1.กำเนิดเอกภพ(Big Bang)

ปัจจุบันเอกภพประกอบดัวยกาแล็กซีจำนวนเป็นแสนล้านกาแล็กซีระหว่างกาแล็กซีเป็นอวกาศที่เวิ้งว้างกว้างไกล เอกภพจึงมีขนาดใหญ่โดยมีรัศมีไม่น้อยกว่า 13,700 ล้านปีแสง ภายในกาแล็กซีแต่ละแห่งประกอบด้วยดาวฤกษ์จำนวนมากโลกของเราเป็นดาวเคราะห์หืดวงหนึ่งในระบบสุริยะ ซึ่งเป็นสมาชิกของกาแล็กซีของเรา บิกแบงเป็นทฤษฎีที่อธิบายถึงการระเบิดครั้งยิ่งใหญ่ที่ทำให้พลังงานส่วนหนึ่งเปลี่ยนเป็นสสารมีวิวัฒนาการต่อเนื่องจนเกิดเป็นกาแล็กซี เนบิวลา ดาวฤกษ์ ระบบสุริยะ โลก ดวงจันทร์ และสิ่งมีชีวิตต่างๆ ในปัจจุบัน

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

ถ้าเอกภพกำลังขยายตัวก็แสดงว่าถ้าเราย้อนเวลากลับไปในอดีต เอกภพก็ต้องมีขนาดเล็กลงเรื่อยๆ ยิ่งย้อนเวลามากก็ยิ่งเล็กลง แล้วเมื่อเล็ก ลงอย่างที่สุดจะเกิดอะไรขึ้น เอกภพจะลดลงจนสลายไปหรือหวังว่าจะมีจุดหนึ่งที่เอกภพกำเนิด ไม่ว่าจะเป็นกรณีใดจะเห็นว่าเราจะต้องเกี่ยวข้องกับ การเริ่มของเอกภพทั้งนั้น ผู้แรกที่เริ่มศึกษาปัญหาเหล่านี้อย่างจริงจังคือนักฟิสิกส์ซึ่งเกิดที่รัสเซียชื่อ กามอฟ แต่ภายหลังอพยพไปอยู่อเมริกาในช่วง ปี 1948 ที่จริงกามอฟไม่ได้ตั้งใจที่จะคิดค้นเกี่ยวกับการเริ่มของเอกภพตั้งแต่ตอนแรก แต่ระหว่างที่เขากำลังคิดค้นเกี่ยวกับการเกิดของธาตุ เขาก็ได้ บรรลุถึงข้อสรุปว่า เอกภพจะต้องเกิดขึ้นด้วย BIG BANG

เอกภพเกิดได้อย่างไร

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

ทฤษฎี “บิกแบง” (Big Bang Theory) เป็นทฤษฎีทางดาราศาสตร์ที่กล่าวถึงประวัติศาสตร์ความเป็นมาของจักรวาล ปัจจุบันเป็นทฤษฎีที่เป็นที่เชื่อถือและยอมรับมากที่สุด ทฤษฎีบิกแบงเกิดขึ้นจากการสังเกตของนักดาราศาสตร์ที่ว่า ขณะนี้จักรวาลกำลังขยายตัว ดวงดาวต่าง ๆ บนท้องฟ้ากำลังวิ่งห่างออกจากกันทุกที เมื่อย้อนกลับไปสู่อดีต ดวงดาวต่างๆ จะอยู่ใกล้กันมากกว่านี้ และเมื่อนักดาราศาสตร์คำนวณอัตราความเร็วของการขยายตัวทำให้ทราบถึงอายุของจักรวาลและการคลี่คลายตัวของจักรวาล รวมทั้งสร้างทฤษฎีการกำเนิดจักรวาลขึ้นอีกด้วย ตามทฤษฎีนี้ จักรวาลกำเนิดขึ้นเมื่อประมาณ ๑๕,๐๐๐ ล้านปีที่แล้ว ก่อนการเกิดของจักรวาล ไม่มีมวลสาร ช่องว่าง หรือกาลเวลา จักรวาลเป็นเพียงจุดที่เล็กยิ่งกว่าอะตอมเท่านั้น และด้วยเหตุใดยังไม่ปรากฏแน่ชัด จักรวาลที่เล็กที่สุดนี้ได้ระเบิดออกอย่างรุนแรงและรวดเร็วในเวลาเพียงเศษเสี้ยววินาที (Inflationary period) แรงระเบิดก่อให้เกิดหมอกธาตุซึ่งแสงไม่สามารถทะลุผ่านได้ (Plasma period) ต่อมาจักรวาลที่กำลังขยายตัวเริ่มเย็นลง หมอกธาตุเริ่มรวมตัวกันเป็นอะตอม จักรวาลเริ่มโปร่งแสง ในทางทฤษฎีแล้วพื้นที่บางแห่งจะมีมวลหนาแน่นกว่า ร้อนกว่า และเปล่งแสงออกมามากกว่า ซึ่งต่อมาพื้นที่เหล่านี้ได้ก่อตัวเป็นกลุ่มหมอกควันอันใหญ่โตมโหฬาร และภายใต้กฎของแรงโน้มถ่วง กลุ่มหมอกควันอันมหึมานี้ได้ค่อยๆ แตกออก จนเป็นโครงสร้างของ “กาแลกซี” (Galaxy) ดวงดาวต่าง ๆ ได้ก่อตัวขึ้นในกาแลกซี และจักรวาลขยายตัวออกอย่างต่อเนื่องจนถึงปัจจุบัน

