ามทวีป ICBM (intercontinental ballistic missile) ต่อมาภายหลังได้เข้าร่วมทำงานกับนาซา โดยฟอน เบราน์ ดำรงตำแหน่งเป็นผู้อำนวยการศูนย์การบินอวกาศมาร์แชลของนาซา ที่ฮันท์วิลล์ และเป็นหัวหน้าทีมออกแบบจรวดแซทเทิร์น วี (Saturn V) ที่นำยานอวกาศอพอลโลพร้อมนักบินอวกาศเดินทางไปยังดวงจันทร์
ฟอน เบราน์ได้รับการยกย่องและเคารพว่าเป็น "บิดาของโปรแกรมด้านอวกาศของสหรัฐอเมริกา" (เหมือนกับ เซอร์ไก โคโรเลฟ ที่ได้รับสมญานามว่าเป็น "บิดาแห่งความสำเร็จด้านอวกาศของอดีตสหภาพโซเวียต") จากความสามารถและทักษะของฟอน เบราน์ทั้งในด้านเทคนิคและการจัดการ รวมไปถึงความทุ่มเทในการพัฒนาด้านการบินอวกาศและจรวด ทำให้ ฟอน เบราน์ได้รับเหรียญวิทยาศาสตร์แห่งชาติในปี 1975
แหล่งที่มา
26.01.10 http://www.thaigoodview.com/library/contest2551/science03/06/star/index.html
http://dnfe5.nfe.go.th/ilp/worldstar/sc31-4-5.htm http://www.space.mict.go.th/techno.php
02.02.10
http://www.thaigoodview.com/node/40144
5.โครงสร้างโลก
เมื่อประมาณ 4,600 ล้านปีมาแล้ว กลุ่มก๊าซในเอกภพบริเวณนี้ ได้รวมตัวกันเป็นหมอกเพลิงมีชื่อว่า “โซลาร์เนบิวลา” (Solar แปลว่า สุริยะ, Nebula แปลว่า หมอกเพลิง) แรงโน้มถ่วงทำให้กลุ่มก๊าซยุบตัวและหมุนตัวเป็นรูปจาน ใจกลางมีความร้อนสูงเกิดปฏิกิริยานิวเคลียร์แบบฟิวชั่น กลายเป็นดาวฤกษ์ที่ชื่อว่าดวงอาทิตย์ ส่วนวัสดุที่อยู่รอบๆ มีอุณหภูมิต่ำกว่า รวมตัวเป็นกลุ่มๆ มีมวลสารและความหนาแน่นมากขึ้นเป็นชั้นๆ และกลายเป็นดาวเคราะห์ในที่สุด (ภาพที่ 1)
ภาพที่ 1 กำเนิดระบบสุริยะ
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 (ภาพที่ 2)
ภาพที่ 2 กำเนิดโลก
โครงสร้างภายในของโลก
โลกมีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางยาว 12,756 กิโลเมตร (รัศมี 6,378 กิโลเมตร) มีมวลสาร 6 x 10^24 กิโลกรัม และมีความหนาแน่นเฉลี่ย 5,520 กิโลกรัมต่อลูกบาศก์เมตร (หนาแน่นกว่าน้ำ 5,520 เท่า) นักธรณีวิทยาทำการศึกษาโครงสร้างภายในของโลก โดยศึกษาการเดินทางของ “คลื่นซิสมิค” (Seismic waves) ซึ่งมี 2 ลักษณะ คือ
โลกมีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางยาว 12,756 กิโลเมตร (รัศมี 6,378 กิโลเมตร) มีมวลสาร 6 x 10^24 กิโลกรัม และมีความหนาแน่นเฉลี่ย 5,520 กิโลกรัมต่อลูกบาศก์เมตร (หนาแน่นกว่าน้ำ 5,520 เท่า) นักธรณีวิทยาทำการศึกษาโครงสร้างภายในของโลก โดยศึกษาการเดินทางของ “คลื่นซิสมิค” (Seismic waves) ซึ่งมี 2 ลักษณะ คือ
คลื่นปฐมภูมิ (P wave) เป็นคลื่นตามยาวที่เกิดจากความไหวสะเทือนในตัวกลาง โดยอนุภาคของตัวกลางนั้นเกิดการเคลื่อนไหวแบบอัดขยายในแนวเดียวกับที่คลื่นส่งผ่านไป คลื่นนี้สามารถเคลื่อนที่ผ่านตัวกลางที่เป็นของแข็ง ของเหลว และก๊าซ เป็นคลื่นที่สถานีวัดแรงสั่นสะเทือนสามารถรับได้ก่อนชนิดอื่น โดยมีความเร็วประมาณ 6 – 8 กิโลเมตร/วินาที คลื่นปฐมภูมิทำให้เกิดการอัดหรือขยายตัวของชั้นหิน ดังภาพที่ 3 คลื่นทุติยภูมิ (S wave) เป็นคลื่นตามขวางที่เกิดจากความไหวสะเทือนในตัวกลาง โดยอนุภาคของตัวกลางเคลื่อนไหวตั้งฉากกับทิศทางที่คลื่นผ่าน มีทั้งแนวตั้งและแนวนอน คลื่นชนิดนี้ผ่านได้เฉพาะตัวกลางที่เป็นของแข็งเท่านั้น ไม่สามารถเดินทางผ่านของเหลว คลื่นทุติยภูมิมีความเร็วประมาณ 3 – 4 กิโลเมตร/วินาที คลื่นทุติยภูมิทำให้ชั้นหินเกิดการคดโค้ง
ขณะที่เกิดแผ่นดินไหว (Earthquake) จะเกิดแรงสั่นสะเทือนหรือคลื่นซิสมิคขยายแผ่จากศูนย์เกิดแผ่นดินไหวออกไปโดยรอบทุกทิศทุกทาง เนื่องจากวัสดุภายในของโลกมีความหนาแน่นไม่เท่ากัน และมีสถานะต่างกัน คลื่นทั้งสองจึงมีความเร็วและทิศทางที่เปลี่ยนแปลงไปดังภาพที่ 4 คลื่นปฐมภูมิหรือ P wave สามารถเดินทางผ่านศูนย์กลางของโลกไปยังซีกโลกตรงข้ามโดยมีเขตอับ (Shadow zone) อยู่ระหว่างมุม 100 – 140 องศา แต่คลื่นทุติยภูมิ หรือ S wave ไม่สามารถเดินทางผ่านชั้นของเหลวได้ จึงปรากฏแต่บนซีกโลกเดียวกับจุดเกิดแผ่นดินไหว โดยมีเขตอับอยู่ที่มุม 120 องศาเป็นต้นไป
โครงสร้างภายในของโลกแบ่งตามองค์ประกอบทางเคมี
นักธรณีวิทยา แบ่งโครงสร้างภายในของโลกออกเป็น 3 ส่วน โดยพิจารณาจากองค์ประกอบทางเคมี ดังนี้ (ภาพที่ 5)
เปลือกโลก (Crust) เป็นผิวโลกชั้นนอก มีองค์ประกอบส่วนใหญ่เป็นซิลิกอนไดออกไซด์ และอะลูมิเนียมออกไซด์
แมนเทิล (Mantle) คือส่วนซึ่งอยู่อยู่ใต้เปลือกโลกลงไปจนถึงระดับความลึก 2,900 กิโลเมตร มีองค์ประกอบหลักเป็นซิลิคอนออกไซด์ แมกนีเซียมออกไซด์ และเหล็กออกไซด์
แก่นโลก (Core) คือส่วนที่อยู่ใจกลางของโลก มีองค์ประกอบหลักเป็นเหล็ก และนิเกิล
โครงสร้างภายในของโลกแบ่งตามองค์ประกอบทางเคมี
นักธรณีวิทยา แบ่งโครงสร้างภายในของโลกออกเป็น 3 ส่วน โดยพิจารณาจากองค์ประกอบทางเคมี ดังนี้ (ภาพที่ 5)
เปลือกโลก (Crust) เป็นผิวโลกชั้นนอก มีองค์ประกอบส่วนใหญ่เป็นซิลิกอนไดออกไซด์ และอะลูมิเนียมออกไซด์ แมนเทิล (Mantle) คือส่วนซึ่งอยู่อยู่ใต้เปลือกโลกลงไปจนถึงระดับความลึก 2,900 กิโลเมตร มีองค์ประกอบหลักเป็นซิลิคอนออกไซด์ แมกนีเซียมออกไซด์ และเหล็กออกไซด์ แก่นโลก (Core) คือส่วนที่อยู่ใจกลางของโลก มีองค์ประกอบหลักเป็นเหล็ก และนิเกิล
ภาพที่ 5 องค์ประกอบทางเคมีของโครงสร้างภายในของโลก
โครงสร้างภายในของโลกแบ่งตามคุณสมบัติทางกายภาพ
นักธรณีวิทยา แบ่งโครงสร้างภายในของโลกออกเป็น 5 ส่วน โดยพิจารณาจากคุณสมบัติทางกายภาพ ดังนี้ (ภาพที่ 6)
