บทที่ 8 เรื่อง เทคโนโลยีอวกาศ

             เทคโนโลยีอวกาศเป็นการนำหลักการทางวิทยาศาสตร์ไปใช้ในการขยายขอบเขตการศึกษาค้นคว้าทางด้านดาราศาสตร์และอวกาศ และประยุกต์ความรู้ที่ได้มาพัฒนาความเป็นอยู่ของมนุษย์เพื่อความอยู่รอดอย่างมีความสุขและยั่งยืน

- กล้องโทรทรรศน์เป็นเครื่องมือขยายขอบเขตการเห็นของมนุษย์ ช่วยขยายให้เห็นรายละเอียดของดาวเคราะห์และวัตถุท้องฟ้าบางอย่าง ซึ่งนำไปสู่การปรับแก้ทฤษฎีความเชื่อให้สอดคล้องกับสิ่งที่พบเห็นในธรรมชาติ

1. กล้องโทรทรรศน์ชนิดสะท้อนแสง (Reflect telescope)

หลักการของกล้องโทรทัศน์ชนิดสะท้อนแสง
กล้องจะรับแสงที่เข้ามากระทบกับกระจกเว้าที่อยู่ท้ายกล้องที่เราเรียกว่า Primary Mirror แล้วรวมแสง สะท้อนกับกระจกระนาบหรือ ปริซึม เราเรียกว่า Secondary Mirror ที่อยู่กลางลำกล้อง เข้าสู่เลนซ์ตาขยายภาพอีกทีหนึ่ง

อัตราขยายของกล้อง = ความยาวโฟกัสของกระจกเว้า / ความโฟกัสของเลนซ์ตา

โครงสร้างภายในของกล้องแบบนิวโทเนียน หรือ กล้องแบบสะท้อนแสง

ข้อดีของกล้องชนิดนี้
1. ใช้กระจกเว้าเป็นตัวรวมแสง ทำให้สามารถสร้างขนาดใหญ่มากๆได้ ซึ่งจะมีราคาถูกกว่าเลนซ์ที่มีขนาดเท่ากัน
2. โดยทั้วไปกล้องชนิดนี้จะมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 5-6 นิ้วขึ้นไป ทำให้มีการรวมแสงได้มากเหมาะที่จะใช้สังเกตวัตถุระยะไกลๆ เช่น กาแลกซี เนบิวล่า เพราะมีความเข้มแสงน้อยมาก
3. ภาพที่ได้จากกล้องแบบสะท้อนแสง จะไม่กลับภาพซ้ายขวาเหมือนกล้องแบบหักเหแสง แต่การมองภาพอาจจะ หัวกลับบ้าง ขึ้นอยู่กับลักษณะการมองจากกล้องเพราะเป็นการมองที่หัวกล้อง ไม่ใช่ที่ท้ายกล้อง เหมือนกล้องแบบหักเหแสง
ข้อเสียของกล้องชนิดนี้
1. การสร้างนั้นยุ่งยากซับซ้อนมาก
2. มีกระจกบานที่สองสะท้อนภาพอยู่กลางลำกล้อง ทำให้กีดขวางทางเดินของแสง หากเส้นผ่านศูนย์กลาง กล้องเล็กมากๆ ดังนั้นกล้องแบบสะท้อนแสงนี้จะมักมีขนาดใหญ่ ตั้งแต่ 4.5 นิ้วขึ้นไป

2. กล้องโทรทรรศน์ชนิดหักเหแสง (Refract telescope)

เป็นอุปกรณ์ที่สามารถขยายวัตถุที่อยู่ในระยะไกล กาลิเลโอ เป็นบุคคลแรกที่ประดิษฐกล้องชนิดนี้ขึ้น ประกอบด้วยเลนซ์นูนอย่างน้อยสองชิ้น คือ เลนซ์วัตถุ (Object Lens)เป็นเลนซ์ด้านรับแสงจากวัตถุ ซึ่งจะมีความยาวโฟกัสยาว (Fo) และเลนซ์ตา (Eyepieces) เป็นเลนซ์ที่ติดตาเราเวลามอง ซึ่งมีความยาวโฟกัสสั้น (Fe) กว่าเลนซ์วัตถุมากๆ

อัตราการขยายของกล้อง = ความยาวโฟกัสเลนซ์วัตถุ Fo /ความยาวโฟกัสเลนซ์ตา Fe

หลักการของกล้องโทรทัศน์ชนิดหักเหแสง
เลนซ์วัตถุจะรับแสงจากวัตถุที่ระยะไกลๆแล้วจะเกิดภาพที่ตำแหน่งโฟกัส(Fo) เสมอ แล้ว เลนซ์ตัวที่สอง หรือ เลนซ์ตา (Fe) จะขยายภาพจากเลนซ์วัตถุอีกครั้ง ซึ่งต้องปรับระยะของเลนซ์ตา เพื่อให้ภาพจากเลนซ์วัตถุที่ตำแหน่ง Fo อยู่ใกล้กับ โฟกัสของเลนซ์ตา Fe และทำให้เกิดภาพชัดที่สุด

โครงสร้างภายในของกล้องแบบหักเหแสง ที่เลนซ์วัตถุมักจะให้เลนซ์สองแบบที่ทำมาจากวัสดุคนละประเภท เพื่อลดอาการคลาดสี

ข้อดีของกล้องแบบหักเหแสง
1. เป็นกล้องพื้นฐานที่สร้างได้ไม่ยากนัก
2. โดยทั่วไปจะมีเส้นผ่านศูนย์กลางน้อยๆจึงมีน้ำหนักเบา
ข้อเสียของกล้องแบบหักเหแสง
1. เนื่องจากมีเส้นผ่านศูนย์กลางน้อย ทำให้ปริมาณการรับแสงน้อยไม่เหมาะใช้ดูวัตถุไกลๆอย่าง กาแลกซีและเนบิวล่า
2. ใช้เลนซ์เป็นตัวหักเหแสง ทำให้เกิดการคลาดสีได้หากใช้เลนซ์คุณภาพไม่ดีพอ จึงต้องมีการใช้เลนซ์ หลายชิ้นประกอบกันทำให้มีราคาสูง
3. ภาพที่ได้จากกล้องแบบหักเหแสงจะให้ภาพหัวกลับและกลับซ้ายขวา คืออ่านตัวหนังสือไม่ได้นั่นเอง ดังนั้นกล้องแบบนี้จะต้องมี diagonal prism เพื่อช่วยแก้ไขภาพ

ประวัติการส่งยานอวกาศ

- พ. ศ. 1775 ชาวจีนใช้จรวดขับดันลูกธนูเป็นอาวุธ

- ประเทศไทยเล่นบั้งไฟในงานบุญ ( ไม่ได้บันทึกปี)

- พ. ศ. 2446 ไซออล คอฟสกี (Tsiokovski) ชาวรัสเซียได้รับการยกย่องว่าเป็นผู้บุกเบิกความคิดในการเกิดทางระหว่างดาว ซึ่งต้องเดินทางผ่านห้วงอากาศ

- พ. ศ. 2469 โรเบิร์ต กอดดาร์ด (Robert Goddard) ชาวอเมริกันประสบความสำเร็จในการใช้จรวดเชื้อเพลิงเหลว

การส่งดาวเทียมและยานอวกาศขึ้นสู่อวกาศจะต้องอาศัยเทคโนโลยีจรวดเพื่อเอาชนะแรงดึงดูดของโลก ต่อมามีการพัฒนาระบบการขนส่งอวกาศซึ่งประกอบด้วย จรวดเชื้อเพลิงแข็ง ถังเชื้อเพลิงภายนอก และยานขนส่งอวกาศ ทำให้การส่งดาวเทียมและยานอวกาศมีประสิทธิภาพมากขึ้น สามารถนำชิ้นส่วนบางอย่างที่ใช้แล้วนำกลับมาใช้ใหม่ ตลอดจนการแก้ปัญหาเพื่อให้มนุษย์สามารถดำรงชีวิตอยู่ได้ในยานอวกาศด้วยการออกกำลังกาย

ความรู้วิทยาศาสตร์พื้นฐานกับการพัฒนาเทคโนโลยีอวกาศ

- การส่งและควบคุมติดตามดาวเทียมและยานอวกาศอาศัยจรวดที่มีแรงขับดันจากเชื้อเพลิงเป็นหลัก ซึ่งเป็นไปตามกฎการเคลื่อนที่ข้อที่ 3 ของนิวตัน แรงกิริยาที่แก๊สร้อนถูกขับออกมาจากการเผาไหม้ เท่ากับแรงปฏิกิริยาที่กระทำต่อจรวด ส่งผลให้จรวดเคลื่อนที่ในทิศตรงข้าม ดังนั้นแรงดันของจรวดจะแปรตามความเร็วของแก๊สที่ถูกขับออกมาจากจรวด

- การพบอัตราส่วนที่เหมาะสมของเชื้อเพลิงกับสารที่ให้ออกซิเจน ซึ่งรวมกันเป็นสารขับดัน เช่น อัตราส่วนของสารขับดันที่ประกอบด้วยไฮโดรเจนเหลว ( เชื้อเพลิง) กับออกซิเจนเหลว เป็น 1 : 1.5 โดยน้ำหนัก เป็นต้น

- ความรู้เกี่ยวกับความเร็วในวงโคจรของยานอวกาศที่ระดับความสูงต่าง ๆ โดยที่ยานอวกาศไม่ตกลงมาสู่พื้นโลก เช่น ที่ความสูง 160 กิโลเมตร ยานอวกาศต้องโคจรด้วยความเร็วประมาณ 7.8 กิโลเมตรต่อวินาที

- ความรู้เกี่ยวกับการผลิตพลังงานไฟฟ้าในอวกาศ ซึ่งอาจผลิตได้จากแหล่งต่อไปนี้

- เซลล์สุริยะ (solar cells)

- เซลล์เชื้อเพลิง (fuel cells)

- เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์

จากความรู้และการพัฒนาเทคโนโลยีอวกาศก่อให้เกิดประโยชน์ต่อมนุษย์ในด้านต่าง ๆ เช่น การพยากรณ์อากาศ โดยอาศัยข้อมูลจากดาวเทียมอุตุนิยมวิทยา การสำรวจทรัพยากรของโลกจากดาวเทียมสำรวจทรัพยากร การสื่อสารโทรคมนาคมจากดาวเทียมสื่อสาร และการสังเกตการณ์ดาราศาสตร์จากดาวเทียมที่มีกล้องโทรทรรศน์และอุปกรณ์ดาราศาสตร์ และกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล