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

ทำไมกำเนิดของเอกภพจึงเป็นบิกแบง

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

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

ก เนบิวลาสว่างในกลุ่มดาวนายพราน	ข เนบิวลาสะท้อนแสงในกระจุดดาวลูกไก่	ค เนบิวลามืดรูปหัวม้ากลุ่มดาวนายพราน
ภาพที่ 1 เนบิวลาประเภทต่างๆ

          เนื่องจากกลุ่มก๊าซและฝุ่นในเนบิวลามีอยู่หนาแน่น บางครั้งอนุภาคขนาดใหญ่ก็จะเป็นสิ่งกีดขวาง
การแผ่รังสี ทำให้เกิดการกระเจิงของแสง (Scattering) ปรากฏเป็นเนบิวลาสีฟ้า เช่นเดียวกับสีของท้องฟ้าบนโลกของเรา เราเรียกเนบิวลาประเภทนี้ว่า “เนบิวลาสะท้อนแสง” (Reflection Nebula) ตัวอย่างเช่น เนบิวลาในกระจุกดาวลูกไก่ (ภาพที่ 1 ข) เนบิวลาทริฟิดในกลุ่มดาวคนยิงธนู อย่างไรก็ตามภายในเนบิวลา บางส่วนก็ยังมีกลุ่มก๊าซซึ่งมีอุณหภูมิต่ำกว่า แผ่รังสีอินฟราเรดซึ่งมองไม่เห็น มันจะบังเนบิวลาสว่างซึ่งอยู่ด้านหลัง เราเรียกเนบิวลาเหล่านี้ว่า “เนบิวลามืด” (Dark Nebula) เช่น เนบิวลารูปหัวม้าในกลุ่มดาวนายพราน (ภาพที่ 1 ค)

ภาพที่ 2 โปรโตสตาร์ซ่อนตัวอยู่ในกลุ่มก๊าซภายในเนบิวลานกอินทรี

โปรโตสตาร์

          เหตุเกิดในเนบิวลา (ภาพที่ 2) เมื่อมวลของกลุ่มก๊าซรวมตัวกันมากขึ้นจนแรงโน้มถ่วงมาก พอที่จะเอาชนะแรงดันซึ่งเกิดจากการขยายตัวของก๊าซร้อน กลุ่มก๊าซจะยุบตัวลงอย่างต่อเนื่องและหมุนรอบตัวตามกฎอนุรักษ์โมเมนตัมเชิงมุม (Angular Momentum) เป็นจานรวมมวล แกนกลางของกลุ่มก๊าซเรียกว่า “โปรโตสตาร์” (Protostar) เมื่อแกนกลางของโปรโตสตาร์มีอุณหภูมิสูงถึงระดับล้านเคลวิน โปรโตสตาร์จะปล่อยอนุภาคพลังงานสูงคล้ายลมสุริยะเรียกว่า “Protostellar Wind” เมื่อโปรโตสตาร์ยุบตัวต่อไป กระแสอนุภาคพลังงานสูงจะมีความรุนแรงมาก จนปรากฏเป็นลำพุ่งขึ้นจากรวมมวลในแนวแกนหมุนรอบตัวเองของโปรโตสตาร์ (ภาพที่ 3)