ลิโทสเฟียร์ (Lithosphere) คือ ส่วนชั้นนอกสุดของโลก ประกอบด้วย เปลือกโลกและแมนเทิลชั้นบนสุด ดังนี้
o เปลือกทวีป (Continental crust) ส่วนใหญ่เป็นหินแกรนิตมีความหนาเฉลี่ย 35 กิโลเมตร ความหนาแน่น 2.7 กรัม/ลูกบาศก์เซนติเมตร
o เปลือกสมุทร (Oceanic crust) เป็นหินบะซอลต์ความหนาเฉลี่ย 5 กิโลเมตร ความหนาแน่น 3 กรัม/ลูกบาศก์เซนติเมตร (มากกว่าเปลือกทวีป)
o แมนเทิลชั้นบนสุด (Uppermost mantle) เป็นวัตถุแข็งซึ่งรองรับเปลือกทวีปและเปลือกสมุทรอยู่ลึกลงมาถึงระดับลึก 100 กิโลเมตร
แอสทีโนสเฟียร์ (Asthenosphere) เป็นแมนเทิลชั้นบนซึ่งอยู่ใต้ลิโทสเฟียร์ลงมาจนถึงระดับ 700 กิโลเมตร เป็นวัสดุเนื้ออ่อนอุณหภูมิประมาณ 600 – 1,000ฐC เคลื่อนที่ด้วยกลไกการพาความร้อน (Convection) มีความหนาแน่นประมาณ 3.3 กรัม/เซนติเมตร
เมโซสเฟียร์ (Mesosphere) เป็นแมนเทิลชั้นล่างซึ่งอยู่ลึกลงไปจนถึงระดับ 2,900 กิโลเมตร มีสถานะเป็นของแข็งอุณหภูมิประมาณ 1,000 – 3,500ฐC มีความหนาแน่นประมาณ 5.5 กรัม/เซนติเมตร
แก่นชั้นนอก (Outer core) อยู่ลึกลงไปถึงระดับ 5,150 กิโลเมตร เป็นเหล็กหลอมละลายมีอุณหภูมิสูง 1,000 – 3,500ฐC เคลื่อนตัวด้วยกลไกการพาความร้อนทำให้เกิดสนามแม่เหล็กโลก มีความหนาแน่น 10 กรัม/ลูกบาศก์เซนติเมตร
แก่นชั้นใน (Inner core) เป็นเหล็กและนิเกิลในสถานะของแข็งซึ่งมีอุณหภูมิสูงถึง 5,000 ?C ความหนาแน่น 12 กรัมต่อลูกบาศก์เซนติเมตร จุดศูนย์กลางของโลกอยู่ที่ระดับลึก 6,370 กิโลเมตร
นักธรณีวิทยา แบ่งโครงสร้างภายในของโลกออกเป็น 5 ส่วน โดยพิจารณาจากคุณสมบัติทางกายภาพ ดังนี้ (ภาพที่ 6)
ลิโทสเฟียร์ (Lithosphere) คือ ส่วนชั้นนอกสุดของโลก ประกอบด้วย เปลือกโลกและแมนเทิลชั้นบนสุด ดังนี้o เปลือกทวีป (Continental crust) ส่วนใหญ่เป็นหินแกรนิตมีความหนาเฉลี่ย 35 กิโลเมตร ความหนาแน่น 2.7 กรัม/ลูกบาศก์เซนติเมตร
o เปลือกสมุทร (Oceanic crust) เป็นหินบะซอลต์ความหนาเฉลี่ย 5 กิโลเมตร ความหนาแน่น 3 กรัม/ลูกบาศก์เซนติเมตร (มากกว่าเปลือกทวีป)
o แมนเทิลชั้นบนสุด (Uppermost mantle) เป็นวัตถุแข็งซึ่งรองรับเปลือกทวีปและเปลือกสมุทรอยู่ลึกลงมาถึงระดับลึก 100 กิโลเมตร
แอสทีโนสเฟียร์ (Asthenosphere) เป็นแมนเทิลชั้นบนซึ่งอยู่ใต้ลิโทสเฟียร์ลงมาจนถึงระดับ 700 กิโลเมตร เป็นวัสดุเนื้ออ่อนอุณหภูมิประมาณ 600 – 1,000ฐC เคลื่อนที่ด้วยกลไกการพาความร้อน (Convection) มีความหนาแน่นประมาณ 3.3 กรัม/เซนติเมตร เมโซสเฟียร์ (Mesosphere) เป็นแมนเทิลชั้นล่างซึ่งอยู่ลึกลงไปจนถึงระดับ 2,900 กิโลเมตร มีสถานะเป็นของแข็งอุณหภูมิประมาณ 1,000 – 3,500ฐC มีความหนาแน่นประมาณ 5.5 กรัม/เซนติเมตร แก่นชั้นนอก (Outer core) อยู่ลึกลงไปถึงระดับ 5,150 กิโลเมตร เป็นเหล็กหลอมละลายมีอุณหภูมิสูง 1,000 – 3,500ฐC เคลื่อนตัวด้วยกลไกการพาความร้อนทำให้เกิดสนามแม่เหล็กโลก มีความหนาแน่น 10 กรัม/ลูกบาศก์เซนติเมตร แก่นชั้นใน (Inner core) เป็นเหล็กและนิเกิลในสถานะของแข็งซึ่งมีอุณหภูมิสูงถึง 5,000 ?C ความหนาแน่น 12 กรัมต่อลูกบาศก์เซนติเมตร จุดศูนย์กลางของโลกอยู่ที่ระดับลึก 6,370 กิโลเมตร
สนามแม่เหล็กโลก
แก่นโลกมีองค์ประกอบหลักเป็นเหล็ก แก่นโลกชั้นใน (Inner core) มีความกดดันสูงจึงมีสถานะเป็นของแข็ง ส่วนแก่นชั้นนอก (Outer core) มีความกดดันน้อยกว่าจึงมีสถานะเป็นของเหลวหนืด แก่นชั้นในมีอุณหภูมิสูงกว่าแก่นชั้นนอก พลังงานความร้อนจากแก่นชั้นใน จึงถ่ายเทขึ้นสู่แก่นชั้นนอกด้วยการพาความร้อน (Convection) เหล็กหลอมละลายเคลื่อนที่หมุนวนอย่างช้าๆ ทำให้เกิดการเคลื่อนที่ของกระแสไฟฟ้า และเหนี่ยวนำให้เกิดสนามแม่เหล็กโลก (The Earth’s magnetic field)
แก่นโลกมีองค์ประกอบหลักเป็นเหล็ก แก่นโลกชั้นใน (Inner core) มีความกดดันสูงจึงมีสถานะเป็นของแข็ง ส่วนแก่นชั้นนอก (Outer core) มีความกดดันน้อยกว่าจึงมีสถานะเป็นของเหลวหนืด แก่นชั้นในมีอุณหภูมิสูงกว่าแก่นชั้นนอก พลังงานความร้อนจากแก่นชั้นใน จึงถ่ายเทขึ้นสู่แก่นชั้นนอกด้วยการพาความร้อน (Convection) เหล็กหลอมละลายเคลื่อนที่หมุนวนอย่างช้าๆ ทำให้เกิดการเคลื่อนที่ของกระแสไฟฟ้า และเหนี่ยวนำให้เกิดสนามแม่เหล็กโลก (The Earth’s magnetic field)
อย่างไรก็ตามแกนแม่เหล็กโลกและแกนหมุนของโลกมิใช่แกนเดียวกัน แกนแม่เหล็กโลกมีขั้วเหนืออยู่ทางด้านใต้ และมีแกนใต้อยู่ทางด้านเหนือ แกนแม่เหล็กโลกเอียงทำมุมกับแกนเหนือ-ใต้ทางภูมิศาสตร์ (แกนหมุนของโลก) 12 องศา ดังภาพที่ 7
ภาพที่ 8 สนามแม่เหล็กโลก
สนามแม่เหล็กโลกก็มิใช่เป็นรูปทรงกลม (ภาพที่ 8) อิทธิพลของลมสุริยะทำให้ด้านที่อยู่ใกล้ดวงอาทิตย์มีความกว้างน้อยกว่าด้านตรงข้ามดวงอาทิตย์ สนามแม่เหล็กโลกไม่ใช่สิ่งคงที่ แต่มีการเปลี่ยนแปลงความเข้มและสลับขั้วเหนือ-ใต้ ทุกๆ หนึ่งหมื่นปี ในปัจจุบันสนามแม่เหล็กโลกอยู่ในช่วงที่มีกำลังอ่อน สนามแม่เหล็กโลกเป็นสิ่งที่จำเป็นที่เอื้ออำนวยในการดำรงชีวิต หากปราศจากสนามแม่เหล็กโลกแล้ว อนุภาคพลังงานสูงจากดวงอาทิตย์และอวกาศ จะพุ่งชนพื้นผิวโลก ทำให้สิ่งมีชีวิตไม่สามารถดำรงอยู่ได้ (ดูรายละเอียดเพิ่มเติมในบทที่ 3 พลังงานจากดวงอาทิตย์)
เกร็ดความรู้: ทิศเหนือที่อ่านได้จากเข็มทิศแม่เหล็ก อาจจะไม่ตรงกับทิศเหนือจริง ด้วยเหตุผล 2 ประการคือ
ขั้วแม่เหล็กโลก และขั้วโลก มิใช่จุดเดียวกัน
ในบางพื้นที่ของโลก เส้นแรงแม่เหล็กมีความเบี่ยงเบน (Magnetic deviation) มิได้ขนานกับเส้นลองจิจูด (เส้นแวง) ทางภูมิศาสตร์ แต่โชคดีที่บริเวณประเทศไทยมีค่าความเบี่ยงเบน = 0 ดังนั้นจึงถือว่า ทิศเหนือแม่เหล็กเป็นทิศเหนือจริงได้