ผลของความก้าวหน้าด้านอวกาศ

จากการสำรวจอวกาศทำให้เกิดความรู้ทางวิทยาศาสตร์เพิ่มขึ้นเป็นอย่างมาก ทั้งความรู้เกี่ยวกับโลก อวกาศในห้วงลึก และการพัฒนาเทคโนโลยีที่จำเป็นต่อโครงการอวกาศ เป็นผลให้มนุษย์ได้รับประโยชน์จากความรู้ดังกล่าว ได้แก่

- ความก้าวหน้าของระบบโทรคมนาคม

- การใช้ดาวเทียมสำรวจทรัพยากรธรรมชาติ

- ความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีด้วยเครื่องมือวัด เครื่องมือตรวจจับ วัสดุศาสตร์ และเทคโนโลยีพลังงาน

- การเพิ่มพูนความรู้ในเชิงลึกและกว้างทางดาราศาสตร์

บทที่ 7 เรื่องระบบสุริยะ

                      กำเนิดระบบสุริยะ

   ระบบสุริยะ คือระบบดาวที่มีดาวฤกษ์เป็นศูนย์กลาง และมีดาวเคราะห์ (Planet) เป็นบริวารโคจรอยู่โดยรอบ เมื่อสภาพแวดล้อมเอื้ออำนวย ต่อการดำรงชีวิต สิ่งมีชีวิตก็จะเกิดขึ้นบนดาวเคราะห์เหล่านั้น หรือ บริวารของดาวเคราะห์เองที่เรียกว่าดวงจันทร์ (Satellite) นักดาราศาสตร์เชื่อว่า ในบรรดาดาวฤกษ์ทั้งหมดกว่าแสนล้านดวงในกาแลกซี่ทางช้างเผือก ต้องมีระบบสุริยะที่เอื้ออำนวยชีวิตอย่าง ระบบสุริยะที่โลกของเราเป็นบริวารอยู่อย่างแน่นอน เพียงแต่ว่าระยะทางไกลมากเกินกว่าความสามารถในการติดต่อจะทำได้ถึง

       ที่โลกของเราอยู่เป็นระบบที่ประกอบด้วย ดวงอาทิตย์ (The sun) เป็นศูนย์กลาง มีดาวเคราะห์ (Planets) 8 ดวง เรียงตามลำดับ จากในสุดคือ ดาวพุธ ดาวศุกร์ โลก ดาวอังคาร ดาวพฤหัส ดาวเสาร์ ดาวยูเรนัส ดาวเนปจูน

นอกจากนี้ยังมี ดาวเคราะห์แคระห์ ดาวเคราะน้อย ดาวหาง อุกกาบาต โคจรอยู่รอบดวงอาทิตย์และยังมีดวงจันทร์โคจรอยู่รอบดาวเคราะห์ อย่างสมดุล และยังมีดวงจันทร์บริวารของ ดวงเคราะห์แต่ละดวง ( Moon of sattelites) ยกเว้นเพียง สองดวงคือ ดาวพุธ และ ดาวศุกร์ ที่ไม่มีบริวาร ดาวเคราะห์น้อย (Minor planets) ดาวหาง (Comets) อุกกาบาต (Meteorites) ตลอดจนกลุ่มฝุ่นและก๊าซ ซึ่งเคลื่อนที่อยู่ในวงโคจร ภายใต้อิทธิพลแรงดึงดูด จากดวงอาทิตย์

ขนาดของระบบสุริยะ กว้างใหญ่ไพศาลมาก เมื่อเทียบระยะทาง ระหว่างโลกกับดวงอาทิตย์ ซึ่งมีระยะทางประมาณ 150 ล้านกิโลเมตร หรือ 1au.(astronomy unit) หน่วยดาราศาสตร์ กล่าวคือ ระบบสุริยะมีระยะทางไกลไปจนถึงวงโคจร ของดาวเคราะห์แคระพลูโต ซึ่งอยู่ไกล เป็นระยะทาง 40 เท่าของ 1 หน่วยดาราศาสตร์ และยังไกลห่างออก ไปอีกจนถึงดงดาวหางอ๊อต (Oort's Cloud) ซึ่งอาจอยู่ไกลถึง 500,000 เท่า ของระยะทางจากโลกถึงดวงอาทิตย์ด้วย ดวงอาทิตย์มีมวล มากกว่าร้อยละ 99 ของ มวลทั้งหมดในระบบสุริยะ ที่เหลือนอกนั้นจะเป็นมวลของ เทหวัตถุต่างๆ ซึ่ง ประกอบด้วยดาวเคราะห์ ดาวเคราะห์น้อย ดาวหาง และอุกกาบาต รวมไปถึงฝุ่นและก๊าซ ที่ล่องลอยระหว่าง ดาวเคราะห์ แต่ละดวง โดยมีแรงดึงดูด (Gravity) เป็นแรงควบคุมระบบสุริยะ ให้เทหวัตถุบนฟ้าทั้งหมด เคลื่อนที่เป็นไปตามกฏแรง แรงโน้มถ่วงของนิวตัน ดวงอาทิตย์แพร่พลังงาน ออกมา ด้วยอัตราประมาณ 90,000,000,000,000,000,000,000,000 แคลอรีต่อวินาที เป็นพลังงานที่เกิดจากปฏิกริยาเทอร์โมนิวเคลียร์ โดยการเปลี่ยนไฮโดรเจนเป็นฮีเลียม ซึ่งเป็นแหล่งความร้อนให้กับดาว ดาวเคราะห์ต่างๆ ถึงแม้ว่าดวงอาทิตย์ จะเสียไฮโดรเจนไปถึง 4,000,000 ตันต่อวินาทีก็ตาม แต่นักวิทยาศาสตร์ก็ยังมีความเชื่อว่าดวงอาทิตย์ จะยังคงแพร่พลังงานออกมา ในอัตรา ที่เท่ากันนี้ได้อีกนานหลายพันล้านปี

      ชื่อของดาวเคราะห์ทั้ง 8 ดวงยกเว้นโลก ถูกตั้งชื่อตามเทพของชาวกรีก เพราะเชื่อว่าเทพเหล่านั้นอยู่บนสรวงสวรรค์ และเคารพบูชาแต่โบราณกาล ในสมัยโบราณจะรู้จักดาวเคราะห์เพียง 5 ดวงเท่านั้น(ไม่นับโลกของเรา) เพราะสามารถเห็นได้ ด้วยตาเปล่าคือ ดาวพุธ ดาวศุกร์ ดาวอังคาร ดาวพฤหัส ดาวเสาร์ ประกอบกับดวงอาทิตย์ และดวงจันทร์ รวมเป็น 7 ทำให้เกิดวันทั้ง 7 ในสัปดาห์นั่นเอง และดาวทั้ง 7 นี้จึงมีอิทธิกับดวงชะตาชีวิตของคนเราตามความเชื่อถือทางโหราศาสตร์ ส่วนดาวเคราะห์อีก 2 ดวงคือ ดาวยูเรนัส ดาวเนปจูน และดาวเคราะห์แคระพลูโต ถูกคนพบภายหลัง แต่นักดาราศาสตร์ก็ตั้งชื่อตามเทพของกรีก เพื่อให้สอดคล้องกันนั่นเอง

ทฤษฎีการกำเนิดของระบบสุริยะ

      หลักฐานที่สำคัญของการกำเนิดของระบบสุริยะก็คือ การเรียงตัว และการเคลื่อนที่อย่างเป็นระบบระเบียบของดาว เคราะห์ ดวงจันทร์บริวาร ของดาวเคราะห์ และดาวเคราะห์น้อย ที่แสดงให้เห็นว่าเทหวัตถุ ทั้งมวลบนฟ้า นั้นเป็นของ ระบบสุริยะ ซึ่งจะเป็นเรื่องที่เป็นไปไม่ได้เลย ที่เทหวัตถุท้องฟ้า หลายพันดวง จะมีระบบ โดยบังเอิญโดยมิได้มีจุดกำเนิด ร่วมกัน Piere Simon Laplace ได้เสนอทฤษฎีจุดกำเนิดของระบบสุริยะ ไว้เมื่อปี ค.ศ.1796 กล่าวว่า ในระบบสุริยะจะ มีมวลของก๊าซรูปร่างเป็นจานแบนๆ ขนาดมหึมาหมุนรอบ ตัวเองอยู่ ในขณะที่หมุนรอบตัวเองนั้นจะเกิดการหดตัวลง เพราะแรงดึงดูดของมวลก๊าซ ซึ่งจะทำให้ อัตราการหมุนรอบตัวเองนั้น จะเกิดการหดตัวลงเพราะแรงดึงดูดของก๊าซ ซึ่งจะทำให้อัตราการ หมุนรอบตังเอง มีความเร็วสูงขึ้นเพื่อรักษาโมเมนตัมเชิงมุม (Angular Momentum) ในที่สุด เมื่อความเร็ว มีอัตราสูงขึ้น จนกระทั่งแรงหนีศูนย์กลางที่ขอบของกลุ่มก๊าซมีมากกว่าแรงดึงดูด ก็จะทำให้เกิดมีวงแหวน ของกลุ่มก๊าซแยก ตัวออกไปจากศุนย์กลางของกลุ่มก๊าซเดิม และเมื่อเกิดการหดตัวอีกก็จะมีวงแหวนของกลุ่มก๊าซเพิ่มขึ้น ขึ้นต่อไปเรื่อยๆ วงแหวนที่แยกตัวไปจากศูนย์กลางของวงแหวนแต่ละวงจะมีความกว้างไม่เท่ากัน ตรงบริเวณ ที่มีความ หนาแน่นมากที่สุดของวง จะคอยดึงวัตถุทั้งหมดในวงแหวน มารวมกันแล้วกลั่นตัว เป็นดาวเคราะห์ ดวงจันทร์ของดาว ดาวเคราะห์จะเกิดขึ้นจากการหดตัวของดาวเคราะห์ สำหรับดาวหาง และสะเก็ดดาวนั้น เกิดขึ้นจากเศษหลงเหลือระหว่าง การเกิดของดาวเคราะห์ดวงต่างๆ ดังนั้น ดวงอาทิตย์ในปัจจุบันก็คือ มวลก๊าซ ดั้งเดิมที่ทำให้เกิดระบบสุริยะขึ้นมานั่นเอง นอกจากนี้ยังมีอีกหลายทฤษฎีที่มีความเชื่อในการเกิดระบบสุริยะ แต่ในที่สุดก็มีความเห็นคล้ายๆ กับแนวทฤษฎีของ Laplace ตัวอย่างเช่น ทฤษฎีของ Coral Von Weizsacker นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ชาวเยอรมัน ซึ่งกล่าวว่า มีวง กลมของกลุ่มก๊าซและฝุ่นละอองหรือเนบิวลา ต้นกำเนิดดวงอาทิตย์ (Solar Nebular) ห้อมล้อมอยู่รอบดวงอาทิตย์ ขณะที่ดวงอาทิตย์เกิดใหม่ๆ และ ละอองสสารในกลุ่มก๊าซ เกิดการกระแทกซึ่งกันและกัน แล้วกลายเป็นกลุ่มก้อนสสาร ขนาดใหญ่ จนกลายเป็น เทหวัตถุแข็ง เกิดขั้นในวงโคจรของดวงอาทิตย์ ซึ่งเราเรียกว่า ดาวเคราะห์ และดวงจันทร์ของ ดาวเคราะห์นั่นเอง