ภาพที่ 3 โปรโตสตาร์

          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

ภาพที่ 4 แผนภาพ H-R แสดงวิวัฒนาการของกำเนิดดาว

          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

กระจุกดาวเปิด

          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 ดังภาพที่ 5

ภาพที่ 5 กระจุกดาวหน้าวัว

          ชีวิตของดาวเฉกเช่นชีวิตของคน แม้ว่าจะเป็นพี่น้องคลานตามกันมา แต่ละคนก็มีวิถีชีวิตเป็นของตัวเอง ดวงอาทิตย์ของเราถือกำเนิดพร้อมๆ กับกระจุดดาวร่วมเนบิวลาหลายร้อยดวง แต่เมื่อกาลเวลาผ่านไป 4,600 ล้านปี ดาวแต่ละดวงก็แยกย้ายกันโคจรไปตามกาแล็กซีทางช้างเผือก บางดวงที่มีมวลมากเผาผลาญเชื้อเพลิงอย่างรวดเร็วก็แตกดับสูญไปแล้ว ดวงอาทิตย์ของเราโคจรรอบทางช้างเผือกมาแล้วไม่น้อยกว่า 15 รอบ

3.ระบบสุริยะ

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

          

ดวงอาทิตย์ (Sun)

          เป็นศูนย์กลางของระบบสุริยะจักรวาล อยู่ห่างจากโลกเป็นระยะทางประมาณ 93 ล้านไมล์ และมีขนาดใหญ่กว่าโลกมากกว่า 1 ล้านเท่า มีขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางยาวกว่าโลก 100 เท่า ดวงอาทิตย์เป็นดาวฤกษ์ที่มีแสงสว่างในตัวเอง ซึ่งเป็นแหล่งพลังงานที่สำคัญของโลก อุณหภูมิของดวงอาทิตย์อยู่ระหว่าง 5,500 - 6,100 องศาเซลเซียส พลังงานของดวงอาทิตย์ทั้งหมดเกิดจากก๊าซไฮโดรเจน โดยพลังงานดังกล่าวเกิดจากปฏิกริยานิวเคลียร์ภายใต้สภาพความกดดันสูงของดวงอาทิตย์ ทำให้อะตอมของไฮโดรเจนซึ่งมีอยู่มากบนดวงอาทิตย์ทำปฏิกริยาเปลี่ยนเป็นฮีเลียม

          ซึ่งจะส่งผ่านพลังงานดังกล่าวมาถึงโลกได้เพียง 1 ใน 200 ล้านของพลังงานทั้งหมด นอกจากนั้นบนพื้นผิวของดวงอาทิตย์ยังเกิดปรากฏการณ์ต่างๆ เช่น การเปลี่ยนแปลงของพลังงานความร้อนบนดวงอาทิตย์อันเนื่องมาจากจุดดับบนดวงอาทิตย์ (Sunspot) ซึ่งจะส่งผลให้เกิดการแปรผันของพายุแม่เหล็ก และพลังงานความร้อน ทำให้อนุภาคโปรตรอนและอิเล็กตรอนหลุดจากพื้นผิวดวงอาทิตย์สู่ห้วงอวกาศ เรียกว่า ลมสุริยะ (Solar Wind) และแสงเหนือและใต้ (Aurora) เป็นปรากฏการณ์ที่ขั้วโลกเหนือและขั้วโลกใต้ 

          การเกิดจุดดับบนดวงอาทิตย์ (Sunspot) บางครั้งเราสามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่า และจะเห็นได้ชัดเจนเวลาดวงอาทิตย์ใกล้ตกดิน จุดดับของดวงอาทิตย์จะอยู่ประมาณ 30 องศาเหนือ และ ใต้ จากเส้นศูนย์สูตร ที่เห็นเป็นจุดสีดำบริเวณดวงอาทิตย์เนื่องจากเป็นจุดที่มีแสงสว่างน้อย มีอุณหภูมิประมาณ 4,500 องศาเซลเซียส ต่ำกว่าบริเวณโดยรอบประมาณ 2,800 องศาเซลเซียส นักวิทยาศาสตร์สันนิษฐานว่าก่อนเกิดจุดดับบนดวงอาทิตย์นั้น ได้รับอิทธิพลจากอำนาจแม่เหล็กไฟฟ้าบริเวณพื้นผิวดวงอาทิตย์มีการเปลี่ยนแปลง ทำให้อุณหภูมิบริเวณดังกล่าวต่ำกว่าบริเวณอื่นๆ และเกิดเป็นจุดดับบนดวงอาทิตย์ 