ขั้วแม่เหล็กโลก และขั้วโลก มิใช่จุดเดียวกัน ในบางพื้นที่ของโลก เส้นแรงแม่เหล็กมีความเบี่ยงเบน (Magnetic deviation) มิได้ขนานกับเส้นลองจิจูด (เส้นแวง) ทางภูมิศาสตร์ แต่โชคดีที่บริเวณประเทศไทยมีค่าความเบี่ยงเบน = 0 ดังนั้นจึงถือว่า ทิศเหนือแม่เหล็กเป็นทิศเหนือจริงได้
6.การแปรสัณฐานของแผ่นธรณี
ภาพแสดง การแยกออกจากกันของแผ่นธรณีภาค ภาคพื้นทวีป
ที่มา : http://www.chaiyatos.com/geo_lesson2.htm
แมกมาในชั้นฐานธรณีภาคมีทั้งอุณหภูมิและความดันสูง จึงเกิดการดันตัวขึ้นมาบนชั้นธรณีภาค ทำให้แผ่นธรณีภาค (Plate) เกิดการโก่งตัวขึ้น อันเนื่องจากแรงเค้น (Stress) กระทำต่อแผ่นธรณีภาค และจากสมบัติความแข็งเปาะของแร่ธาตุต่างๆ ซึ่งเป็นองค์ประกอบของแผ่นธรณีภาคทำให้แผ่นธรณีภาคเกิดความเครียด (Strain) ทนต่อแรงดันของแมกมาได้ระยะหนึ่ง ในที่สุดก็จะแตกออก ทำให้อุณหภูมิและความดันของแมกมาลดลง เพราะแมกมาถ่ายโอนความร้อนออกสู่บรรยากาศภายนอกได้อย่างเร็วและมากขึ้น เป็นผลให้แผ่นธรณีภาคบริเวณนั้นเกิดการทรุดตัวลงกลายเป็นหุบเขาทรุด
ภาพแสดง การแยกออกจากกันของแผ่นธรณีภาคใต้มหาสมุทร
ที่มา : http://www.chaiyatos.com/geo_lesson2.htm
ในระยะเวลาต่อมามีน้ำไหลมาสะสมกลายเป็นทะเลที่มีรอยแตกอยู่ใต้ทะเล ซึ่งต่อมารอยแตกนั้นก็จะเกิดเป็นรอยแยกจนกลายเป็นร่องลึก (Groove) มีสันขอบ (Ridge) และทำให้แมกมาในชั้นฐานธรณีภาคสามารถแทรกดันขึ้นมาตามรอยแยกแล้วเคลื่อนที่ม้วนตัวออกมาจากรอยแยกจะทำให้แผ่นธรณีภาคใต้มหาสมุทรเคลื่อนตัวแยกออกไปทั้งสองข้างของรอยแยก พื้นทะเลจะขยายกว้างออกไปทั้งสองด้าน เรียกกระบวนการนี้ว่า การขยายตัวของพื้นทะเล (Sea floor spreading) ส่วนบริเวณตรงกลางก็ปรากฏเป็นแนวเทือกเขากลางมหาสมุทร (Mid Oceanic Ridge)
ภาพแสดง การเคลื่อนที่ของแมกมาในชั้นฐานธรณีภาค
ที่มา : http://www.chaiyatos.com/geo_lesson2.htm
การเคลื่อนที่ของแมกมาในชั้นฐานธรณีภาคอันเนื่องมาจากการถ่ายโอนความร้อน ก่อให้เกิดการเคลื่อนที่เป็นวงจรการพาความร้อน และเนื่องจากแมกมาในชั้นฐานธรณีภาคมีลักษณะเป็นพลาสติกหยุ่น จึงทำให้แผ่นธรณีภาคด้านบนเคลื่อนที่ออกไปจากรอยแตก และมีการเสริมเนื้อขึ้นมาจากด้านล่าง ดังนั้นแผ่นธรณีภาคอีกด้านหนึ่งจึงมุดลงไป เป็นการสูญเสียเนื้อโลกไป เพื่อให้เกิดการสมดุลนั่นเอง การเคลื่อนที่ของแมกมาในชั้นฐานธรณีภาคทำให้ส่วนที่เป็นของแข็งในชั้นธรณีภาคเคลื่อนที่ไปด้วย เกิดเป็นการเคลื่อนที่ของแผ่นธรณีภาค
แผ่นธรณีภาค (Plate) เกิดจากการแตกร้าวของเปลือกโลก (Crust) ตั้งแต่บริเวณผิวโลกลึกลงไปจนสิ้นสุดชั้นธรณีภาค
7.แผ่นดินไหวและภูเขาไฟระเบิด
เป็นปรากฎการณ์ธรรมชาติ เกิดจากการเคลื่อนตัวโดยฉับพลันของเปลือกโลก ส่วนใหญ่ แผ่นดินไหวมักเกิดตรงบริเวณขอบ ของแผ่นเปลือกโลกเป็นแนวแผ่นดินไหวของโลก การเคลื่อนตัวดังกล่าว เกิดขึ้นเนื่องจากชั้นหินหลอมละลาย ที่อยู่ภายใต้เปลือกโลก ได้รับพลังงานความร้อนจากแกนโลก และลอยตัวผลักดันให้เปลือกโลกตอนบนตลอดเวลา ทำให้เปลือกโลกแต่ละชิ้นมีการเคลื่อนที่ในทิศทางต่าง ๆ กันพร้อมกับสะสมพลังงานไว้ภายใน บริเวณขอบของชิ้นเปลือกโลกจึงเป็นส่วนที่ชนกันเสียดสีกัน หรือแยกจากกัน หากบริเวณขอบของชิ้นเปลือกโลกใด ๆ ไม่ผ่านหรืออยู่ใกล้กับประเทศใดประเทศนั้น ก็จะมีความเสี่ยงต่อภัยแผ่นดินไหวสูง เช่น ประเทศญี่ปุ่น ประเทศฟิลิปปินส์ ประเทศอินโดนีเซีย นิวซีแลนด์ เป็นต้น นอกจากนั้นพลังที่สะสมในเปลือกโลก ถูกส่งผ่านไปยังเปลือกโลกพื้นของทวีป ตรงบริเวณรอยร้าวของหินใต้พื้นโลกหรือที่เรียกว่า "รอยเลื่อน" เมื่อระนาบ รอยร้าวที่ประกบกันอยู่ได้รับแรงอัดมาก ๆก็จะทำ ให้รอยเลื่อนมีการเคลื่อนตัวอย่างฉับพลันเกิดเป็น แผ่นดินไหวเช่นเดียวกัน แผ่นดินไหว ก่อให้เกิดความเสียหายร้ายแรงต่อชีวิต และทรัพย์สินของมนุษย์ได้
เป็นบริเวณกว้าง ไม่ว่าทางตรงหรือทางอ้อม สิ่งจำเป็นอย่างยิ่งสำหรับการเผชิญภัยแผ่นดินไหว คือการเตรียมพร้อมที่ดี ควรมีมาตรการ/จัดทำแผนในการป้องกันและบรรเทาภัยแผ่นดินไหวทั้งในระยะสั้นและระยะยาว เช่น การศึกษาวิจัยเกี่ยวกับธรรมชาติของแหล่งกำเนิดแผ่นดินไหว รอยเลื่อนต่าง ๆ ให้ความรู้ และข้อควรปฏิบัติเมื่อเกิดแผ่นดินไหวต่อประชาชน ให้มีการแบ่งเขตแผ่นดินไหวตามความเหมาะสมของความเสี่ยงภัย ออกกฎหมายให้อาคารสิ่งก่อสร้างต่าง ๆ สามารถรับแรงแผ่นดินไหวตามความเหมาะสมของแต่ละพื้นที่เสี่ยงภัย มีการวางแผนการจัดการที่ดี หากเกิดความเสียหายร้ายแรงหลังการเกิดแผ่นดินไหว เป็นต้น
แหล่งกำเนิดแผ่นดินไหว
- แนวแผ่นดินไหวของโลก ตรงบริเวณขอบของแผ่นเปลือกโลก ในกรณีของประเทศไทย แนว แผ่นดินไหวโลกที่ใกล้ ๆ ได้แก่ แนวในมหาสมุทรอินเดีย สุมาตรา และ ประเทศพม่า
- แนวรอยเลื่อนต่าง ๆ ในกรณีประเทศไทย ได้แก่ แนวรอยเลื่อนในประเทศเพื่อนบ้าน พม่า จีนตอนใต้ สาธารณรัฐประชาธิปไตยประชาชนลาว
- บริเวณที่มนุษย์มีกิจกรรมกระตุ้นให้เกิดแผ่นดินไหว เช่น เหมือง เขื่อน บ่อน้ำมัน เป็นต้น
แนวรอยเลื่อนภายในประเทศซึ่งส่วนใหญ่อยู่ในภาคเหนือ และภาคตะวันตก ที่น่าสังเกต คือ แนวรอยเลื่อนบางแห่งเท่านั้นมีความสัมพันธ์กับเกิดแผ่นดินไหว เช่น รอยเลื่อนแพร่ รอยเลื่อนแม่ทา รอยเลื่อนศรีสวัสดิ์ และ รอยเลื่อนระนอง เป็นต้น
สถิติการเกิดแผ่นดินไหวตามรอยเลื่อนบริเวณประเทศไทย 1. รอยเลื่อนเชียงแสน รอยเลื่อนนี้วางตัวในแนวตะวันออกเฉียงเหนือ ตอนบนสุดของประเทศ มี