      

ระบบสุริยะของเรามีขนาดใหญ่โตมากเมื่อเทียบกับโลกที่เราอาศัยอยู่ แต่มีขนาดเล็กเมื่อเทียบกับกาแล็กซีของเราหรือ กาแล็กซีทางช้างเผือก ระบบสุริยะตั้งอยู่ในบริเวณ วงแขนของกาแล็กซีทางช้างเผือก (Milky Way) ซึ่งเปรียบเสมือนวง ล้อยักษ์ที่หมุนอยู่ในอวกาศ โดยระบบสุริยะ จะอยู่ห่างจาก จุดศูนย์กลางของกาแล็กซีทางช้างเผือกประมาณ 30,000 ปีแสง ดวงอาทิตย์ จะใช้เวลาประมาณ 225 ล้านปี ในการเคลื่อน ครบรอบจุดศูนย์กลาง ของกาแล็กซี ทางช้างเผือกครบ 1 รอบ นักดาราศาสตร์จึงมี ความเห็นร่วมกันว่า เทหวัตถุทั้ง มวลในระบบสุริยะไม่ว่าจะเป็นดาวเคราะห์ทุกดวง ดวงจันทร์ของ ดาวเคราะห์ ดาวเคราะห์น้อย ดาวหาง และอุกกาบาต เกิดขึ้นมาพร้อมๆกัน มีอายุเท่ากันตามทฤษฎีจุดกำเนิดของระบบ สุริยะ และจาการนำ เอาหิน จากดวงจันทร์มา วิเคราะห์การสลายตัว ของสารกัมมันตภาพรังสี ทำให้ทราบว่าดวงจันทร์มี อายุประมาณ 4,600 ล้านปี ในขณะเดียวกัน นักธรณีวิทยาก็ได้คำนวณ หาอายุของหินบนผิวโลก จากการสลายตัว ของ อะตอม อะตอมยูเรเนียม และสารไอโซโทป ของธาตุตะกั่ว ทำให้นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่า โลก ดวงจันทร์ อุกกาบาต มีอายุประมาณ 4,600 ล้านปี และอายุของ ระบบสุริยะ นับตั้งแต่เริ่มเกิดจากฝุ่นละอองก๊าซ ในอวกาศ จึงมีอายุไม่เกิน 5000 ล้านปี ในบรรดาสมาชิกของระบบสุริยะซึ่งประกอบด้วย ดวงอาทิตย์ ดาวเคราะห์ ดาวเคราะห์น้อย ดวงจันทร์ ของดาวเคราะห์ดาวหาง อุกกาบาต สะเก็ดดาว รวมทั้งฝุ่นละอองก๊าซ อีกมากมาย นั้นดวงอาทิตย์และดาวเคราะห์ 8 ดวง จะได้รับความสนใจมากที่สุดจากนักดาราศาสตร์

บทที่ 6 เรื่อง ดาวฤกษ์

                    ดาวฤกษ์ (stars)

ดาวฤกษ์เกิดจากการหดตัวของฝุ่นแก๊สระหว่างดวงดาว (interstellar dust) เมื่อกลุ่มแก๊สเหล่านี้หดตัวและสะสมมวลมากพอก็จะเกิดปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวส์ชันกลายเป็นดาวฤกษ์ ดาวฤกษ์อยู่รวมกันเป็นกลุ่มในกาแล็กซี กาแล็กซีทั้งหมดอยู่ในเอกภพ  ดาวฤกษ์ที่อยู่ใกล้โลกมากที่สุดคือ ดวงอาทิตย์ ซึ่งอยู่ห่างเป็นระยะทางประมาณ 150,000,000 กิโลกเมตร นักดาราศาสตร์สามารถคำนวณมวล อายุ ส่วนประกอบของดาวฤกษ์ และสมบัติทางกายภาพอื่น ๆ ได้จาก สเปกตรัม ความส่องสว่าง (luminosity) และการเคลื่อนไหวของดาวฤกษ์นั้น ๆ ในการศึกษาสมบัติทางกายภาพของดาวฤกษ์ข้อมูลที่สำคัญอย่างแรกคือระยะห่างระหว่างดาวดวงนั้นกับดวงอาทิตย์ โดยหน่วยวัดระยะทางทางดาราศาสตร์แบ่งเป็นหน่วยต่าง ๆ ได้ดังนี้

1.    หน่วย AU (Astronomical unit) เหมาะสำหรับดาวฤกษ์ที่อยู่ไม่ไกลมากนัก โดย 1 AU =  1.496 x 10⁸ กิโลเมตร

2.    หน่วยปีแสง (ly) เป็นระยะทางที่แสงเดินทางได้ใน 1 ปี1    ปีแสง    =    9.5  x 10¹²     กิโลเมตร

3.    หน่วย parsec (pc) คือระยะทางที่ทำให้ค่ามุม parallax ของดาวดวงนั้นมีค่าเท่ากับ 1

 ฟิลิปดา (คำว่า parsec มาจากคำว่า parallax second)     

1    pc    =    206,265 AU    =    3.08 x 10¹² กิโลเมตร    =    3.26 ปีแสง

รูปแสดงระยะทาง 1 pc (not to scale)

Image credit: http://www12.plala.or.jp/ksp/astronomy/parsec/parsec-300.png

                                                                               รูปที่ 1 แสดงการจำแนกดาวฤกษ์ตามสเปคตรัม

โชติมาตร	โชติมาตรที่ 1	โชติมาตรที่ 2	โชติมาตรที่ 3	โชติมาตรที่ 4	โชติมาตรที่ 5	โชติมาตรที่ 6
ระดับความสว่าง ที่สามารถมองเห็นได้	มองเห็นสว่าง ที่สุด	มองเห็นสว่าง ค่อนข้างมาก	มองเห็นสว่าง ปานกลาง	มองเห็นสว่าง พอใช้	มองเห็นสว่าง เล็กน้อย	แค่พอมองเห็น ได้ด้วยตาเปล่า

วิวัฒนาการของดาวฤกษ์ 

สิ่งที่สังเกตได้ง่ายของดาวฤกษ์คือความสว่างและสี เราสามารถจำแนกดาวตามสเปคตรัมซึ่งเรียกว่า “Draper classification” โดยใช้อักษรในการเรียกชื่อกลุ่ม เริ่มจากกลุ่มที่มีอุณหภูมิสูงไปยังอุณหภูมิต่ำ ได้แก่กลุ่ม O, B, A , F, G, K และ M และต่อมาพบว่าต้องมีการแบ่งกลุ่มละเอียดลงไปอีก จึงได้แบ่งแต่ละกลุ่มออกเป็น 10 กลุ่มย่อย โดยใช้ตัวเลขเพิ่มเข้าไป

             1.ฤกษ์เกิดมาโดยมีมวลไม่เท่ากัน โดยดาวเหล่านี้จะใช้ปฏิกิริยานิวเคลียร์แบบ p-p reaction และดาวเหล่านี้จะอยู่ในระยะ (stage) ของดาวบนแถบกระบวนหลัก (Main sequence)

                 2.    ดาวฤกษ์จะอยู่บนแถบกระบวนหลัก (Main sequence) เป็นเวลานานเพียงใดขึ้นอยู่กับมวลของดาวดวงนั้นเพราะความสุกสว่าง (Luminosity) ของดาวขึ้นอยู่กับมวลตามความสัมพันธ์

                               L_๊      α    M_๊^3.5                      

ดังนั้น ดาวที่มีมวลมากจะวิวัฒนาการจากแถบกระบวนหลัก (Main sequence) ได้เร็ว

3.    ดาวฤกษ์ที่มีมวลมากจะวิวัฒนาการออกจากแถบกระบวนหลัก (Main sequence) ไปเป็นดาวยักษ์แดง (Red giant)

4.    วิวัฒนาการจากแถบกระบวนหลัก (Main sequence) --> ดาวยักษ์แดง (Red giant) เป็นไปอย่างรวดเร็วทำให้เกิด Hertzsprung gap ขึ้น

5.    วิวัฒนาการของดาวฤกษ์จากแถบกระบวนหลัก (Main sequence) สามารถแยกย่อยออกเป็นระยะ stage ต่างๆ ขึ้นอยู่กับมวลของดาวดวงนั้น

-    เข้าสู่ Subgiant branch of hydrogen shell burning (SGB)

-    เข้าสู่ Red Giant branch (RGB)

-    เข้าสู่ Helium core burning (HB)

-    เข้าสู่ Asymptotic giant branch during hydrogen and helium burning (AGB)

-    และ post-AGB วิวัฒนาการไปเป็น White dwarf (P-AGB)

บทที่ 5 เอกภพ

                           โลกกับเอกภพ
โลกเป็นดาวเคราะห์ดวงหนึ่งในระบบสุริยะที่มีดวงอาทิตย์เป็นศูนย์กลาง ระบบสุริยะเป็นสมาชิกส่วนหนึ่งในอาณาจักรแห่งดวงดาว หรือการแลกซีทางช้างเผือก ซึ่งมีสมาชิกดาวฤกษ์ประมาณสองแสนล้านดวง และกาแล็กซีทางช้างเผือกเป็นสมาชิก แห่งหนึ่ง ในเอกภพ ซึ่งประกอบด้วยกาแล็กซีมากมายกว่าหมื่นล้านแห่ง มนุษย์จึงเปรียบประดุจผงธุลีในเอกภพอันกว้างใหญ่ไพศาล โลกอยู่ที่ใดในเอกภพ เพื่อแสดงให้เห็นว่ามนุษย์เปรียบดังผงธุลีในจักรวาล เมื่อพิจารณาจากโลกสู่อาณาจักรกว้างใหญ่ ของกาแล็กซีและของเอกภพ

กำเนิดเอกภพ
ทฤษฎีกำเนิดเอกภพ ที่ได้รับความเชื่อถือมาก ในหมู่นักดาราศาสตร์ คือ ทฤษฎีระเบิดใหญ่ หรือ Big Bang เป็นการระเบิดครั้งยิ่งใหญ่ จากพลังงานบางอย่าง สาดกระจายมวลสารทั้งหลาย ออกไปทุกทิศทาง แล้วเริ่มเย็นตัวลง จับกลุ่มเป็น ก้อนก๊าซ ขนาดใหญ่ จนยุบตัวลงเป็น กาแล็กซี และดาวฤกษ์ ได้ก่อรูปขึ้นมาใน กาแล็กซีเหล่านั้น ประมาณหนึ่งหมื่นล้านปี หลังจากการระเบิดใหญ่ ที่เกลียวของของ กาแล็กซีทางช้างเผือก ดวงอาทิตย์ โลก และดาวเคราะห์ดวงอื่น ได้ถือกำเนิดขึ้นเป็นระบบสุริยะ

