1.1 การศึกษาโครงสร้างโลก

             นักวิทยาศาสตร์ได้พยายามหาวิธีการต่างๆ ในการศึกษาโครงสร้างโลกทั้งทางตรงและทางอ้อม โดยพยายามใช้หลักฐานต่างๆ ที่จะสมารถค้นพบได้ รวมทั้งใช้ทฤษฎี หลักการทางวิทยาศาสตร์แขนงต่างๆ และเทคโนโลยีที่ทันสมัย เพื่อที่จะตอบข้อสงสัยดังกล่าว

           เมื่อ 300 ปีที่ผ่านมา เซอร์ไอแซก นิวตัน ได้ค้นพบวิธีการคำนวนความหนาแน่นเฉลี่ยของโลกซึ่งมีค่าประมาณเป็น 2 เท่าของความหนาแน่นของหินบนผิวโลก แสดงว่าภายในโลกต้องประกอบด้วยสารที่มีความหนาแน่นมากกว่าผิวโลก 

        ถัดจากนั้นอีก 100 ปี นักวิทยาศาสตร์หลากหลายสาขาวิชาพยายามวิจัย  และสำรวจเพื่อหาความรู้เกี่ยวกับโครงสร้างโลกจากสิ่งต่างๆ ที่ระเบิดออกมาจากภูเขาไฟ ซึ่งเป็นหลักฐานที่บ่งบอกว่าบางบริเวณภายในโลกมีความร้อน และมีความดันที่เหมาะสมต่อการหลอมเหลวหินได้

       ช่วงเวลาต่อจากนั้นจนถึงปัจจุบัน  มีการวัดอุณหภูมิในบริเวณเหมืองลึกและภายในหลุมเจาะ  ซึ่งพบว่าอุณหภูมิภายในโลกสูงขึ้นตามระดับความลึกจากพื้นผิวโลก

หลุมเจาะเพื่อการศึกษาส่วนประกอบและโครงสร้างภายในโลก เจาะได้ลึก 12.3 กิโลเมตร (ลึกมากสุดที่มนุษย์เจาะได้ในปัจจุบัน ที่บริเวณคาบสมุทรโคลา (Kola Peninsular)  ประเทศรัสเซีย ใช้เวลาในการเจาะ 19 ปี  Bram,K. และคณะ (1995)

      เนื่องจากยังไม่มีเทคโนโลยีใดในปัจจุบันที่จะลงไปเก็บตัวอย่างและวัดค่าสภาพแวดล้อมใต้โลกในระดับความลึกมากๆได้ อย่างไรก็ตามมนุษย์ยังมีความพยายามที่จะหาข้อมูลเกี่ยวกับโครงสร้างของโลกโดยตรงหลายๆวิธี เช่น ศึกษาจากการเจาะสำรวจ  การศึกาาชุดหินโอฟิโอไลต์ (ophiolite sequence)  (เป็นกลุ่มหินในอดีตของเปลือกโลกใต้มหาสมุทร แต่ปัจจุบันพบบนแผ่นดิน)  การศึกษาหินภูเขาไฟ การศึกษาส่วนประกอบทางเคมีของอุกกาบาตที่ตกบนโลกและตัวอย่างหินจากดวงจันทร์ เป็นต้น

      นอกจานี้ยังใช้วิธีการศึกษาโครงสร้างโลกทางอ้อมร่วมด้วย  ซึ่งเป็นการศึกษาสมบัติภายในโลกโดยอาศัยหลักการทางวิทยศาสตร์  เช่น ศึกษาจากคลื่นแผ่นดินไหว คลื่นที่มนุษย์สร้างขึ้น (การทดลองระเบิดนิวเคลียร์)  และการวัดค่าแรงโน้มถ่วงบริเวณผิวโลก เป็นต้น

      ในการศึกษาโครงสร้างโลกจากคลื่นไหวสะเทือนที่เคลื่อนผ่านโลก คลื่นที่ใช้ในการวิเคราะห์ คือ คลื่นปฐมภูมิ (Primary waves  , P waves)  และคลื่นทุติยภูมิ (Secondary waves , S waves ) ซึ่งเป็นคลื่นในตัวกลาง (Body wave)  ดังที่จะกล่าวละเอียดในเนื้อหาต่อไป หัวข้อแผ่นดินไหว   โดยที่คลื่นไหวสะเทือนดังกล่าวมีสมบัติ ดังนี้

        1. คลื่นปฐมภูมิ  สามารถเคลื่อนที่ผ่านตัวกลางได้ทุกสถานะ และมีความเร็วมากกว่าคลื่นทุติยภูมิ

        2. คลื่นทุติยภูมิ  สามารถเคลื่อนที่ผ่านได้เฉพาะตัวกลางที่เป็นของแข็งเท่านั้น

      เมื่อคลื่นไหวสะเทือนเคลื่อนผ่านส่วนต่างๆ ของโลกจะเกิดการหักเห และ/หรือสะท้อนตรงบริเวณรอยต่อของชั้นโครงสร้างโลก ที่ประกอบด้วยหิน และ /หรือสารที่มีสมบัติแตกต่างกัน  จึงทำให้สามารถวิเคราะห์หาโครงสร้างของโลกได้

ความเร็วของคลื่นไหวสะเทือนที่เคลื่อนที่จากผผิวโลกไปยังแกนโลก

โครงสร้างภายในโลกแบ่งตามความเร็วของคลื่นไหวสะเทือน

อ้างอิง : หนังสือเรียนรายวิชา โลก ดาราศาสตร์ และอวกาศ  โดยสถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี  สสวท.