ความยาวประมาณ 130 กิโลเมตร โดยเริ่มต้นจากแนวร่องน้ำแม่จันไปทางทิศตะวันออก ผ่านอำเภอแม่จัน แล้วตัดข้ามด้านใต้ของอำเภอเชียงแสนไปทางทิศตะวันออกเฉียงเหนือตามแนวลำน้ำเงิน ทางด้านเหนือของอำเภอเชียงของ แผ่นดินไหวขนาดใหญ่ที่สุดที่วัดได้ตามแนวรอยเลื่อนนี้ เกิดเมื่อวันที่ 1 กันยายน 2521 มี ขนาด 4.9 ริคเตอร์ ตั้งแต่ ปี พ.ศ. 2521 มีแผ่นดินไหวขนาดใหญ่กว่า 3
ริคเตอร์ เกิดตามแนว รอยเลื่อนนี้ 10 ครั้ง และ 3 ครั้งมีขนาดใหญ่กว่า 4.5 ริคเตอร์ แผ่นดินไหวทั้งหมดเป็นแผ่นดินไหว ที่เกิดในระดับตื้นกว่า 10 กิโลเมตร
2. รอยเลื่อนแพร่ รอยเลื่อนนี้อยู่ทางด้านตะวันออกของแอ่งแพร่ และวางตัวในแนวตะวันออกเฉียงเหนือ โดยเริ่มต้นจากด้านตะวันตกเฉียงใต้ของอำเภอ เด่นชัย ผ่านไปทางด้านตะวันออกของอำเภอสูงเม่น และจังหวัดแพร่ ไปจนถึงด้านตะวันออกเฉียงเหนือของอำเภอร้องกวาง รวมความยาวทั้งสิ้นประมาณ 115 กิโลเมตร มีแผ่นดินไหวขนาด 3-4 ริคเตอร์ เกิดตามแนวรอยเลื่อนนี้กว่า 20 ครั้ง ในรอบ 10 ปีที่ผ่านมา ส่วนแผ่น ดินไหวขนาด 3 ริคเตอร์ ซึ่งเกิดเมื่อวันที่ 10 กันยายน 2533 ที่ผ่านมา เกิดตามแนวรอยเลื่อน ซึ่งแยกจากรอยเลื่อนแพร่ไปทางทิศเหนือ
3. รอยเลื่อนแม่ทา รอยเลื่อนนี้มีแนวเป็นรูปโค้งตามแนวลำน้ำแม่วอง และแนวลำน้ำแม่ทาในเขตจังหวัดเชียงใหม่และลำพูน มีความยาวทั้งสิ้นประมาณ 55 กิโลเมตร จากการศึกษาของการไฟฟ้าฝ่ายผลิต (2523) พบว่า ในช่วงระยะเวลา 6 เดือนของการศึกษาในปี พ.ศ. 2521 มีแผ่นดินไหวขนาดเล็กเกิด ในระดับตื้นอยู่มากมายในบริเวณรอยเลื่อนนี้
4. รอยเลื่อนเถิน รอยเลื่อนเถินอยู่ทางทิศตะตกของรอยเลื่อนแพร่ โดยตั้งต้นจากด้านตะวันตกของอำเภอเถินไปทางตะวันออกเฉียงเหนือ ขนานกับรอยเลื่อนแพร่ไปทางด้านเหนือ ของอำเภอเถินไปทางตะวันออกเฉียงเหนือขนานกับรอยเลื่อนแพร่ ไปทางด้านเหนือของอำเภอวังชื้น และอำเภอลอง รวมความยาวทั้งหมดประมาณ 90 กิโลเมตร เคยมีรายงานการเกิดแผ่นดินไหวขนาด 3.7
ริคเตอร์ บนรอยเลื่อนนี้ เมื่อวันที่ 23 ธันวาคม 2521
5. รอยเลื่อนเมย-อุทัยธานี
รอยเลื่อนนี้วางตัวในแนวตะวันตกเฉียงเหนือ ตั้งต้นจากลำน้ำเมยชายเขตแดนพม่ามาต่อกับห้วยแม่ท้อ และลำน้ำปิงใต้จังหวัดตาก ต่อลงมาผ่านจังหวัดกำแพงเพชร และนครสวรรค์ จนถึงเขตจังหวัดอุทัยธานี รวมความยาวทั้งสิ้นกว่า 250 กิโลเมตร มีรายงานแผ่นดินไหวเกิดตามรอยเลื่อนนี้ 2 ครั้ง คือ เมื่อวันที่ 23 กันยายน 2476 ที่อำเภอแม่สอด จังหวัดตาก และเมื่อวันที่ 23 กุมภาพันธ์ 2518 ที่ อำเภอ ท่าสองยาง จังหวัดตาก แผ่นดินไหวครั้งหลังนี้มีขนาด 5.6 ริคเตอร์
6. รอยเลื่อนศรีสวัสดิ์ รอยเลื่อนนี้อยู่ทางด้านตะวันตก ของรอยเลื่อนเมย-อุทัยธานี โดยมีทิศทางเกือบขนานกับแนวของรอยเลื่อน อยู่ในร่องน้ำแม่กลองและแควใหญ่ ตลอดขึ้นไปจนถึงเขตแดนพม่า รวมความยาวทั้งหมดกว่า 500 กิโลเมตร ในช่วงระยะเวลา 10 ปี ที่ผ่านมามีรายงานแผ่นดินไหวขนาดเล็กหลายร้อยครั้ง ตามแนวรอยเลื่อนนี้ แผ่นดินไหวขนาดใหญ่ที่สุดที่วัดได้ในระหว่างนี้ เกิดเมื่อวันที่ 22 เมษายน 2526 มีขนาด 5.9 ริคเตอร์
7. รอยเลื่อนเจดีสามองค์
รอยเลื่อนนี้อยู่ในลำน้ำแควน้อยตลอดสาย และต่อไปจนถึงรอยเลื่อนสะแกง (Sakaing Fault) ในประเทศพม่า ความยาวของรอยเลื่อนช่วงที่อยู่ในประเทศไทยยาวกว่า 250 กิโลเมตร มีรายงานแผ่นดินไหวจากรอยเลื่อนนี้มากมายหลายพันครั้ง
8. รอยเลื่อนระนอง รอยเลื่อนระนองวางตัวตามแนวร่องน้ำของแม่น้ำกระบุรี มีความยาวทั้งสิ้นประมาณ 270 กิโลเมตร มีรายงานแผ่นดินไหวเมื่อวันที่ 30 กันยายน 2521 มีขนาด 5.6 ริคเตอร์
9. รอยเลื่อนคลองมะรุย
รอยเลื่อนนี้ตัดผ่านด้านตะวันออกของเกาะภูเก็ต เข้าไปในอ่าวพังงา และตามแนวคลองมะรุย คลองชะอุน และคลองพุมดวงทางทิศตะวันออกเฉียงเหนือ จนกระทั่งไปออกอ่าวบ้านดอน ระหว่างอำเภอพุนพินกับอำเภอท่าฉาง รวมความยาวทั้งสิ้นประมาณ 150 กิโลเมตร แผ่นดินไหวตามแนวรอยเลื่อนนี้ มีรายงาน เมื่อวันที่ 16 พฤษภาคม 2476 ที่จังหวัดพังงา และทางด้านตะวันตกเฉียงใต้ นอกฝั่งภูเก็ต เมื่อวันที่ 7 เมษายน 2519, วันที่ 17 สิงหาคม 2542 และวันที่ 29 สิงหาคม 2542
ขนาดของการเกิดแผ่นดินไหว
ขนาด (Magnitude) เป็นปริมาณที่มีความสัมพันธ์กับพลังงานที่พื้นโลก ปลด
ปล่อยออกมาในรูปของการสั่นสะเทือน คำนวณได้จากการตรวจวัดค่าความสูงของคลื่นแผ่นดินไหวที่ตรวจวัด ได้ด้วยเครื่องมือตรวจแผ่นดินไหว โดยเป็นค่าปริมาณที่บ่งชี้ขนาด ณ บริเวณศูนย์กลางแผ่นดินไหว มีหน่วยเป็น " ริคเตอร์"
ความรุนแรงแผ่นดินไหว (Intensity) แสดงถึงความรุนแรงของเหตุการณ์แผ่นดินไหวที่เกิดขึ้น วัด ได้จากปรากฎการณ์ที่เกิดขึ้น ขณะเกิด และหลังเกิดแผ่นดินไหว เช่น ความรู้สึกของผู้คน ลักษณะที่วัตถุหรือ อาคารเสียหายหรือสภาพภูมิประเทศที่เปลี่ยนแปลง เป็นต้น ในกรณีของประเทศไทยใช้ มาตราเมอร์แคลลี่ สำหรับเปรียบเทียบอันดับ ซึ่งมีทั้งหมด 12 อันดับ เรียงลำดับความรุนแรงแผ่นดินไหวจากน้อยไปมาก มาตราริคเตอร์
ขนาด ความสัมพันธ์ของขนาดโดยประมาณกับความสั่นสะเทือนใกล้ศูนย์กลาง
1-2.9 เกิดการสั่นไหวเล็กน้อย ผู้คนเริ่มมีความรู้สึกถึงการสั่นไหว บางครั้ง รู้สึกเวียน ศีรษะ
3-3.9 เกิดการสั่นไหวเล็กน้อย ผู้คนที่อยู่ในอาคารรู้สึกเหมือนรถไฟวิ่งผ่าน
4-4.9 เกิดการสั่นไหวปานกลาง ผู้ที่อาศัยอยู่ทั้งภายในอาคาร และนอกอาคาร รู้สึกถึงการ สั่นสะเทือน วัตถุห้อยแขวนแกว่งไกว
5-5.9 เกิดการสั่นไหวรุนแรงเป็นบริเวณกว้าง เครื่องเรือน และวัตถุมีการเคลื่อนที่