เราอาจกล่าวได้ว่าการศึกษาเอกภพปัจจุบันนั้นมีต้นกำเนิดรากฐานมาจาก ทฤษฎีสัมพัทธภาพ ของ ไอน์สไตน์ ไอน์สไตน์เป็นผู้ที่ทำให้เกิดการศึกษาเกี่ยวกับเอกภพนั้นเป็นวิทยาศาสตร์ แทนที่จะเป็นเพียงความเชื่อหรือศาสนา ซึ่งก่อนหน้านั้นเรามักจะคิดเพียงว่าเอกภพเป็นสถานที่ให้ดาวและกาแลกซี่อยู่ ไม่ได้เป็นจุดสำคัญของการศึกษาค้นคว้า ในปี 1917 ไอน์สไตน์ได้ใช้ทฤษฎีสัมพัทธภาพในการศึกษาเกี่ยวกับเอกภพ ที่จริงในปี 1917 เป็นเพียงปีเดียวให้หลังจากที่เขาประกาศทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของเขาเท่านั้น ซึ่งแสดงว่าเขาเริ่มสนใจการศึกษาเอกภพทันที่ที่ทฤษฎีของเขาเสร็จนั่นเอง เขาคงอยากรู้เกี่ยวกับเอกภพอย่างแรงกล้าอยู่แล้วและอาจกล่าวได้ว่า เพราะความอยากรู้เกี่ยวกับเอกภพจึงทำให้เขาสามารถค้นพบและสร้างทฤษฎีสัมพัทธภาพได้ ในตอนแรกๆ ไอน์สไตน์ได้ใช้ทฤษฎีของเขากับโมเดลเอกภพที่หยุดนิ่ง สม่ำเสมอ เหมือนกันทุกทิศทาง ซึ่งก็คือโมเดลของเอกภพปิด สม่ำเสมอและเหมือนกันทุกทิศทาง ซึ่งหมายความว่าถ้าดูในบริเวณแคบๆ ของเอกภพอาจจะมีโลก มีดาวเสาร์ ฯลฯ แต่เมื่อดูในวงกว้างขวางแล้ว ไม่ว่าจะมองไปทิศทางไหน เอกภพจะเหมือนกันทั้งหมด ไม่มีที่ไหนที่จะพิเศษกว่าที่อื่น ปัจจุบันเราเรียกความคิดนี้ว่า กฎของเอกภพ ซึ่งเป็นความคิดพื้นฐานอันหนึ่งในการศึกษาเอกภพในปัจจุบัน แล้วผลของการคำนวณปรากฏออกมาตรงกันข้ามกับที่คาดไว้ ไอน์สไตน์พบว่าตามโมเดลเอกภพที่ปิดนี้ เอกภพจะหดตัว แทนที่จะหยุดนิ่งอย่างที่คิดไว้ ซึ่งที่จริงแล้วนี่เป็นสิ่งที่พอคาดคะเนได้ เพราะทฤษฎีสัมพัทธภาพของไอน์สไตน์นั้น ที่จริงก็คือการขยายทฤษฎีแรงโน้มถ่วงของนิวตัน ถ้าในเอกภพมีมวลสารอยู่อย่างสม่ำเสมอ มันจะดึงดูดซึ่งกันและกันเข้าหากัน ซึ่งก็คือเอกภพจะหดตัวนั่นเอง
ทฤษฎีสภาวะคงที่
ทฤษฎีนี้ตั้งขึ้นจากนักวิทยาศาสตร์ ชาวอังกฤษ 3 คน ได แก เฟรด ฮอยด์ (Fred Hoyle) เฮอร์ แมน บอนได (Hermann Bondi) และโทมัส โกลด (Thomas Gold) เมื่อป พ.ศ. 2491 สรุปความว่า จักรวาลไม่มีจุดกําเนิดและไม่มีจุดจบ จักรวาลมีสภาพดังที่เป็นอยู ในปัจจุบันนานแล้ว และจะมี สภาพเช่นนี้ไปตลอดกาล

บทที่ 4 เรื่อง ธรณีประวัติศาสตร์

อายุทางธรณีวิทยา ซึ่งโดยทั่วไปมี 2 แบบ ถ้าเป็นการหาอายุที่ใช้วิธีเทียบเคียงจากการลำดับชั้นหิน ข้อมูลอายุทางธรณีวิทยาของซากดึกดำบรรพ์ที่พบในหินนั้น และลักษณะโครงสร้างทางธรณีวิทยาของชั้นหิน เรียกว่า อายุเปรียบเทียบ แต่ถ้าเป็นการหาอายุของชั้นหินหรือ ซากดึกดำบรรพ์โดยตรง โดยใช้วิธีคำนวณจากธาตุกัมมันตรังสีที่มีอยู่ในหิน เรียกว่า อายุสัมบูรณ์

อายุทางธรณีวิทยา เป็นอายุที่เกี่ยวกับการเกิดของโลก ทุกอย่างที่อยู่ใต้ผิวดินจะเกี่ยวข้องกับธรณีวิทยาทั้งสิ้น จึงต้องมีการให้อายุ เพื่อลำดับขั้นตอน เหตุการณ์ ว่าหิน แร่ ซากดึกดำบรรพ์ที่พบใต้ผิวโลก(จากการเจาะสำรวจ) หรือโผล่บนดินเกิดในช่วงใดเพื่อจะได้หาความสัมพันธ์ และเทียบเคียงกันได้ ถ้าไม่มีอายุ ก็คงจะยุ่งตายห่า ลองนึกภาพสมมุติตัวอย่างของคนซิครับ อายุทางธรณีวิทยาก็หาได้จากการเอาธาตุกัมมันตรังสี มาหาอายุ อีกแบบก็หาจากซากดึกดำบรรพ์ ว่าเป็นสกุลและชนิดใด โดยเปรียบเทียบกับรายงานวิชาการอื่นๆ ซึ่งศาสตร์นี้ต้องอาศัยการสั่งสมประสบการณ์และความเชี่ยวชาญสูง สำหรับหน่วยเราพูดกันเป็นล้านปีครับ น้อยๆ เราไม่ชอบ ต้องมีหน่วยเป็นหลักล้านครับ อายุทางธรณีวิทยานอกจากเป็นตัวเลขแล้ว ก็มีชื่อเรียกด้วย ซึ่งส่วนใหญ่ก็จะใช้ชื่อตามชื่อสถานที่ทางภูมิศาสตร์ที่มีการพบซากดึกดำบรรพ์ แบบสังเกตการบอกอายุของซากดึกดำบรรพ์หรืออายุหิน สามารถบอกได้ 2 แบบคือ การบอกอายุเชิงเปรียบเทียบ(Relative Age)และการบอกอายุสมบูรณ์(Absolute age)

อายุเปรียบเทียบ(Relative Age) คืออายุทางธรณีวิทยาของซากดึกดำบรรพ์ หิน ลักษณะทางธรณีวิทยา หรือเหตุการณ์ทางธรณีวิทยา เมื่อเปรียบเทียบกับซากดึกดำบรรพ์ หิน ลักษณะทางธรณีวิทยา หรือเหตุการณ์ทางธรณีวิทยาอื่น ๆแทนที่จะบ่งบอกเป็นจำนวนปี ดังนั้นการบอกอายุของหินแบบนี้จึงบอกได้แต่เพียงว่าอายุแก่กว่าหรืออ่อนกว่าหิน หรือซากดึกดำบรรพ์ อีกชุดหนึ่งเท่านั้น โดยอาศัยตำแหน่งการวางตัวของหินตะกอนเป็นตัวบ่งบอก( Index fossil) เป็นส่วนใหญ่ เพราะชั้นหินตะกอนแต่ละขั้นจะต้องใช้ระยะเวลาช่วงหนึ่งที่จะเกิดการทับถม เมื่อสามารถเรียงลำดับของหินตะกอนแต่ละชุดตามลำดับก็จะสามารถหาเวลาเปรียบเทียบได้ และจะต้องใช้หลักวิชาการทางธรณีวิทยา( Stratigraphy )ประกอบด้วย

การศึกษาเวลาเปรียบเทียบโดยอาศัยหลักความจริง มี อยู่ 3 ข้อคือ
1. กฎการวางตัวซ้อนกันของชั้นหินตะกอน(Law of superposition) ถ้าหินตะกอนชุดหนึ่งไม่ถูกพลิกกลับโดยปรากฏการณ์ทางธรรมชาติแล้ว ส่วนบนสุดของหินชุดนี้จะอายุอ่อนหรือน้อยที่สุด และส่วนล่างสุดจะมีอายุแก่หรือมากกว่าเสมอ
2. กฎของความสัมพันธ์ในการตัดผ่านชั้นหิน(Law of cross-cutting relationship ) หินที่ตัดผ่านเข้ามาในหินข้างเคียงจะมีอายุน้อยกว่าหินที่ถูกตัดเข้ามา
3. การเปรียบเทียบของหินตะกอน(correlation of sedimentary rock) ศึกษาเปรียบเทียบหินตะกอนในบริเวณที่ต่างกันโดยอาศัย
ก. ใช้ลักษณะทางกายภาพโดยอาศัยคีย์เบด(key bed) ซึ่งเป็นชั้นหินที่มีลักษณะเด่นเฉพาะตัวของมันเอง และถ้าพบที่ไหนจะต้องสามารถบ่งบอกจดจำได้อย่างถูกต้องถึงว่าชั้นหินที่วางตัวอยู่ข้างบนและข้างล่างของคีย์เบดจะมีลักษณะแตกต่างกันออกไปในแต่ละบริเวณด้วย
ข. เปรียบเทียบโดยใช้ซากดึกดำบรรพ์(correlation by fossil) มีหลักเกณฑ์คือ ในชั้นหินใด ๆถ้ามีซากดึกดำบรรพ์ที่เหมือนหรือคล้ายคลึงกันเกิดอยู่ในตัวของมันแล้ว ชั้นหินนั้น ๆย่อมมีอายุหรือช่วงระยะเวลาที่เกิดใกล้เคียงกับซากดึกดำบรรพ์ที่สามารถใช้เปรียบเทียบได้ดี เป็นช่วงระยะเวลาสั้น ๆ แต่เกิดอยู่กระจัดกระจายเป็นบริเวณกว้างขวางมากที่สุด ฟอสซิลเหล่านี้เรียกว่า ไกด์ฟอสซิลหรือ อินเด็กฟอสซิล(guide or index fossil)