          แสงเหนือและแสงใต้ (Aurora) เป็นปรากฏการณ์ที่เกิดบริเวณขั้วโลกเหนือ และขั้วโลกใต้ มีลักษณะเป็นลำแสงที่มีวงโค้ง เป็นม่าน หรือ เป็นแผ่น เกิดเหนือพื้นโลกประมาณ 100 - 300 กิโลเมตร ณ ระดับความสูงดังกล่าวก๊าซต่างๆ จะเกิดการแตกตัวเป็นอนุภาคที่มีประจุไฟฟ้า และเมื่อถูกแสงอาทิตย์จะเกิดปฏิกริยาที่ซับซ้อนทำให้มองเห็นแสงตกกระทบเป็นแสงสีแดง สีเขียว หรือ สีขาว บริเวณขั้วโลกทั้งสองมีแนวที่เกิดแสงเหนือและแสงใต้บ่อย เราเรียกว่า "เขตออโรรา" (Aurora Zone)

ดาวพุธ (Mercury) 

          เป็นดาวเคราะห์ที่อยู่ใกล้กับดวงอาทิตย์มากที่สุด สังเกตเห็นด้วยตาเปล่าได้ตอนใกล้ค่ำและ ช่วงรุ่งเช้า ดาวพุธไม่มีดวงจันทร์เป็นดาวบริวาร ดาวพุธหมุนรอบตัวเองจากทิศตะวันตกไปยังทิศตะวันออกกินเวลา ประมาณ 58 - 59 วัน และโคจรรอบดวงอาทิตย์ 1 รอบ ใช้เวลา 88 วัน

ดาวศุกร์ (Venus)

          สังเกตเห็นได้ด้วยตาเปล่า โดยสามารถมองเห็นได้ทางขอบฟ้าด้านทิศตะวันตกในเวลาใกล้ค่ำ เราเรียกว่า "ดาวประจำเมือง" (Evening Star) ส่วนช่วงเช้ามืดปรากฏให้เห็นทางขอบฟ้าด้านทิศตะวันออกเรียกว่า "ดาวรุ่ง" (Morning Star) เรามักสังเกตเห็นดาวศุกร์มีแสงส่องสว่างมากเนื่องจาก ดาวศุกร์มีชั้นบรรยากาศที่ประกอบไปด้วยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ มีผลทำให้อุณหภูมิพื้นผิวสูงขึ้น ดาวศุกร์หมุนรอบตัวเองจากทิศตะวันออกไปยังทิศตะวันตก ไม่มีดวงจันทร์เป็นดาวบริวาร

โลก (Earth) 

          โลกเป็นดาวเคราะห์ดวงเดียวที่มีสิ่งมีชีวิตอาศัยอยู่ เนื่องจากมีชั้นบรรยากาศและมีระยะห่าง จากดวงอาทิตย์ที่เหมาะสมต่อการเจริญเติบโตและการดำรงชีวิตของสิ่งมีชีวิต นักดาราศาสตร์อธิบายเกี่ยวกับการเกิดโลกว่า โลกเกิดจากการรวมตัวของกลุ่มก๊าซ และมีการเคลื่อนทีสลับซับซ้อนมาก โดยเราจะได้ศึกษาในรายละเอียดต่อไป

ดาวอังคาร (Mars)

          อยู่ห่างจากโลกของเราเพียง 35 ล้านไมล์ และ 234 ล้านไมล์ เนื่องจากมีวงโคจรรอบดวง อาทิตย์เป็นวงรี พื้นผิวดาวอังคารมีปรากฏการณ์เมฆและพายุฝุ่นเสมอ เป็นที่น่าสนใจในการศึกษาของนักวิทยาศาสตร์เป็นอย่างมาก เนื่องจากมีลักษณะและองค์ประกอบที่ใกล้เคียงกับโลก เช่น มีระยะเวลาในการหมุนรอบตัวเอง 1 วัน เท่ากับ 24.6 ชั่วโมง และระยะเวลาใน 1 ปี เมื่อเทียบกับโลกเท่ากับ 1.9 มีการเอียงของแกน 25 องศา ดาวอังคารมีดวงจันทร์เป็นบริวาร 2 ดวง 