6-6.9 เกิดการสั่นไหวรุนแรงมาก อาคารเริ่มเสียหาย พังทลาย
7.0 ขึ้นไป เกิดการสั่นไหวร้ายแรง อาคาร สิ่งก่อสร้างมีความเสียหายอย่างมาก แผ่นดินแยก วัตถุที่อยู่บนพื้นถูกเหวี่ยงกระเด็น
มาตราเมอร์แคลลี
สถิติการเกิดแผ่นดินไหวในประเทศไทย
แผ่นดินไหวที่เกิดขึ้นในประเทศไทย ซึ่งตรวจวัดโดย กรมอุตุนิยม วิทยา มีขนาดอยู่ในระดับเล็กถึงปานกลาง (ไม่เกิน 6.0 ริคเตอร์) หากเกิดแผ่นดินไหวที่มีขนาดใหญ่พอก็ จะส่งแรงสั่นสะเทือนมายังประเทศไทย ซึ่งทำให้เกิดความเสียหายเล็กน้อยต่อสิ่งก่อสร้างใกล้ศูนย์กลาง โดยมีรายละเอียดดังนี้
1. แผ่นดินไหว เมื่อ 17 กุมภาพันธ์ 2518 ขนาด 5.6 ริคเตอร์ บริเวณ อ.ท่าสองยาง จ.ตาก
2. แผ่นดินไหว เมื่อ 15 เมษายน 2526 ขนาด 5.5 ริคเตอร์ บริเวณ อ.ศรีสวัสดิ์ จ.กาญจนบุรี
3. แผ่นดินไหว เมื่อ 22 เมษายน 2526 ขนาด 5.9 ริคเตอร์ บริเวณ อ.ศรีสวัสดิ์ จ.กาญจนบุรี
4. แผ่นดินไหว เมื่อ 22 เมษายน 2526 ขนาด 5.2 ริคเตอร์ บริเวณ อ.ศรีสวัสดิ์ จ.กาญจนบุรี
5. แผ่นดินไหว เมื่อ 11 กันยายน 2537 ขนาด 5.1 ริคเตอร์ บริเวณ อ.พาน จ.เชียงราย
6. แผ่นดินไหว เมื่อ 9 ธันวาคม 2538 ขนาด 5.1 ริคเตอร์ บริเวณ อ.ร้องกวาง จ.แพร่
7. แผ่นดินไหว เมื่อ 21 ธันวาคม 2538 ขนาด 5.2 ริคเตอร์ บริเวณ อ.พร้าว จ.เชียงใหม่
8. แผ่นดินไหว เมื่อ 22 ธันวาคม 2539 ขนาด 5.5 ริคเตอร์ บริเวณพรมแดนไทย-ลาว
การปฏิบัติเมื่อเกิดแผ่นดินไหว
-ก่อนการเกิดแผ่นดินไหว
1. ควรมีไฟฉายพร้อมถ่านไฟฉาย และกระเป๋ายาเตรียมไว้ในบ้าน และให้ทุกคน ทราบว่าอยู่ที่ไหน
2. ศึกษาการปฐมพยาบาลเบื้องต้น
3. ควรมีเครื่องมือดับเพลิงไว้ในบ้าน เช่น เครื่องดับเพลิง ถุงทราย เป็นต้น
4. ควรทราบตำแหน่งของวาล์วปิดน้ำ วาล์วปิดก๊าซ สะพานไฟฟ้า สำหรับตัดกระแสไฟฟ้า
5. อย่าวางสิ่งของหนักบนชั้น หรือหิ้งสูง ๆ เมื่อแผ่นดินไหวอาจตกลงมาเป็นอันตรายได้
6. ผูกเครื่องใช้หนัก ๆ ให้แน่นกับพื้นผนังบ้าน
7. ควรมีการวางแผนเรื่องจุดนัดหมาย ในกรณีที่ต้องพลัดพรากจากกัน เพื่อมารวมกันอีกครั้ง ในภายหลัง
8. สร้างอาคารบ้านเรือนให้เป็นไปตามกฎเกณฑ์ที่กำหนด สำหรับพื้นที่เสี่ยงภัยแผ่นดินไหว
-ขณะเกิดแผ่นดินไหว
1. อย่าตื่นตกใจ พยายามควบคุมสติอยู่อย่างสงบ ถ้าท่านอยู่ในบ้านก็ให้อยู่ในบ้าน ถ้าท่านอยู่นอกบ้านก็ให้อยู่นอกบ้าน เพราะส่วนใหญ่ได้รับบาดเจ็บเพราะวิ่งเข้าออกจากบ้าน
2. ถ้าอยู่ในบ้านให้ยืนหรือหมอบอยู่ในส่วนของบ้านที่มีโครงสร้างแข็งแรง ที่สามารถรับน้ำหนัก ได้มาก และให้อยู่ห่างจากประตู ระเบียง และหน้าต่าง
3. หากอยู่ในอาคารสูง ควรตั้งสติให้มั่น และรีบออกจากอาคารโดยเร็ว หนีให้ห่างจากสิ่งที่จะล้มทับได้
4. ถ้าอยู่ในที่โล่งแจ้ง ให้อยู่ห่างจากเสาไฟฟ้า และสิ่งห้อยแขวนต่าง ๆ ที่ปลอดภัยภายนอกคือที่โล่งแจ้ง
5. อย่าใช้ เทียน ไม้ขีดไฟ หรือสิ่งที่ทำให้เกิดเปลวหรือประกายไฟ เพราะอาจมีแก๊สรั่วอยู่บริเวณนั้น
6. ถ้าท่านกำลังขับรถให้หยุดรถและอยู่ภายในรถ จนกระทั่งการสั่นสะเทือนจะหยุด
7. ห้ามใช้ลิฟท์โดยเด็ดขาดขณะเกิดแผ่นดินไหว
8. หากอยู่ชายหาดให้อยู่ห่างจากชายฝั่ง เพราะอาจเกิดคลื่นขนาดใหญ่ซัดเข้าหาฝั่ง
-หลังเกิดแผ่นดินไหว
1. ควรตรวจตัวเองและคนข้างเคียงว่าได้รับบาดเจ็บหรือไม่ ให้ทำการปฐมพยาบาลขั้นต้นก่อน
2. ควรรีบออกจากอาคารที่เสียหายทันที เพราะหากเกิดแผ่นดินไหวตามมาอาคารอาจพังทลายได้
3. ใส่รองเท้าหุ้มส้นเสมอ เพราะอาจมีเศษแก้ว หรือวัสดุแหลมคมอื่น ๆ และสิ่งหักพังแทง
4. ตรวจสายไฟ ท่อน้ำ ท่อแก๊ส ถ้าแก๊สรั่วให้ปิดวาล์วถังแก๊ส ยกสะพานไฟ อย่าจุดไม้ขีดไฟ หรือก่อไฟจนกว่าจะแน่ใจว่าไม่มีแก๊สรั่ว
5. ตรวจสอบว่า แก๊สรั่ว ด้วยการดมกลิ่นเท่านั้น ถ้าได้กลิ่นให้เปิดประตูหน้าต่าง
ทุกบาน
6. ให้ออกจากบริเวณที่สายไฟขาด และวัสดุสายไฟพาดถึง
7. เปิดวิทยุฟังคำแนะนำฉุกเฉิน อย่าใช้โทรศัพท์ นอกจากจำเป็นจริง ๆ
8. สำรวจดูความเสียหายของท่อส้วม และท่อน้ำทิ้งก่อนใช้
9. อย่าเป็นไทยมุงหรือเข้าไปในเขตที่มีความเสียหายสูง หรืออาคารพัง
10. อย่าแพร่ข่าวลือ
ภูเขาไฟระเบิด
ภูเขาไฟระเบิด เป็นภัยพิบัติทางธรรมชาติที่ร้ายแรงอย่างหนึ่ง การระเบิดของภูเขาไฟนั้นแสดงให้เห้นว่าใต้ผิวโลกของเราลงไประดับหนึ่ง มีความร้อนสะสมอยู่มากโดยเฉพาะที่เรียกว่า"จุดร้อน" ณ บริเวณนี้มีหินหลอมละลายเรียกว่า แมกมา และเมื่อมันถูกพ่นขึ้นมาตามรอยแตกหรือปล่องภูเขาไฟ เราเรียกว่า ลาวา
สาเหตุของการเกิดภูเขาไฟระเบิด
กระบวนการระเบิดของภูเขานั้นยังไม่เป็นที่เข้าใจกระจ่างชัดนัก นักธรณีวิทยาคาดว่ามีการสะสมของความร้อนอย่างมากบริเวณนั้น ทำให้มีแมกมา ไอน้ำ และแก๊ส สะสมตัวอยู่มากขึ้นเรื่อยๆ ซึ่งก่อให้เกิดความดัน ความร้อนสูง เมื่อถึงจุดหนึ่งมันจะระเบิดออกมา อัตราความรุนแรงของการระเบิด ขึ้นอยู่กับความรุนแรงของการระเบิด รวมทั้งขึ้นอยู่กับความดันของไอ และความหนืดของลาวา ถ้าลาวาข้นมากๆ อัตราการรุนแรงของการระเบิดจะรุนแรงมากตามไปด้วย เวลาภูเขาไฟระเบิด มิใช่มีแต่เฉพาะลาวาที่ไหลออกมาเท่านั้น ยังมีแก๊สไอน้ำ ฝุ่นผงเถ้าถ่านต่างๆ ออกมาด้วย มองเป็นกลุ่มควันม้วนลงมา พวกไอน้ำจะควบแน่นกลายเป็นน้ำ นำเอาฝุ่นละอองเถ้าต่างๆ ที่ตกลงมาด้วยกัน ไหลบ่ากลายเป็นโคลนท่วมในบริเวณเชิงเขาต่ำลงไป ยิ่งถ้าภูเขาไฟนั้นมีหิมะคลุมอยู่ มันจะละลายหิมะ นำโคลนมาเป็นจำนวนมากได้ เช่น ในกรณีของภัยพิบัติที่เกิดในประเทศโคลัมเบียเมื่อไม่นานนี้ แหล่งที่มา:คณาจารย์คณะวิทยาศาสตร์.สารานุกรมวิทยาศาสตร์.2534.