อายุสัมบูรณ์( Absolute age ) หมายถึงอายุซากดึกดำบรรพ์ของหิน ลักษณะหรือเหตุการณ์ทางธรณีวิทยา(โดยมากวัดเป็นปี เช่น พันปี ล้านปี) โดยทั่วไปหมายถึงอายุที่คำนวณหาได้จากไอโซโทปของธาตุกัมมันตรังสี ขึ้นอยู่กับวิธีการและช่วงเวลาครึ่งชีวิต(Half life period) ของธาตุนั้น ๆ เช่น C-14 มีครึ่งชีวิตเท่ากับ 5,730 ปี จะใช้กับหินหรือ fossil โบราณคดี ที่มีอายุไม่เกิน 50,000 ปี ส่วน U-238 หรือ K-40 จะใช้หินที่มีอายุมาก ๆ ซึ่งมีวิธีการที่สลับซับซ้อน ใช้ทุนสูง และแร่ที่มีปริมาณรังสีมีปริมาณน้อยมาก วิธีการนี้เรียกว่า การตรวจหาอายุจากสารกัมมันตภาพรังสี(radiometric age dating)
การใช้ธาตุกัมมันตรังสีเพื่อหาอายุหิน หรือ ฟอสซิล นั้น ใช้หลักการสำคัญคือการเปรียบเทียบอัตราส่วนของธาตุกัมมันตรังสีที่เหลืออยู่( End product) ที่เกิดขึ้นกับไอโซโทปของธาตุกัมมันตรังสีตั้งต้น(Parent isotope)แล้วคำนวณโดยใช้เวลาครึ่งชีวิตมาช่วยด้วยก็จะได้อายุของชั้นหิน หรือ ซากดึกดำบรรพ์ นั้น ๆ เช่น
วิธีการ Uranium 238 - Lead 206 วิธีการ Uranium 235 - Lead 207
วิธีการ Potassium 40 - Argon 206 วิธีการ Rubidium 87- Strontium 87
วิธีการ Carbon 14 - Nitrogen 14
การหาอายุโดยใช้ธาตุกัมมันตรังสีมีประโยชน์ 2 ประการคือ
1. ช่วยในการกำหนดอายุที่แน่นอนหลังจากการใช้ fossil และ Stratigrapy แล้ว
2. ช่วยบอกอายุหรือเรื่องราวของยุคสมัย พรีแคมเบียน(Precambrian) นี้ถูกเปลี่ยนแปลง
อย่างต่อเนื่องไปอย่างมาก ร่องรอยต่าง ๆจึงสลายไปหมด

บทที่ 2 โลกและการเปลี่ยนแปลง

                แผ่นธรณีภาคและการเคลื่อนที่

 

                                            รูปแสดงขั้นตอนการเลื่อนของแผ่นธรณีภาคจากอดีตถึงปัจจุบัน
        
           ในปี พ.ศ. 2458 นักอุตุนิยมวิทยาชาวเยอรมันชื่อ ดร.อัลเฟรด เวเกเนอร์ (Dr. Alfred Wegener) ตั้งสมมุติฐานเกี่ยวกับการเลื่อนของแผ่นธรณีภาคจากอดีตถึงปัจจุบัน โดยกำหนดว่า เมื่อประมาณ 3002200 ล้านปีมาแล้ว ผืนแผ่นดินทั้งหมดบนโลกเป็นแผ่นดินผืนเดียวกันเรียกว่า พันเจีย (pangaea) ซึ่งเป็นภาษากรีก แปลว่า แผ่นดินทั้งหมด (all land) ต่อมาเกิดการเลื่อนตัวของแผ่นธรณีภาคเป็นขั้นตอน ดังนี้
1. เมื่อ 2002135 ล้านปี พันเจียเริ่มแยกออกเป็นทวีปใหญ่ 2 ทวีป คือ ลอเรเซียทางตอนเหนือ และกอนด์วานาทางตอนใต้ โดยกอนด์วานาจะแตกและเคลื่อนแยกจากกันเป็นอินเดีย อเมริกาใต้ และแอฟริกา ในขณะที่ออสเตรเลียยังคงเป็นส่วนหนึ่งของกอนด์วานา
2. เมื่อ 135265 ล้านปี มหาสมุทรแอตแลนติกแยกตัวกว้างขึ้น ทำให้แอฟริกาเคลื่อนที่ห่างออกไปจากอเมริกาใต้ แต่ออสเตรเลียยังคงเชื่อมอยู่กับแอนตาร์กติกา และอเมริกาเหนือกับยุโรปยังคงต่อเนื่องกัน
3. เมื่อ 65 ล้านปี2ปัจจุบัน มหาสมุทรแอตแลนติกขยายกว้างขึ้นอีก อเมริกาเหนือและยุโรปแยกจากกัน อเมริกาเหนือโค้งเว้าเข้าเชื่อมกับอเมริกาใต้ ออสเตรเลียแยกจากแอนตาร์กติกา และอินเดียเคลื่อนไป ชนกับเอเชียจนเกิดเป็นภูเขาหิมาลัย กลายเป็นแผ่นดินและผืนมหาสมุทรดังปัจจุบัน

หลักฐานและข้อมูลทางธรณีวิทยา
หลักฐานและข้อมูลต่างๆ ที่ทำให้นักวิทยาศาสตร์เชื่อในทฤษฎีการแปรสัณฐานแผ่นธรณีภาค ได้แก่
1. รอยต่อของแผ่นธรณีภาค
2. รอยแยกของแผ่นธรณีภาค และอายุของหินบนเทือกเขากลางมหาสมุทร
3. การค้นพบซากดึกดำบรรพ์
4. การเปลี่ยนแปลงของอากาศ
5. สนามแม่เหล็กโลกโบราณ

รอยต่อของแผ่นธรณีภาค
นักธรณีวิทยาแบ่งแผ่นธรณีภาคของโลกออกเป็น 2 ประเภท คือ แผ่นธรณีภาคภาคพื้นทวีป และแผ่นธรณีภาคใต้มหาสมุทร รวมทั้งหมด 12 แผ่น ได้แก่
1. แผ่นยูเรเชีย
2. แผ่นอเมริกาเหนือ
3. แผ่นอเมริกาใต้
4. แผ่นอินเดีย (แผ่นออสเตรเลีย2อินเดีย)
5. แผ่นแปซิฟิก
6. แผ่นนาสกา
7. แผ่นแอฟริกา
8. แผ่นอาระเบีย
9. แผ่นฟิลิปปินส์
10. แผ่นแอนตาร์กติกา
11. แผ่นคาริบเบีย
12. แผ่นคอคอส
    แต่ละแผ่นธรณีภาคจะมีการเคลื่อนที่ตลอดเวลา บางแผ่นเคลื่อนที่เข้าหากัน บางแผ่นเคลื่อนที่แยกออกจากกัน บางแผ่นเคลื่อนที่ผ่านกัน นอกจากนั้นยังมีรอยเลื่อนปรากฏบนแผ่นธรณีภาคบางแผ่น เช่น รอยเลื่อนซานแอนเดรียสบนแผ่นอเมริกาเหนือ รอยเลื่อนแอนาโทเลียบนแผ่นยูเรเชีย เป็นต้น

                                                                 รูปแสดงแผ่นธรณีภาคบริเวณต่างๆ ของโลก
   เมื่อพิจารณาแผนที่โลกปัจจุบันพบว่า ทวีปแต่ละทวีปมีรูปร่างต่างกัน แต่เมื่อนำแผ่นภาพของแต่ละทวีป มาต่อกันจะเห็นว่ามีส่วนที่สามารถต่อกันได้พอดี เช่น ขอบตะวันออกของทวีปอเมริกาใต้สามารถต่อกับขอบตะวันตก ของทวีปแอฟริกาใต้ได้อย่างพอดี เสมือนหนึ่งว่าทวีปทั้งสองน่าจะเป็นแผ่นดินเดียวกันมาก่อน ต่อมามีการเคลื่อนที่แยกออกจากกัน ส่วนหนึ่งเคลื่อนไปทางตะวันออก อีกส่วนหนึ่งเคลื่อนไปทางตะวันตก และมีมหาสมุทร แอตแลนติกเข้ามาแทนที่ตรงรอยแยก แผ่นทวีปทั้งสองมีการเคลื่อนแยกจากกันเรื่อยๆ จนมีตำแหน่งและรูปร่างดังปัจจุบัน

                                              รูปแสดงแนวขอบของทวีปต่างๆ ในปัจจุบันที่คิดว่าเคยต่อเชื่อมเป็นผืนเดียวกัน
       กระบวนการเปลี่ยนแปลงของเปลือกโลกเป็นผลทำให้แผ่นธรณีภาคเกิดการเคลื่อนที่แยกออกจากกันจนทำให้มีลักษณะดังปัจจุบัน
     รอยแยกของแผ่นธรณีภาคและอายุหินบนเทือกเขากลางมหาสมุทร
จากรูปแสดงเทือกเขากลางมหาสมุทรพบว่า ลักษณะเด่นของพื้นที่มหาสมุทรแอตแลนติก คือ
1. เทือกเขากลางมหาสมุทรซึ่งมีลักษณะเป็นเทือกเขายาวที่โค้งอ้อมไปตามรูปร่างของขอบทวีป ด้านหนึ่งเกือบขนานกับชายฝั่งของประเทศสหรัฐอเมริกา ส่วนอีกด้านหนึ่งขนานกับชายฝั่งของทวีปยุโรปและทวีปแอฟริกา