ดาวพฤหัสบดี (Jupiter) 
          เป็นดาวเคราะห์ที่ใหญ่ที่สุดในระบบสุริยะจักรวาล หมุนรอบตัวเอง 1 รอบใช้เวลา 9.8 ชั่วโมง ซึ่งเร็วที่สุดในบรรดาดาวเคราะห์ทั้งหลาย และโคจรรอบดวงอาทิตย์ 1 รอบ ใช้เวลา12 ปี นักดาราศาสตร์อธิบายว่า ดาวพฤหัสเป็นกลุ่มก้อนก๊าซหรือของเหลวขนาดใหญ่ ที่ไม่มีส่วนที่เป็นของแข็งเหมือนโลก และเป็นดาวเคราะห์ที่มีดวงจันทร์เป็นดาวบริวารมากถึง 16 ดวง

ดาวเสาร์ (Saturn)

          เป็นดาวเคราะห์ที่เราสามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่า เป็นดาวที่ประกอบไปด้วยก๊าซและของ เหลวสีค่อนข้างเหลือง หมุนรอบตัวเอง 1 รอบใช้เวลา 10.2 ชั่วโมง และโคจรรอบดวงอาทิตย์ 1 รอบใช้เวลา 29 ปี ลักษณะเด่นของดาวเสาร์ คือ มีวงแหวนล้อมรอบ ซึ่งวงแหวนดังกล่าวเป็นอนุภาคเล็กๆ หลายชนิดที่หมุนรอบดาวเสาร์มีวงแหวนจำนวน 3 ชั้น ดาวเสาร์มีดวงจันทร์เป็นดาวบริวาร 1 ดวง และมีดวงจันทร์ดวงหนึ่งชื่อ Titan ซึ่งถือว่าเป็นดวงจันทร์ที่ใหญ่ที่สุดในระบบสุริยะจักรวาล 

ดาวยูเรนัส (Uranus)

          หมุนรอบตัวเอง 1 รอบ ใช้เวลา 16.8 ชั่วโมง และโคจรรอบดวงอาทิตย์ 1 รอบ ใช้เวลา 84 ปี ดาวยูเรนัสประกอบด้วยก๊าซและของเหลว เช่นเดียวกับ ดาวพฤหัส และดาวเสาร์ 4.8 ดาวเนปจูน (Neptune) เป็นดาวเคราะห์ที่มีระยะเวลาในการหมุนรอบตัวเอง 1 รอบ เท่ากับ 17.8 ชั่วโมง และระยะ เวลาในการโคจรรอบดวงอาทิตย์ 1 รอบ เท่ากับ 165 ปี มีดวงจันทร์เป็นดาวบริวาร 2 ดวง

ดาวเนปจูน (Neptune)

อยู่ห่างจากโลกประมาณ 4,500 ล้านกิโลเมตร เป็นดาวเคราะห์ที่ใหญ่เป็นอันดับสี่ในระบบสุริยะ สามารถมองเห็นจากโลกได้ด้วยกล้องสองตา บววยากาศของดาวดวงนี้ประกอบด้วยไฮโดรเจน ฮีเลียม และมีเธน ก๊าซมีเธนทำให้ดาวดวงนี้เป็นสีน้ำเงิน มีวงแหวน และมีดวงจันทร์ 8 ดวง

ดาวพลูโต (Pluto)

          เป็นดาวเคราะห์ดวงสุดท้ายของระบบสุริยะจักรวาล มีระยะเวลาในการหมุนรอบตัวเอง 1 รอบ รอบ เท่ากับ 453 ชั่วโมง ระยะเวลาในการโคจรรอบดวงอาทิตย์ 1 รอบ เท่ากับ 248 ปี เป็นดวงดาวที่มีขนาดใกล้เคียงกับดาวพุธ และมีระยะห่างจากดวงอาทิตย์มากที่สุด

4.เทคโนโลยีอวกาศ

  