สิ่งที่ได้จากการปะทุของภูเขาไฟ
หลายคนเชื่อว่าลาวาเป็นวัตถุชิ้นแรกที่ถูกปล่อยออกมาจากภูเขาไฟซึ่งนั่นไม่ เป็นความจริงเสมอไป ทั้งนี้ในระยะแรกอาจพ่นเอาเศษหินขนาดใหญ่ออกมาจำนวนมากเรียกว่า"ลาวา บอมบ์"(Lava bomb)ส่วนเถ้าถ่านและ ฝุ่นละอองเกิดขึ้นต่อมาอย่างปกตินอกจากนั้นการเกิดระเบิดของภูเขาไฟยังปล่อย เอาก๊าซออกมาอีกด้วยดังจะกล่าวในรายละเอียด ตามลำดับดังนี้
1.ของเหลว
เนื่องด้วยลาวาที่มีปริมาณซิลิกาต่ำหรือลาวาที่มีองค์ประกอบเป็นบะซอลต์ปกติ จะมีความเหลวมากและไหลเป็นชั้นบางๆแผ่เป็นแผ่นกว้างเหมือนลิ้นตัวอย่างบน เกาะฮาวาย ลาวาจะไหลออกมาด้วยความเร็ว 30 km./h บนพื้นที่ที่ชันมาก อย่างไรก็ตามความเร็วแบบนี้เกิดขึ้นได้น้อยมาก โดยปกติพบว่ามีความเร็ว 10 - 300 m./h ในทางกลับกันการเคลื่อนที่ของลาวาที่มีซิลิกาสูงจะช้ากว่า เมื่อลาวาบะซอลต์ของการปะทุแบบฮาวายเอียนแข็งตัวมันจะมีผิวเรียบบางทีเป็น คลื่น(Wrinkle)ในขณะที่ลาวาด้านในใต้พื้นผิวซึ่งยังหลอมอยู่จะเคลื่อนที่ต่อ ไป ลักษณะนี้เรียกว่า "การไหลแบบ ปาฮอยฮอย (Pahoehoe flow)" ซึ่งมีลักษณะคล้ายกับริ้วเชือกบิดลาวาบะซอลตืทั่วๆไปจากแหล่งอื่นมักมีผิว ขรุขระ เป็นแท่ง ขอบไม่เรียบแหลมคมหรือมีหนามยื่นออกมาเรียกว่า"อาอา(Aa)"ซึ่งเกิดจากลาวา ประเภทนี้เช่นกันอาอาที่กำลังไหลออกมาจะเย็นและหนาขึ้นอยู่กับความชันของ ภูมิประเทศที่มันไหลมามีความเร็วของการไหลประมาณ 5-50m./h นอกจากนั้นก๊าซที่ออกมาจะทำให้ผิวของลาวาที่เย็นแตกออกและให้รูหรือช่องว่าง ขนาดเล็ก ที่มีปากรูเป็นหนามแหลมคมเมื่อลาวาแข็งตัวแล้ว
2.ก๊าซ
ก๊าซละลายอยู่ในหินหนืดในปริมาณต่างๆกัน และอยู่ได้เพราะความดันของมวลหินโดยรอบเปรียบเหมือนคาร์บอนไดออกไซด์ที่อยู่ ในเครื่องดื่มซึ่งเมื่อความดันลดลงก๊าซ ก็เริ่มหนีออกมาเป็นฟองการศึกษาสภาพจริงจากการระเบิดของภูเขาไฟเป็นสิ่งที่ ยุ่งยากและอันตรายมากดังนั้นนักธรณีวิทยาจึงประมาณการ ปริมาณก๊าซที่ขึ้นมาจากก๊าซเริ่มต้น ที่ละลายอยู่ในหินหนืดไม่ได้เชื่อกันว่าหินหนืดส่วนใหญ่มีก๊าซละลายอยู่ ประมาณ5%ของน้ำหนักทั้งหมดและก๊าซที่ออกมามีมากกว่า1000ตันต่อวัน องค์ประกอบของก๊าซ ก็เป็นสิ่งที่นักวิทยาศาสตร์สนใจมากเช่นกันทั้งนี้เพราะปรากฏการณ์เหล่านี้ เป็นแหล่งกำเนิดของมหาสมุทรและบรรยากาศของโลกการวิเคราะห์ตัวอย่างที่เก็บ จากการระเบิดของ ภูเขาไฟที่ฮาวายชี้ให้เห็นว่าก๊าซที่ถูกปล่อยออกมาประกอบด้วยไอน้ำ ประมาณ70%คาร์บอนไดออกไซด์15%สารประกอบไนโตรเจนและซัลเฟอร์อย่างละ5%ก๊าซ อื่นๆ ที่มีปริมาณน้อยกว่าได้แก่คลอรีนไฮโดรเจนและอาร์กอนสารประกอบซัลเฟอร์จะ ทดสอบได้ง่ายโดยกลิ่นฉุนของมันซึ่งอาจกลายเป็นกรดซัลฟิวริกและมีอันตราย เมื่อได้สูดดม เข้าไปในปอด
3. ของแข็ง
หินอัคนีพุ โดยทั่วไปพบในรูป ลาวาหลาก (lava flow) ตามธรรมชาติคล้ายแผ่นหินแบน
อาจแผ่ปกคลุมได้หลายร้อยตารางกิโลเมตร และลึกเกือบกิโลเมตร ลาวาหลากเกิดร่วมกับภูเขาไฟและส่วนอื่นได้ไหลขึ้นมาตามรอยแตก มักแสดง แนวแตกเสาเหลี่ยม (columnar joint) และยังมี
3. ของแข็ง
หินอัคนีพุ โดยทั่วไปพบในรูป ลาวาหลาก (lava flow) ตามธรรมชาติคล้ายแผ่นหินแบน
อาจแผ่ปกคลุมได้หลายร้อยตารางกิโลเมตร และลึกเกือบกิโลเมตร ลาวาหลากเกิดร่วมกับภูเขาไฟและส่วนอื่นได้ไหลขึ้นมาตามรอยแตก มักแสดง แนวแตกเสาเหลี่ยม (columnar joint) และยังมี
ก้อนขรุขระของตะกรันภูเขาไฟ นอกจากนี้วัสดุแข็งหลากหลาย ซึ่งอาจพ่นมาจากภูเขาไฟปะทุระเบิดและสสารนี้อาจมีขนาดตั้งแต่ฝุ่นละเอียดมากไปจนถึงก้อนหินมหึมาหนักหลายตัน หากของแข็งเหล่านี้แข็งตัวขึ้นเป็นหิน เรียกว่า ตะกอนภูเขาไฟ (pyroclastic) และหากอนุภาคลาวาปลิวว่อนในอากาศ จับตัวกันขึ้นเป็น เถ้าธุลีภูเขาไฟ (volcanic ash) ฝุ่นภูเขาไฟ จนถึงก้อนวัสดุร่วน เรียกว่า ชิ้นส่วนภูเขาไฟ (tephra) ซึ่งลาวาแข็งได้หมุนควงแหวกอากาศ มีลักษณะวัตถุทรงกลมหรือยาวรี่คล้ายลูกสาลี ขนาดใหญ่กว่า 64 มม. เรียกว่า บอมบ์ภูเขาไฟ (volcanic bomb) พบกระจัดกระจายตามเชิงเขาในภาคอีสานตอนใต้ของประเทศไทย เช่น เขาพนมรุ้ง เขากระโดง ภูอังคาร จังหวัดบุรีรัมย์ และหากมีลักษณะสะเก็ดเหลี่ยม เรียกว่า บล็อกภูเขาไฟ (volcanic block) หากมีขนาดประมาณ 2-64 มม. เรียกว่า มูลภูเขาไฟ (lapilli) (ภาพ ข) และเป็นเนื้อแก้วชนิดด่าง เรียกว่า กรวดภูเขาไฟ (volcanic cinder)
โทษของภูเขาไฟระเบิด ทำให้เกิด
1. แรงสั่นสะเทือน มีทั้งการเกิดแผ่นดินไหวเตือน แผ่นดินไหวจริง และแผ่นดินไหวติดตาม ถ้าประชาชนไปตั้งถิ่นฐานอยู่ในเชิงภูเขาไฟอาจหนีไม่ทันเกิดความสูญเสียแก่ ชีวิตและทรัพย์สิน
2. การเคลื่อนที่ของลาวา อาจไหลออกมาจากปากปล่องภูเขาไฟเคลื่อนที่รวดเร็วถึง 50 กิโลเมตรต่อชั่วโมง มนุษย์และสัตว์อาจหนีภัยไม่ทันเกิดความสูญเสียอย่างใหญ่หลวง
3. เกิดฝุ่นภูเขาไฟ เถ้า มูล บอมบ์ภูเขาไฟ ระเบิดขึ้นสู่บรรยากาศ ครอบคลุมอาณาบริเวณใกล้ภูเขาไฟ และลมอาจพัดพาไปไกลจากแหล่งภูเขาไฟระเบิดหลายพันกิโลเมตร ภูเขาไฟพินาตูโบระเบิดที่เกาะลูซอนประเทศฟิลิปปินส์ ฝุ่นภูเขาไฟยังมาตกทางจังหวัดภาคใต้ของประเทศไทย เช่น จังหวัดสงขลา นราธิวาส และปัตตานี เกิดมลภาวะทางอากาศ และแหล่งน้ำกินน้ำใช้ของประชาชน รวมทั้งฝุ่นภูเขาไฟได้ขึ้นไปถึงบรรยากาศชั้นสตราโตสเฟียร์ ใช้เวลานานหลายปี ฝุ่นเหล่านั้นถึงจะตกลงบนพื้นโลกจนหมด
4. เกิดคลื่นซึนามิ ขณะเกิดภูเขาไประเบิด โดยเฉพาะภูเขาไฟใต้ท้องมหาสมุทร คลื่นนี้จะโถมเข้าหาฝั่งสูงขนาดตึก 3 ชั้นขึ้นไป กวาดทุกสิ่งทั้งผู้คนและสิ่งก่อสร้างลงสู่ทะเล เป็นที่น่าหวาดกลัวยิ่งนัก
5. หลังจากภูเขาไฟระเบิด มีฝุ่นเถ้าภูเขาไฟตกทับถมอยู่ใกล้ภูเขาไฟ เมื่อฝนตกหนัก อาจจะเกิดน้ำท่วมและโคลนถล่มตามมาจากฝุ่นและเถ้าภูเขาไฟเหล่านั้น
ประโยชน์ของภูเขาไฟระเบิด
1. การระเบิดของภูเขาไฟช่วยปรับระดับของเปลือกโลกให้อยู่ในภาวะสมดุล
2. การเคลื่อนที่ของลาวาจากการระเบิดของภูเขาไฟ ทำให้หินอัคนีและหินชั้นใต้ที่ลาวาไหลผ่านเกิดการแปรสภาพ เช่น หินแปรที่แข็งแกร่งขึ้น
3. แหล่งภูเขาไฟระเบิด ทำให้เกิดแหล่งแร่ที่สำคัญขึ้น เช่น เพชร เหล็ก และธาตุอื่นๆ อีกมาก
4. แหล่งภูเขาไฟจะเป็นแหล่งดินดีเหมาะแก่การเพาะปลูก เช่น ดินที่อำเภอท่าใหม่ จังหวัดจันทบุรี เป็นต้น