                                                                    รูปแสดงเทือกเขากลางมหาสมุทรแอตแลนติก

2. เทือกเขากลางมหาสมุทรมีรอยแยกตัวออกเป็นร่องลึกไปตลอดความยาวของเทือกเขา
3. มีรอยแตกตัดขวางบนสันเขากลางมหาสมุทรมากมาย รอยแตกเหล่านี้เป็นศูนย์กลางของการเกิดแผ่นดินไหวและภูเขาไฟระเบิด
4. มีเทือกเขาเล็กๆ กระจัดกระจายอยู่ทั้งทางตะวันออกและตะวันตกของพื้นมหาสมุทร บริเวณที่เป็นประเทศอังกฤษในปัจจุบัน เป็นเกาะที่อยู่บนไหล่ทวีปที่มีส่วนของแผ่นดินใต้พื้นน้ำต่อเนื่องกับทวีปยุโรป
ในปี พ.ศ. 2503 มีการสำรวจใต้ทะเลและมหาสมุทรใหญ่ทั้ง 3 แห่ง ด้วยเครื่องมือที่ทันสมัย ทำให้พบ หินบะซอลต์ที่บริเวณร่องลึก หรือรอยแยกบริเวณเทือกเขากลางมหาสมุทรแอตแลนติก และพบว่าหินบะซอลต์ที่อยู่ไกลจากรอยแยกจะมีอายุมากกว่าหินบะซอลต์ที่อยู่ใกล้รอยแยกหรือในรอยแยก จากหลักฐานดังกล่าวสามารถ อธิบายการเปลี่ยนแปลงได้ดังนี้ เมื่อเกิดรอยแยกแผ่นดินจะเกิดการเคลื่อนตัวออกจากกันอย่างช้าๆ ตลอดเวลา ขณะเดียวกันเนื้อของหินบะซอลต์จากส่วนล่างจะถูกดันแทรกเสริมขึ้นมาตรงรอยแยกเป็นเปลือกโลกใหม่ ทำให้ตรงกลางรอยแยกเกิดหินบะซอลต์ใหม่เรื่อยๆ โครงสร้างและอายุหินรองรับแผ่นธรณีภาคจึงมีอายุอ่อนสุดบริเวณ เทือกเขากลางมหาสมุทร และอายุมากขึ้นเมื่อเข้าใกล้ขอบทวีป ดังรูป

                                             รูปแสดงอายุของหินบะซอลต์บริเวณรอยแยกกลางมหาสมุทรแอตแลนติก

นักธรณีวิทยาได้ศึกษารอยต่อของแผ่นธรณีภาคพบว่า แผ่นธรณีภาคมีการเคลื่อนที่มีลักษณะต่างๆ ดังนี้
1. ขอบแผ่นธรณีภาคแยกออกจากกัน ขอบแผ่นธรณีภาคที่แยกจากกันนี้ เนื่องจากการดันตัวของแมกมาในชั้นธรณีภาค ทำให้เกิดรอยแตกในชั้นหินแข็ง แมกมาสามารถถ่ายโอนความร้อนสู่ชั้นเปลือกโลก อุณหภูมิและความดันของแมกมาลดลงเป็นผลให้เปลือกโลกตอนบนทรุดตัวกลายเป็นหุบเขาทรุด (rift valley)

                                                        รูปแสดงการแยกออกจากกันของแผ่นธรณีภาคภาคพื้นทวีป

ต่อมาน้ำทะเลไหลมาสะสมกลายเป็นทะเล และเกิดรอยแตกจนเป็นร่องลึก เมื่อแมกมาเคลื่อนตัวแทรกขึ้นมาตามรอยแตก เป็นผลให้แผ่นธรณีภาคใต้มหาสมุทรเคลื่อนตัวแยกออกไปทั้งสองข้าง ทำให้พื้นทะเลขยายกว้างออกไปทั้งสองด้านเรียกว่า กระบวนการขยายตัวของพื้นทะเล (sea floor spreading) และปรากฏเป็นเทือกเขากลางมหาสมุทร เช่น บริเวณกลางมหาสมุทรแอตแลนติก บริเวณทะเลแดง รอยแยก แอฟริกาตะวันออก อ่าวแคลิฟอร์เนีย มีลักษณะเป็นหุบเขาทรุด มีร่องรอยการแยก เกิดแผ่นดินไหวตื้นๆ มีภูเขาไฟและลาวาไหลอยู่ใต้มหาสมุทร

                                                      รูปแสดงการแยกออกจากกันของแผ่นธรณีภาคใต้มหาสมุทร

ในขณะที่แผ่นธรณีภาคเกิดรอยแตกและเลื่อนตัว จะมีผลทำให้เกิดคลื่นไหวสะเทือนไปยังบริเวณต่างๆ ใกล้เคียงกับจุดที่เกิดรอยแตก รอยเลื่อนในชั้นธรณีภาคเกิดเป็นปรากฏการณ์แผ่นดินไหว
2. ขอบแผ่นธรณีภาคเคลื่อนที่เข้าหากัน แบ่งเป็น 3 ลักษณะ คือ
2.1 แผ่นธรณีภาคใต้มหาสมุทรชนกับแผ่นธรณีภาคใต้มหาสมุทร แผ่นธรณีภาคแผ่นหนึ่งจะมุดลงใต้อีกแผ่นหนึ่ง ปลายของแผ่นที่มุดลงจะหลอมตัวกลายเป็นแมกมาและปะทุขึ้นมาบนแผ่นธรณีภาคใต้มหาสมุทร เกิดเป็นแนวภูเขาไฟกลางมหาสมุทร เช่น ที่หมู่เกาะมาริอานาส์ อาลูเทียน ญี่ปุ่น ฟิลิปปินส์ หมู่เกาะฮาวาย จะมีลักษณะเป็นร่องใต้ทะเลลึก มีแนวการเกิดแผ่นดินไหวตามแนวของแผ่นธรณีภาคลึกลงไปถึงชั้นเนื้อโลก รวมทั้งมีภูเขาไฟที่ยังมีพลัง

                                        รูปแสดงการชนกันระหว่างแผ่นธรณีภาคใต้มหาสมุทรกับแผ่นธรณีภาคใต้มหาสมุทร

2.2 แผ่นธรณีภาคใต้มหาสมุทรชนกับแผ่นธรณีภาคภาคพื้นทวีป แผ่นธรณีภาคใต้มหาสมุทร ที่หนักกว่าจะมุดลงใต้แผ่นธรณีภาคภาคพื้นทวีป ทำให้เกิดรอยคดโค้งเป็นเทือกเขาบนแผ่นธรณีภาคภาคพื้นทวีป เช่น ที่อเมริกาใต้แถบตะวันตก แนวชายฝั่งโอเรกอนจะมีลักษณะเป็นร่องใต้ทะเลลึก ตามแนวขอบทวีปมีภูเขาไฟปะทุในส่วนที่เป็นแผ่นดิน เกิดเป็นแนวภูเขาไฟชายฝั่ง และเกิดแผ่นดินไหวรุนแรง ส่วนแนวขอบด้านตะวันออก- เฉียงเหนือของแผ่นธรณีภาคอาระเบียที่เคลื่อนที่เข้าหาและมุดกันกับแนวขอบด้านใต้ของแผ่นธรณีภาคยูเรเชีย จะเกิดเป็นร่องลึกก้นมหาสมุทร และเกิดเป็นเทือกเขาคดโค้งอยู่บนแผ่นธรณีภาคในบริเวณประเทศตะวันออกกลาง ปัจจุบันบริเวณนี้กลายเป็นแหล่งสะสมน้ำมันดิบแหล่งใหญ่ของโลก

                   รูปแสดงการชนกันระหว่างแผ่นธรณีภาคใต้มหาสมุทรกับแผ่นธรณีภาคภาคพื้นทวีป

2.3 แผ่นธรณีภาคภาคพื้นทวีปชนกับแผ่นธรณีภาคภาคพื้นทวีป เนื่องจากแผ่นธรณีภาค ภาคพื้นทวีปทั้ง 2 แผ่นมีความหนามาก เมื่อชนกันจะทำให้ส่วนหนึ่งมุดลง อีกส่วนหนึ่งเกยกันอยู่เกิดเป็น เทือกเขาสูงแนวยาวอยู่ในแผ่นธรณีภาคภาคพื้นทวีป เช่น เทือกเขาแอลป์ในทวีปยุโรป เทือกเขาหิมาลัยใน ทวีปเอเชีย เป็นต้น แนวขอบด้านทิศเหนือของแผ่นธรณีภาคอินเดียเคลื่อนที่ชนและมุดกับแผ่นธรณีภาคยูเรเชียทางตอนใต้ ทำให้เกิดเทือกเขาหิมาลัย บริเวณดังกล่าวจะเป็นรอยย่นคดโค้งเป็นเขตที่ราบสูงเสมือนเป็นหลังคาของโลก

               รูปแสดงการเคลื่อนที่ชนกันระหว่างแผ่นธรณีภาคภาคพื้นทวีปและแผ่นธรณีภาคภาคพื้นทวีป

บทที่ 3 เรื่อง ปรากฏการณ์ทางธรณีวิทยา

          โลกที่เราอาศัยและทำกิจกรรมอันหลากหลายนี้ ถึงแม้เป็นของแข็ง แต่ในขณะเดียวกันก็ยังคงมีการเคลื่อนไหวอย่างช้าๆ อยู่ตลอดเวลาด้วยแรงและพลังงานอันมากมาย ถ้าโลกเคลื่อนไหวผิดปกติในทันทีทันใดจะเกิดปรากฎการณ์ทางธรณีวิทยา เรียกว่า แผ่นดินไหว ซึ่งมีทั้งการสั่นเพียงเล็กน้อยจนถึงรุนแรง ทำให้บ้านเรือนพังทลายและมีประชาชนเสียชีวิต

แผ่นดินไหว

     แผ่นดินไหว เป็นปรากฏการณ์การสั่นสะเทือนหรือเขย่าของพื้นผิวโลก เพื่อปรับตัวให้อยู่ในสภาวะสมดุล ซึ่งแผ่นดินไหวสามารถก่อให้เกิดความเสียหายและภัยพิบัติต่อบ้านเมืองที่อยู่อาศัย สิ่งมีชีวิต ส่วนสาเหตุของการเกิดแผ่นดินไหวนั้นส่วนใหญ่เกิดจากธรรมชาติโดยแผ่นดินไหวบางลักษณะสามารถเกิดจากการกระทำของมนุษย์ได้ แต่มีความรุนแรงน้อยกว่าที่เกิดขึ้นเองจากธรรมชาติ นักธรณีวิทยาประมาณ กันว่าในวันหนึ่ง ๆ จะเกิดแผ่นดินไหวประมาณ 1,000 ครั้ง ซึ่งส่วนใหญ่จะเป็นแผ่นดินไหวที่มีการสั่นสะเทือนเพียงเบา ๆ เท่านั้นคนทั่วไปไม่รู้สึก