5. แหล่งภูเขาไฟ เป็นแหล่งท่องเที่ยวที่สำคัญ เช่น อุทยานแห่งชาติฮาวาย ในอเมริกา หรือแหล่งภูกระโดง ภูอังคาร ในจังหวัดบุรีรัมย์ของไทย เป็นต้น
6. ฝุ่น เถ้าภูเขาไฟที่ล่องลอยอยู่ในอากาศชั้นสตราโตสเฟียร์ ทำให้บรรยากาศโลกเย็นลง ปรับระดับอุณหภูมิของบรรยากาศชั้นโทรโพสเฟียร์ของโลกที่กำลังร้อนขึ้น แก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ หรือการเกิดปฏิกิริยาเรือนกระจกและการเปลี่ยนแปลงของกระแสน้ำแอลนิโน ที่ทำให้อุณหภูมิในบรรยากาศของโลกสูงขึ้นนั้นลดต่ำลง
11 เรื่องราวน่ารู้เกี่ยวกับภูเขาไฟไว้ดังนี้
1. หินพัมมิสของภูเขาไฟ เป็นหินชนิดเดียวที่สามารถลอยน้ำได้ โดยหินพัมมิสจะมีสีเทา และเต็มไปด้วยรูพรุน ซึ่งเกิดจากก๊าซร้อนไหลผ่าน ในขณะที่หินกำลังเย็นตัวลง
2. ภูเขาไฟที่อันตรายที่สุด เรียกว่า Super Volcanoes หรือ ภูเขาไฟยักษ์ โดยการระเบิดของภูเขาไฟยักษ์นี้ สามารถทำให้เกิดฝนเพลิงไหลไปทั่วอาณาเขตพันไมล์รอบ ๆ ภูเขาไฟได้ และยังส่งผลให้ภูมิอากาศเปลี่ยนแปลงไปทั่วโลก เช่น ทำให้อากาศมีอุณหภูมิต่ำลง จากการที่เถ้าภูเขาไฟฟุ้งกระจายออกมาปกคลุมชั้นบรรยากาศ ซึ่งกรณีเช่นนี้เป็นแสน ๆ ปีถึงจะปรากฎสักครั้ง แต่อย่างไรก็ตาม นักวิทยาศาสตร์ได้ระบุว่า ภูเขาไฟในอุทยานแห่งชาติเยลโล สโตน ประเทศสหรัฐอเมริกา มีแนวโน้มจะปะทุในอีกไม่นานนี้
3. การระเบิดของภูเขาแทมโบรา (Mount Tambora) บนเกาะซัมบาวา (Sumbawa) ในประเทศอินโดนีเซีย เมื่อวันที่ 12 เมษายน ค.ศ.1815 (พ.ศ.2358) เป็นการระเบิดของภูเขาไฟครั้งรุนแรงที่สุดในโลก โดยคร่าชีวิตผู้คนไปเกือบ 1 แสนคน ซึ่งตามรายงานของ U.S. Geological Survey ระบุไว้ว่า ประเทศอินโดนีเซียนั้น เป็นประเทศที่มีเคยเกิดภูเขาไฟระเบิดมากที่สุดในประวัติศาสตร์ คือทั้งหมดรวม 76 ครั้ง
4. ส่วนใหญ่แล้วภูเขาไฟมักเกิดขึ้นบริเวณใกล้กับรอยต่อของแผ่นเปลือกโลก และแผ่นทวีป แต่ก็ยังมีภูเขาไฟอีกประเภท ที่เกิดขึ้นจากแมกมาไหลลงไปรวมตัวกันใต้พื้นโลก ซึ่งเรียกว่า "Hot Spot" เช่น ภูเขาไฟยักษ์ในอุทยานแห่งชาติเยลโล สโตน ประเทศสหรัฐอเมริกา
5. ประเทศไอซ์แลนด์ เป็นประเทศที่ได้ชื่อว่า ดินแดนแห่งไฟและน้ำแข็ง เพราะด้วยสภาพภูมิศาสตร์ของประเทศที่ตั้งอยู่บนส่วนยอดของแนวสันภูเขาไฟ ที่จมอยู่กลางมหาสมุทรแอตแลนติก และล่าสุดก็ได้เกิดการระเบิดของภูเขาไฟเอยาฟจาลาโยคูลล์ (Eyjafjallajokull) ขึ้น ซึ่งความรุนแรงของการระเบิดครั้งนี้ เทียบเท่าได้กับการระเบิดของภูเขาไฟสแคปตาร์ (Mount Skaptar) ในปี ค.ศ.1783 (พ.ศ.2326) ที่ได้ทำลายพื้นที่ทำการเกษตร และพื้นที่การทำประมงของประเทศไอซ์แลนด์ไปเป็นจำนวนมาก นอกจากนี้ยังเป็นสาเหตุให้เกิดภาวะข้าวยากหมากแพง จนคร่าชีวิตชาวไอซ์แลนด์ไปถึง 1 ใน 5 ของประเทศ
6. หน่วยสำรวจธรณีวิทยาของสหรัฐอเมริกา ระบุว่า การระเบิดของภูเขาไฟพินาตูโบ (Pinatubo) ในประเทศฟิลิปปินส์ เมื่อปี ค.ศ.1991 (พ.ศ.2534) ถือเป็นการระเบิดของภูเขาไฟครั้งที่เลวร้ายที่สุด เพราะได้ปลดปล่อยก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ออกมาสู่ชั้นบรรยากาศของโลกมากถึง 22 ล้านตัน ซึ่งทำให้อุณหภูมิเฉลี่ยของโลกลดลงอย่างน้อย 0.5 องศาเซลเซียส
7. ภูเขาไฟสามารถขยายขนาดได้ เพราะมีการสะสมของลาวา และเถ้าถ่านจากภูเขาไฟ ที่ทำให้ผิวของภูเขาไฟหนาและสูงขึ้น และนี่ก็คือลักษณะการเกิดของภูเขาแบบหนึ่งนั่นเอง
8. ภูเขาไฟสามารถดับสูญได้ ถ้านักวิทยาศาสตร์คาดการณ์ว่า ภูเขาไฟลูกนั้นจะไม่สามารถปะทุขึ้นมาได้อีก ก็จะถูกกำหนดให้เป็นภูเขาไฟที่ดับสนิทแล้ว แต่หากเป็นภูเขาไฟที่ยังไม่มีการเคลื่อนไหวใด ๆ ในตอนนี้ แต่ยังมีแนวโน้มที่จะปะทุขึ้นมาได้อีกในอนาคต จะเรียกว่า ภูเขาไฟที่สงบนิ่งอยู่
9. ภูเขาไฟที่มีการระเบิดอย่างรุนแรง สามารถทำให้ปากปล่องภูเขาไฟพังทลายลงได้ จนเกิดเป็นหลุมรูปชามขนาดใหญ่ ซึ่งเรียกว่า แคลเดร่า (Caldera)
10. ภูเขาเมานา โลอา (Mauna Loa) ในฮาวาย ประเทศสหรัฐอเมริกา เป็นภูเขาไฟที่ใหญ่ที่สุดในโลก โดยมีความสูงถึง 13,000 ฟุตจากระดับน้ำทะเล ทั้งนี้เกาะฮาวายถือเป็นเกาะที่เกิดจากการรวมตัวกันของภูเขาไฟถึง 5 ลูก
11. ภูเขาไฟสามารถทำให้ดวงอาทิตย์ที่กำลังลับขอบฟ้า มีหลากหลายสีสัน อย่างเช่น การระเบิดของภูเขาไฟคาซาโตชิ (Kasatochi) ในอลาสกา เมื่อปี ค.ศ 2008 (พ.ศ.2551) คนทั่วโลกต่างให้ความสนใจกับแสงสีส้มในยามดวงอาทิตย์ตก และมีเลื่อมปะการังหลากสีสะท้อนออกมาที่ดูแปลกตา
1. หินพัมมิสของภูเขาไฟ เป็นหินชนิดเดียวที่สามารถลอยน้ำได้ โดยหินพัมมิสจะมีสีเทา และเต็มไปด้วยรูพรุน ซึ่งเกิดจากก๊าซร้อนไหลผ่าน ในขณะที่หินกำลังเย็นตัวลง
2. ภูเขาไฟที่อันตรายที่สุด เรียกว่า Super Volcanoes หรือ ภูเขาไฟยักษ์ โดยการระเบิดของภูเขาไฟยักษ์นี้ สามารถทำให้เกิดฝนเพลิงไหลไปทั่วอาณาเขตพันไมล์รอบ ๆ ภูเขาไฟได้ และยังส่งผลให้ภูมิอากาศเปลี่ยนแปลงไปทั่วโลก เช่น ทำให้อากาศมีอุณหภูมิต่ำลง จากการที่เถ้าภูเขาไฟฟุ้งกระจายออกมาปกคลุมชั้นบรรยากาศ ซึ่งกรณีเช่นนี้เป็นแสน ๆ ปีถึงจะปรากฎสักครั้ง แต่อย่างไรก็ตาม นักวิทยาศาสตร์ได้ระบุว่า ภูเขาไฟในอุทยานแห่งชาติเยลโล สโตน ประเทศสหรัฐอเมริกา มีแนวโน้มจะปะทุในอีกไม่นานนี้
3. การระเบิดของภูเขาแทมโบรา (Mount Tambora) บนเกาะซัมบาวา (Sumbawa) ในประเทศอินโดนีเซีย เมื่อวันที่ 12 เมษายน ค.ศ.1815 (พ.ศ.2358) เป็นการระเบิดของภูเขาไฟครั้งรุนแรงที่สุดในโลก โดยคร่าชีวิตผู้คนไปเกือบ 1 แสนคน ซึ่งตามรายงานของ U.S. Geological Survey ระบุไว้ว่า ประเทศอินโดนีเซียนั้น เป็นประเทศที่มีเคยเกิดภูเขาไฟระเบิดมากที่สุดในประวัติศาสตร์ คือทั้งหมดรวม 76 ครั้ง
4. ส่วนใหญ่แล้วภูเขาไฟมักเกิดขึ้นบริเวณใกล้กับรอยต่อของแผ่นเปลือกโลก และแผ่นทวีป แต่ก็ยังมีภูเขาไฟอีกประเภท ที่เกิดขึ้นจากแมกมาไหลลงไปรวมตัวกันใต้พื้นโลก ซึ่งเรียกว่า "Hot Spot" เช่น ภูเขาไฟยักษ์ในอุทยานแห่งชาติเยลโล สโตน ประเทศสหรัฐอเมริกา
5. ประเทศไอซ์แลนด์ เป็นประเทศที่ได้ชื่อว่า ดินแดนแห่งไฟและน้ำแข็ง เพราะด้วยสภาพภูมิศาสตร์ของประเทศที่ตั้งอยู่บนส่วนยอดของแนวสันภูเขาไฟ ที่จมอยู่กลางมหาสมุทรแอตแลนติก และล่าสุดก็ได้เกิดการระเบิดของภูเขาไฟเอยาฟจาลาโยคูลล์ (Eyjafjallajokull) ขึ้น ซึ่งความรุนแรงของการระเบิดครั้งนี้ เทียบเท่าได้กับการระเบิดของภูเขาไฟสแคปตาร์ (Mount Skaptar) ในปี ค.ศ.1783 (พ.ศ.2326) ที่ได้ทำลายพื้นที่ทำการเกษตร และพื้นที่การทำประมงของประเทศไอซ์แลนด์ไปเป็นจำนวนมาก นอกจากนี้ยังเป็นสาเหตุให้เกิดภาวะข้าวยากหมากแพง จนคร่าชีวิตชาวไอซ์แลนด์ไปถึง 1 ใน 5 ของประเทศ