แหล่งกำเนิด

     แผ่นเปลือกโลกแต่ละแผ่นจะมีความหนาต่างกัน โดยบางแผ่นมีความหนาถึง 70 กิโลเมตร ในขณะที่บางแผ่น เช่น ส่วนที่อยู่ใต้มหาสมุทร จะมีความหนาเพียง 6 กิโลเมตร นอกจากนี้แผ่นเปลือกโลกแต่ละแห่งยังมีส่วนประกอบทางกายภาพและทางเคมีที่แตก ต่างกัน ดังนั้นเมื่อแผ่นเปลือกโลกเคลื่อนที่แยกออกจากกันหรือชนกัน จะทำให้เกิดการสั่นสะเทือน ที่มีความรุนแรงมากน้อยต่างกัน
     แหล่งกำเนิดแผ่นดินไหวหรือบริเวณตำแหน่งศูนย์กลางแผ่นดินไหว จะอยู่ที่บริเวณขอบของแผ่นเปลือกโลก โดย 90 เปอร์เซ็นของแผ่นดินไหวที่เกิดขึ้น จะเกิดรอบ ๆ มหาสมุทรแปซิฟิก หรือที่รู้จักกันในชื่อ "วงแหวนแห่งไฟ" (Ring of Fire)
     ส่วนเขตเกิดแผ่นดินไหวอื่น ๆ นอกจากแนววงแหวนแห่งไฟแล้ว มักจะเกิดในบริเวณทะเลเมดิเตอร์เรเนียน ผ่านแถบประเทศแถบยุโรปตอนใต้ เช่น อิตาลี กรีซ จนถึงแถบอนาโตเลีย ซึ่งคือประเทศตุรกี ผ่านบริเวณตะวันออกกลาง จนถึงเทือกเขาหิมาลัย บริเวณประเทศอัฟกานิสถาน ปากีสถาน จีน และพม่า แต่อย่างไรก็ตาม เคยเกิดแผ่นดินไหวในประเทศอังกฤษ ซึ่งไม่ได้ตั้งอยู่ในแนวรอยเลื่อนขนาดใหญ่ แต่เป็นแผ่นดินไหวขนาดเล็ก ๆ เท่านั้น

ภูเขาไฟมายอน ประเทศฟิลิปปินส์

สาเหตุการเกิดแผ่นดินไหว

 - แผ่นดินไหวจากธรรมชาติ

    แผ่นดินไหวจากธรรมชาติเป็นธรณีพิบัติภัยชนิดหนึ่ง ส่วนมากเป็นปรากฏการณ์ทางธรรมชาติที่เกิดจากการสั่นสะเทือนของพื้นดิน อันเนื่องมาจากการปลดปล่อยพลังงานเพื่อระบายความเครียด ที่สะสมไว้ภายในโลกออกมาอย่างฉับพลันเพื่อปรับสมดุลของเปลือกโลกให้คงที่ โดยปกติเกิดจากการเคลื่อนไหวของรอยเลื่อน ภายในชั้นเปลือกโลกที่อยู่ด้านนอกสุดของโครงสร้างของโลก มีการเคลื่อนที่หรือเปลี่ยนแปลงอย่างช้า ๆ อยู่เสมอ (ดู การเคลื่อนที่ของแผ่นเปลือกโลก) แผ่นดินไหวจะเกิดขึ้นเมื่อความเค้นอันเป็นผลจากการเปลี่ยนแปลงมีมากเกินไป ภาวะนี้เกิดขึ้นบ่อยในบริเวณขอบเขตของแผ่นเปลือกโลก ที่ที่แบ่งชั้นเปลือกโลกออกเป็นธรณีภาค (lithosphere) เรียกแผ่นดินไหวที่เกิดขึ้นบริเวณขอบเขตของแผ่นเปลือกโลกนี้ว่า แผ่นดินไหวระหว่างแผ่น (interplate earthquake) ซึ่งเกิดได้บ่อยและรุนแรงกว่า แผ่นดินไหวภายในแผ่น (intraplate earthquake)

- แผ่นดินไหวจากการกระทำของมนุษย์

     มีทั้งทางตรงและทางอ้อม เช่น การระเบิด การทำเหมือง สร้างอ่างเก็บน้ำหรือเขื่อนใกล้รอยเลื่อน การทำงานของเครื่องจักรกล การจราจร รวมถึงการเก็บขยะนิวเคลียร์ไว้ใต้ดิน เป็นต้น
     การสร้างเขื่อนและอ่างเก็บน้ำขนาดใหญ่ ซึ่งอาจพบปัญหาการเกิดแผ่นดินไหว เนื่องจากน้ำหนักของน้ำในเขื่อนกระตุ้นให้เกิดการปลดปล่อยพลังงาน ทำให้สภาวะความเครียดของแรงในบริเวณนั้นเปลี่ยนแปลงไป รวมทั้งทำให้แรงดันของน้ำเพิ่มสูงขึ้น ส่งผลให้เกิดพลังงานต้านทานที่สะสมตัวในชั้นหิน เรียกแผ่นดินไหวลักษณะนี้ว่า แผ่นดินไหวท้องถิ่น ส่วนมากจะมีศูนย์กลางอยู่ที่ระดับความลึก 5-10 กิโลเมตร ขนาดและความถี่ของการเกิดแผ่นดินไหวจะลดลงเรื่อย ๆ จนกระทั่งเข้าสู่ภาวะปกติ รายงานการเกิดแผ่นดินไหวในลักษณะเช่นนี้เคยมีที่ เขื่อนฮูเวอร์ ประเทศสหรัฐอเมริกา เมื่อ พ.ศ. 2488 แต่มีความรุนแรงเพียงเล็กน้อย เขื่อนการิบา ประเทศซิมบับเว เมื่อ พ.ศ. 2502 เขื่อนครีมัสต้า ประเทศกรีซ เมื่อ พ.ศ. 2506 และครั้งที่มีความรุนแรงครั้งหนึ่งเกิดจากเขื่อนคอยน่า ในประเทศอินเดีย เมื่อ พ.ศ. 2508 ซึ่งมีขนาดถึง 6.5 ริกเตอร์ ทำให้มีผู้เสียชีวิตกว่า 180 คน^[1]  
     การทำเหมืองในระดับลึก ซึ่งในการทำเหมืองจะมีการระเบิดหิน ซึ่งอาจทำให้เกิดแรงสั่นสะเทือนขึ้นได้  
     การสูบน้ำใต้ดิน การสูบน้ำใต้ดินขึ้นมาใช้มากเกินไป รวมถึงการสูบน้ำมันและแก๊สธรรมชาติ ซึ่งอาจทำให้ชั้นหินที่รองรับเกิดการเคลื่อนตัวได้  

     การทดลองระเบิดนิวเคลียร์ใต้ดิน ก่อให้เกิดความสั่นสะเทือนจากการทดลองระเบิด ซึ่งมีส่วนทำให้เกิดผลกระทบต่อชั้นหินที่อยู่ใต้เปลือกโลกได้

ความเสียหายของอาคารจากแผ่นดินไหวที่โกเบ เมื่อ พ.ศ. 2538

คลื่นในแผ่นดินไหว

คลื่นแผ่นดินไหวถูกแบ่งออกเป็น 2 ชนิด คือ

1. คลื่นในตัวกลาง เป็นคลื่นที่มีลักษณะแผ่กระจายเป็นวงรอบๆจุดศูนย์กลางแผ่นดินไหว แบ่งได้เป็น 2 ชนิดคือ
   1. คลื่นปฐมภูมิ (คลื่น P) คลื่นตามยาว อนุภาคของคลื่นชนิดนี้เคลื่อนที่ในแนวทิศทางการเคลื่อนที่ของคลื่น สามารถผ่านได้ในตัวกลางทุกสถานะ
   2. คลื่นทุติยภูมิ (คลื่น S) คลื่นตามขวาง อนุภาคของคลื่นมีทิศตั้งฉากกับทิศคลื่นเคลื่อนที่ ผ่านได้ในตัวกลางสถานะของแข็ง
2. คลื่นพื้นผิว เป็นคลื่นที่แผ่จากจุดเหนือศูนย์กลางแผ่นดินไหว มี 2 ชนิด
   1. คลื่น L (Wave of Love : Love wave) เป็นคลื่นที่อนุภาคสั่นในแนวราบ มีทิศทางตั้งฉากกับการเคลื่อนที่ของคลื่น
   2. คลื่น R (Wave of Rayleigh : Rayleigh wave) อนุภาคในคลื่นนี้สั่นเป็นรูปรี ในทิศทางการเคลื่อนที่ของคลื่น เป็นสาเหตุทำให้พื้นโลกสั่นขึ้นลง

 ขนาดและความรุนแรง

      ขนาดของแผ่นดินไหว หมายถึง จำนวนหรือปริมาณของพลังงานที่ถูกปล่อยออกมาจากศูนย์กลางแผ่นดินไหวในแต่ละ ครั้ง การหาค่าขนาดของแผ่นดินไหวทำได้โดยวัดความสูงของคลื่นแผ่นดินไหวที่บันทึก ได้ด้วยเครื่องตรวดวัดแผ่นดินไหว แล้วคำนวณจากสูตรการหาขนาด ซึ่งคิดค้นโดย ชาลส์ ฟรานซิส ริกเตอร์ และนิยมใช้หน่วยวัดขนาดของแผ่นดินไหวคือ "ริกเตอร์"

    ความรุนแรงของแผ่นดินไหว (อังกฤษ: Intensity) ที่เกิดขึ้นในแต่ละครั้งนั้นขึ้นอยู่กับความรุนแรงที่รู้สึกได้มากน้อยเพียง ใด และขึ้นอยู่กับระยะทางจากศูนย์กลางแผ่นดินไหว ความเสียหายจะเกิดขึ้นในบริเวณใกล้เคียงกับศูนย์กลางแผ่นดินไหว และจะลดหลั่นลงไปตามระยะทางที่ห่างออกไป ดังนั้น การสูญเสียจะมากหรือน้อยขึ้นอยู่กับความรุนแรงของแผ่นดินไหวโดยตรง สำหรับการวัดขนาดของแผ่นดินไหวมีหลายวิธี เช่น มาตราวัดขนาดของแผ่นดินไหวแบบริกเตอร์ และแบบเมอร์แคลลี่

มาตราริกเตอร์

ขนาดและความสัมพันธ์ของขนาดโดยประมาณกับความสั่นสะเทือนใกล้ศูนย์กลาง

ริกเตอร์	ความรุนแรง	ลักษณะที่ปรากฏ
1 - 2.9	เล็กน้อย	ผู้คนเริ่มรู้สึกถึงการมาของคลื่น มีอาการวิงเวียนเพียงเล็กน้อยในบางคน
3 - 3.9	เล็กน้อย	ผู้คนที่อยู่ในอาคารรู้สึกเหมือนมีอะไรมาเขย่าอาคารให้สั่นสะเทือน
4 - 4.9	ปานกลาง	ผู้ที่อาศัยอยู่ทั้งภายในอาคาร และนอกอาคาร รู้สึกถึงการ สั่นสะเทือน วัตถุห้อยแขวนแกว่งไกว
5 - 5.9	รุนแรง	เครื่องเรือน และวัตถุมีการเคลื่อนที่
6 - 6.9	รุนแรงมาก	อาคารเริ่มเสียหาย พังทลาย
7.0 ขึ้นไป	รุนแรงมาก	เกิดการสั่นสะเทือนอย่างมากมาย ส่งผลทำให้อาคารและสิ่งก่อสร้างต่าง ๆ เสียหายอย่างรุนแรง แผ่นดินแยก วัตถุบนพื้น ถูกเหวี่ยงกระเด็น