6. หน่วยสำรวจธรณีวิทยาของสหรัฐอเมริกา ระบุว่า การระเบิดของภูเขาไฟพินาตูโบ (Pinatubo) ในประเทศฟิลิปปินส์ เมื่อปี ค.ศ.1991 (พ.ศ.2534) ถือเป็นการระเบิดของภูเขาไฟครั้งที่เลวร้ายที่สุด เพราะได้ปลดปล่อยก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ออกมาสู่ชั้นบรรยากาศของโลกมากถึง 22 ล้านตัน ซึ่งทำให้อุณหภูมิเฉลี่ยของโลกลดลงอย่างน้อย 0.5 องศาเซลเซียส
7. ภูเขาไฟสามารถขยายขนาดได้ เพราะมีการสะสมของลาวา และเถ้าถ่านจากภูเขาไฟ ที่ทำให้ผิวของภูเขาไฟหนาและสูงขึ้น และนี่ก็คือลักษณะการเกิดของภูเขาแบบหนึ่งนั่นเอง
8. ภูเขาไฟสามารถดับสูญได้ ถ้านักวิทยาศาสตร์คาดการณ์ว่า ภูเขาไฟลูกนั้นจะไม่สามารถปะทุขึ้นมาได้อีก ก็จะถูกกำหนดให้เป็นภูเขาไฟที่ดับสนิทแล้ว แต่หากเป็นภูเขาไฟที่ยังไม่มีการเคลื่อนไหวใด ๆ ในตอนนี้ แต่ยังมีแนวโน้มที่จะปะทุขึ้นมาได้อีกในอนาคต จะเรียกว่า ภูเขาไฟที่สงบนิ่งอยู่
9. ภูเขาไฟที่มีการระเบิดอย่างรุนแรง สามารถทำให้ปากปล่องภูเขาไฟพังทลายลงได้ จนเกิดเป็นหลุมรูปชามขนาดใหญ่ ซึ่งเรียกว่า แคลเดร่า (Caldera)
10. ภูเขาเมานา โลอา (Mauna Loa) ในฮาวาย ประเทศสหรัฐอเมริกา เป็นภูเขาไฟที่ใหญ่ที่สุดในโลก โดยมีความสูงถึง 13,000 ฟุตจากระดับน้ำทะเล ทั้งนี้เกาะฮาวายถือเป็นเกาะที่เกิดจากการรวมตัวกันของภูเขาไฟถึง 5 ลูก
11. ภูเขาไฟสามารถทำให้ดวงอาทิตย์ที่กำลังลับขอบฟ้า มีหลากหลายสีสัน อย่างเช่น การระเบิดของภูเขาไฟคาซาโตชิ (Kasatochi) ในอลาสกา เมื่อปี ค.ศ 2008 (พ.ศ.2551) คนทั่วโลกต่างให้ความสนใจกับแสงสีส้มในยามดวงอาทิตย์ตก และมีเลื่อมปะการังหลากสีสะท้อนออกมาที่ดูแปลกตา
8.ธรณีประวัติ
ธรณีประวัติ คือ ประวัติศาสตร์ทางธรณีของโลก ที่จะบอกเล่าความเป็นมา และ สภาพเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นในอดีต ไม่ว่าจะเป็นการเปลี่ยนแปลงทางภูมิศาสตร์ ตลอดจนวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิต
ข้อมูลทางธรณีวืทยา เป็น ข้อมูลที่ใช้สำหรับศึกษาธรณีประวัติ ได้แก่...
1) อายุทางธรณีวิทยา
2) ซากดึกดำบรรพ์
3) โครงสร้างและการลำดับชั้นหิน
อายุทางธรณี แบ่งออกเป็น 2 แบบ คือ...
1) อายุเทียบสำพันธ์ หรือ อายุเปรียบเทียบ
เป็นอายุหินในเชิงเปลียบเทียบ
การหาอายุหินโดยวิธีนี้ จะบอกได้เพียงช่วงอายุโดยประมาณของหิน หรือ บอกได้ว่าหินชุดใดมีอายุมากหรือน้อยกว่ากันเท่านั้น
อายุเปรียบเทียบหาโดยอาศัยข้อมูลจาก..
-ซากดึกดำบรรพ์ที่ทราบอายุ
-ลักษณะการลำดับของหินชนิดต่างๆ
-ลักษณะโครงสร้างทางธรณีวืทยาของหิน
...แล้วนำมาเปรียบเทียบกับ ช่วงเวลาธรณีวิทยส ที่เรียกว่า ธรณีกาล
ก็จะสามารถบอกอายุของหินที่เราศึกษาได้ ว่า เป็นหินยุคไหน หรือ ช่วงอายุของหินเป็นเท่าใด
อายุสัมบูรณ์
อายุสัมบูรณ์ (Absolute age) เป็นอายุของหินที่สามารถหาได้จากธาตุไอโซโทป ที่ประกอบอยู่ในหิน และบอกอายุเป็นตัวเลขได้ การหาอายุสัมบูรณ์ใช้วิธีคำนวณจากครึ่งชีวิตของธาตุกัมมันตรังสีที่มีอยู่ใน หิน หรือซากดึกดำบรรพ์ที่ต้องการศึกษาธาตุกัมมันตรังสีที่นิยมนำมาหาอายุสัมบูรณ์ได้แก่ ธาตุคาร์บอน-14 ธาตุโพแทสเซียม-40 ธาตุเรเดียม-226 และธาตุยูเรเนียม-238 เป็นต้น
ซากดึกดำบรรพ์
ซากดึกดำบรรพ์ หรือบรรพชีวิน หรือ ฟอสซิล (fossil) คำว่า ฟอสซิล มีความหมายเดิมว่า เป็นของแปลกที่ขุดขึ้นมาได้จากพื้นดิน แต่ในปัจจุบันถูกนำมาใช้ในความหมายของซากหรือร่องรอยของสิ่งมีชีวิตดึกดำ บรรพ์ที่ถูกแปรสภาพด้วยกระบวนการเกิดซากดึกดำบรรพ์และถูกเก็บรักษาไว้ในชั้น หิน โดยอาจประกอบไปด้วยซากเหลือของสัตว์ พืช หรือกลุ่มของสิ่งมีชีวิตอื่นใดๆที่ได้รับการจัดแบ่งจำแนกไว้ทางชีววิทยา และรวมถึงร่องรอยต่างๆของสิ่งมีชีวิตนั้นๆ
ซากดึกดำบรรพ์ดัชนี (index fossil) เป็นซากดึกดำบรรพ์ที่บอกอายุได้แน่นอน เนื่องจากเป็นซากดึกดำบรรพ์ที่มีวิวัฒนาการทางโครงสร้างละรูปร่างอย่างรวดเร็ว มีความแตกต่างในแต่ละช่วงอายุอย่างเห็นเด่นชัด และปรากฏให้เป็นเพียงช่วงอายุหนึ่งแล้วก็สูญพันธ์ไป
การเกิดซากดึกดำบรรพ์
การเปลี่ยนแปลงจากซากสิ่งมีชีวิตมาเป็นซากดึกดำบรรพ์นั้น เกิดได้ในหลายลักษณะ โดยที่เมื่อสิ่งมีชีวิตตายลง ส่วนต่างๆของสิ่งมีชีวิตจะค่อยๆถูกเปลี่ยน ช่องว่าง โพรง หรือรู ต่างๆ ในโครงสร้างอาจมีแร่เข้าไปตกผลึกทำให้แข็งขึ้น เรียกขบวนการนี้ว่าการกลายเป็นหิน (petrification) หรือ เนื้อเยื้อ ผนังเซลล์ และส่วนแข็งอื่นๆ ถูกแทนที่ด้วยแร่ โดยขบวนการแทนที่ (replacement)
การลำดับชั้นหิน
ลำดับชั้นหิน คือ การเรียงตัวทับถมกันของตะกอนที่ตกทับถม ณ ที่แห่งหนึ่งในช่วงเวลาที่แตกต่างกัน ซึ่งมักพบว่าชนิดของตะกอนจะแตกต่างกันไปตามกาลเวลา ขึ้นกับสภาพแวดล้อมในอดีตช่วงนั้น
ชนิดของหิน
หินอัคนี จากหินหนืดที่แข็งตัวในเปลือกโลกเรียกว่า หินอัคนีแทรกซอนเช่นหินแกรนิต และจากลาวาที่ปะทุออกมาภายนอกผิวโลกเช่นภูเขาไฟ เรียกว่า หินอัคนีพุ เช่น หินพัมมิช หินสคอเรีย
หินแปร เป็นหินที่เกิดจากการแปรสภาพอันเนื่องมาจากความร้อนและความกดดันของโลก เช่น หินไนซ์แปรสภาพมาจากหินแกรนิต หินควอร์ตไซต์แปรสภาพมาจากหินทราย หินชนวนแปรสภาพมาจากหินดินดาน หินอ่อนแปรสภาพมาจากหินปูน
วัฎจักรของหิน
วัฏจักรของหิน (Rock cycle) หมายถึง การเปลี่ยนแปลงของหินทั้ง 3 ชนิด จากหินชนิดหนึ่งไปเป็นอีกชนิดหนึ่งหรืออาจเปลี่ยนกลับไปเป็นหินชนิดเดิมอีก ก็ได้ กล่าวคือ เมื่อ หินหนืดเย็นตัวลงจะตกผลึกได้เป็นหินอัคนี เมื่อหินอัคนีผ่านกระบวนการผุพังอยู่กับที่และการกร่อนจนกลายเป็นตะกอนมี กระแสน้ำ ลม ธารน้ำแข็ง หรือคลื่นในทะเล พัดพาไปสะสมตัวและเกิดการแข็งตัวกลายเป็นหิน อันเนื่องมาจากแรงบีบอัดหรือมีสารละลายเข้าไปประสานตะกอนเกิดเป็น หินชั้นขึ้น เมื่อหินชั้นได้รับความร้อนและแรงกดอัดสูงจะเกิดการแปรสภาพกลายเป็นหินแปร และหินแปรเมื่อได้รับความร้อนสูงมากจนหลอมละลาย ก็จะกลายสภาพเป็นหินหนืด ซึ่งเมื่อเย็นตัวลงก็จะตกผลึกเป็นหินอัคนีอีกครั้งหนึ่งวนเวียนเช่นนี้เรื่อยไป
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น