มาตราเมร์กัลลี

 อันดับที่และลักษณะความรุนแรงโดยเปรียบเทียบ

เมร์กัลลี	ลักษณะที่ปรากฏ
I.	อ่อนมาก ผู้คนไม่รู้สึก ต้องทำการตรวจวัดด้วยเครื่องมือเฉพาะทางเท่านั้น
II.	คนที่อยู่ในตึกสูง ๆ เริ่มรู้สึกเพียงเล็กน้อย
III.	คนในบ้านเริ่มรู้สึก แต่คนส่วนใหญ่ยังไม่รู้สึก
IV.	ผู้อยู่ในบ้านรู้สึกว่ามีอะไรบางอย่างมาทำให้บ้านสั่นเบา ๆ
V.	คนส่วนใหญ่รู้สึก ของเบาในบ้านเริ่มแกว่งไกว
VI.	คนส่วนใหญ่รู้สึก ของหนักในบ้านเริ่มแกว่งไหว
VII.	คนตกใจ สิ่งก่อสร้างเริ่มมีรอยร้าว
VIII.	อาคารธรรมดาเสียหายอย่างมาก
IX.	สิ่งก่อสร้างที่ออกแบบไว้อย่างดีตามหลักวิศวกรรม เสียหายมาก
X.	อาคารพัง รางรถไฟงอเสียหาย
XI.	อาคารสิ่งก่อสร้างพังทลายเกือบทั้งหมด ผิวโลกปูดนูนและเลื่อนเป็นคลื่นบน พื้นดินอ่อน
XII.	ทำลายหมดทุกอย่าง มองเห็นเป็นคลื่นบนแผ่นดิน

ภูเขาไฟ 

      ภูเขาไฟเป็นหนึ่งในองค์ประกอบที่ทรงพลังที่สุดของธรรมชาติ และเป็นสิ่งที่หล่อหลอมโลกของเรานับ ตั้งแต่จุดเริ่มต้น นี่คือความกราดเกรี้ยวอย่างสุดขีดของธรรมชาติภูมิประเทศทั่วทุกหนแห่งล้อมรอบไปด้วยเปลวไฟ การปะทุเพียงครั้งเดียวก็ทำให้ฟ้ามืดไปทั่วทั้งทวีป และเปลี่ยนแปลงสภาพอากาศไปนานหลายร้อยปีการปะทุครั้งร้ายแรงที่สุดของภูเขาไฟ มีพลังงานมากกว่าอาวุธ นิวเคลียร์ทุกชนิดในปี 1815 เถ้าจากภูเขาไฟ แทมโบรา ได้สร้างให้เกิดภาพพระอาทิตย์ตกดินสีแดงฉานไปทั่วโลกนานถึง 3 ปี การปะทุที่ใหญ่กว่านั้นปิดกั้นลำแสงจากดวงอาทิตย์ไปนานหลายสิบปี สร้างให้เกิดความหายนะต่อการเปลี่ยนแปลงของสภาพอากาศโลกและทำให้สายพันธุ์สัตว์ต้องพบกับการสูญพันธุ์ 

การเกิดภูเขาไฟ!!

    เกิดจากหินหนืดที่อยู่ใต้เปลือกโลกถูกแรงดันอัดให้แทรกรอยแตกขึ้นสู่ผิวโลก โดยมีแรงปะทุหรือแรงระเบิดเกิดขึ้น

     สิ่งที่พุ่งออกมาจากภูเขาไฟเมื่อภูเขาไฟระเบิดก็คือ หินหนืด ไอน้ำ ฝุ่นละออง เศษหินและแก๊สต่างๆ โดยจะพุ่งออกมาจากปล่องภูเขาไฟ (หินหนืดถ้าถูกพุ่งออกมาจากบนพื้นผิวโลกเรียกว่า ลาวา แต่ถ้ายังอยู่ใต้ผิวโลกเรียกว่า แมกมา)

      บริเวณที่มีโอกาสเกิดภูเขาไฟ แนวรอยต่อระหว่างเพลตจะเป็นบริเวณที่มีโอกาสเกิดภูเขาไฟได้มากที่สุด โดยเฉพาะบริเวณที่มีการมุดตัวของแผ่นเปลือกโลก ใต้พื้นมหาสมุทรลงไปสู่บริเวณใต้เปลือกโลกที่เป็นส่วนของทวีป เพราะเปลือกโลกแผ่นเปลือกโลกที่มุดตัวลงไปจะถูกหลอมกลายเป็นหินหนืด จึงแทรกตัวขึ้นมาบริเวณผิวโลกได้ง่ายกว่าบริเวณอื่น บริเวณที่อยู่ห่างจากรอยต่อระหว่างเปลือกโลก ก็อาจเกิดภูเขาไฟได้เช่นกัน ซึ่งเกิดขึ้นโดยกระบวนการที่หินหนืดถูกดันขึ้นมาตามรอยแยกในชั้นหิน

      ตัวอย่างเช่น นักธรณีวิทยาพบว่า บริเวณจังหวัดลำปางและบุรีรัมย์ เคยมีบริเวณที่หินหนืดถูกดันแทรกขึ้นมาตามรอยแยกของชั้นหิน และมีบางแห่ง เกิดการปะทุแบบภูเขาไฟ แต่ไม่รุนแรงมากนัก

ประเภทของภูเขาไฟ

1. ภูเขาไฟแบบกรวยสูง (Steep cone)

    * เกิดจากลาวาที่มีความเป็นกรด หรือ Acid lava cone
    * รูปกรวยคว่ำของภูเขาไฟเกิดจากการทับถมของลาวาที่เป็นกรด เพราะประกอบด้วยธาตุซิลิกอนมากกว่าธาตุอื่นๆ
    * ลาวามีความข้นและเหนียว จึงไหลและเคลื่อนตัวไปอย่างช้าๆ แต่จะแข็งตัวเร็ว ทำให้ไหล่เขาชันมาก
    * ภูเขาไฟแบบนี้จะเกิดการระเบิดอย่างรุนแรง

  

2. ภูเขาไฟแบบโล่ (Shield Volcano)

    * เกิดจากลาวาที่มีความเป็นเบส (Basic lava volcano) เพราะประกอบด้วยแร่เหล็กและแมกนีเซียม
    * ลาวามีลักษณะเหลว ไหลได้เร็วและแข็งตัวช้า
    * การระเบิดไม่รุนแรง จะมีเถ้าถ่านและเศษหินก้อนเล็ก และควันพ่นออกมาบริเวณปากปล่อง

3. ภูเขาไฟแบบกรวยกรวด (Ash and cinder cone)

    * มีลักษณะเป็นกรวยสูงขึ้น ฐานแคบ
    * เป็นภูเขาไฟที่มีการระเบิดรุนแรงที่สุด

4. แบบสลับชั้น (Composite cone)

    * เป็นภูเขาที่มีรูปร่างสมมาตร (Symmetry)
    * กรวยของภูเขาไฟมีหลายชั้น บางชั้นประกอบด้วยลาวา และเถ้าถ่านสลับกันไป
    * ถ้ามีการระเบิดรุนแรงจะมีลาวาไหลออกมาจากด้สนข้างของไหล่เขา
    * เป็นภูเขาไฟที่มีปล่องขนาดใหญ่ และมีแอ่งปากปล่อง (Crater) ขนาดใหญ่ด้วย

โครงสร้างของภูเขาไฟ

ผลจากการเกิดภูเขาไฟระเบิด

 1. หินหนืดหรือลาวาพุ่งขึ้นมาจากการระเบิดของภูเขาไฟ และไหลลงสู่บริเวณที่มีระดับต่ำกว่า สร้างความเสียหายให้แก่มนุษย์

2. เกิดแผ่นดินไหว เนื่องจากการปรับตัวระหว่างหินหนืด กับชั้นหินบริเวณข้างเคียง

3. เกิดแอ่งภูเขาไฟ

ลำดับเหตุการณ์การเกิดแอ่งภูเขาไฟ

   

     ที่เชื่อว่าเกิดจากการระเบิดของภูเขาไฟ และการยุบตัวในบริเวณปล่องภูเขาไฟ

1. การระเบิดของภูเขาไฟ เริ่มต้นด้วยการเกิดเฟียรีคลาวด์ (Fiery clouds) และก้อนเมฆที่ประกอบด้วยฝุ่นภูเขาไฟ (dust clouds)

2. เมื่อการระเบิดดำเนินต่อไป บริเวณที่อยู่ใกล้กับปล่องภูเขาไฟจะแตก และพ่นขึ้นไปในอากาศ พร้อมกับมีลาวาไหลออกมา

3. บริเวณยอดของภูเขาไฟจะยุบตัวลงมาแทนที่หินหนืดที่ไหลออกไป การเคลื่อนที่ออกมาสู่ผิวโลกของหินหนืดในระยะหลัง จะทำให้เกิดเนินภูเขาไฟในแอ่งภูเขาไฟ

  

ประโยชน์ของการเกิดภูเขาไฟ

1.แผ่นดินขยายกว้างขึ้นหรือสูงขึ้น

2.เกิดเกาะใหม่ภายหลังที่เกิดการปะทุใต้ทะเล

3.ดินที่เกิดจากภูเขาไฟระเบิดจะอุดมสมบูรณ์ด้วยแร่ธาตุต่างๆ

4.เป็นแหล่งเกิดน้ำพุร้อน

โทษของการเกิดภูเขาไฟ

1.เมื่อภูเขาไฟระเบิดจะมีเขม่าควันและก๊าซบางชนิดซึ่งอาจเป็นอันตรายต่อสิ่งมีชีวิตได้

2.การปะทุของภูเขาไฟอาจทำให้เกิดแผ่นดินไหวขึ้นได้

3.ชีวิตและทรัพย์สินที่อยู่ใกล้เคียงเป็นอันตราย

4.สภาพภูมิอากาศเกิดการเปลี่ยนอย่างเห็นได้ชัด

 ภูเขาไฟในประเทศไทย

      ประเทศไทยจัดว่ามีภูเขาไฟที่ดับสนิทแล้วทั้งหมด แต่ก็อาจเกิดแผ่นดินไหวขึ้นได้ แต่จะไม่รุนแรง มากเท่าใดนัก ภูเขาไฟที่ดับสนิทแล้วในประเทศไทยมีดังนี้

1.ภูเขาไฟหินพนมรุ้ง

2.ภูเขาไฟหินหลุบ

3.ภูเขาไฟอังคาร

4.ภูเขาไฟดอยผาคอกจำปาแดด

5.ภูเขาไฟดอยหินคอกผาฟู

6.ภูเขาไฟกระโดง

7.ภูเขาไฟไบรบัด

8.ภูเขาไฟคอก