ความหมายของเทคโนโลยีอวกาศ

อวกาศ หมายถึง อาณาบริวเวณอันกว้างใหญ่ที่อยู่เลยชั้นบรรยากาศของโลกออกไป  ไม่สามารถระบุถึงขอบเขตได้อย่างชัดเจน  โดยปกติอวกาศเป็นที่ว่างเปล่า  มีความหนาแน่นน้อย  การศึกษาความรู้เกี่ยวกับอวกาศจำเป็นต้องใช้ความรู้ เครื่องมือ และกลวิธีทางวิทยาศาสตร์มาประยุกต์ปรับใช้ให้เกิดประโยชน์

       ดังนั้น  เทคโนโลยีอวกาศ 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

 ภาพแสดงปฏิบัติการของระบบขนส่งอวกาศ

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

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

5.โครงสร้างโลก

กำเนิดโลก

           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

ภาพที่ 3 คลื่นปฐมภูมิ (P wave) และคลื่นทุติยภูมิ (S wave)
คลิก เพื่อดูภาพเคลื่อนไหว

            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

ภาพที่ 4 การเดินทางของ P wave และ S wave ขณะเกิดแผ่นดินไหว
คลิก เพื่อดูภาพเคลื่อนไหว

          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

ภาพที่ 5 องค์ประกอบทางเคมีของโครงสร้างภายในของโลก

ภาพที่ 6 โครงสร้างภายในของโลก
คลิก เพื่อดูภาพเคลื่อนไหว

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

สนามแม่เหล็กโลก
          แก่นโลกมีองค์ประกอบหลักเป็นเหล็ก แก่นโลกชั้นใน (Inner core) มีความกดดันสูงจึงมีสถานะเป็นของแข็ง ส่วนแก่นชั้นนอก (Outer core) มีความกดดันน้อยกว่าจึงมีสถานะเป็นของเหลวหนืด แก่นชั้นในมีอุณหภูมิสูงกว่าแก่นชั้นนอก พลังงานความร้อนจากแก่นชั้นใน จึงถ่ายเทขึ้นสู่แก่นชั้นนอกด้วยการพาความร้อน (Convection) เหล็กหลอมละลายเคลื่อนที่หมุนวนอย่างช้าๆ ทำให้เกิดการเคลื่อนที่ของกระแสไฟฟ้า และเหนี่ยวนำให้เกิดสนามแม่เหล็กโลก (The Earth’s magnetic field)

ภาพที่ 7 แกนแม่เหล็กโลก
คลิก เพื่อดูภาพเคลื่อนไหว

          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

6.การแปรสัณฐานของแผ่นธรณี

ธรณีแปรสัณฐาน (อังกฤษ: Geotectonic) เป็นการศึกษาด้านธรณีแปรสัณฐาน ที่นักธรณีวิทยาตั้งข้อสงสัยไว้หลายร้อยปีมาแล้วถึงลักษณะของพื้นผิวโลกที่มีลักษณะธรณีสัณฐานที่แตกต่างกันไปในแต่ละพื้นที่ บ้างก็เป็นลักษณะเทือกเขาสูงชัน บ้างก็เป็นที่ราบกินอาณาบริเวณกว้างใหญ่ไพศาล หรือ ที่ราบในบางแห่งก็เป็นที่ราบไหล่ทวีปใกล้ชายฝั่งทะเล บ้างก็พบเกาะกลางมหาสมุทร รวมถึงร่องลึกกลางมหาสมุทร โดยในช่วงประมาณ ค.ศ. 1960 เมื่อ B.C. Heezen, H.H. Hess และ R.S. Dietz ได้เสนอทฤษฎีเกี่ยวกับการแยกตัวของพื้นมหาสมุทร (Seafloor Spreading) กล่าวถึงการแยกตัวที่พื้นมหาสมุทรออกจากกันเป็นแนวยาวโดยมีแมกมาจากใต้ชั้นเปลือกโลกแทรกขึ้นมาเย็นตัวและแข็งตัว เกิดเป็นพื้นมหาสมุทรใหม่แล้วก็แยกจากกันออกไปอีกเรื่อยๆ นอกจากนั้นยังมีการพูดถึงการหดตัวของโลกอันเนื่องมาจากการสูญเสียพลังงานความร้อนทำให้การหดตัวเกิดขึ้นไม่เท่ากันในแต่ละบริเวณ บริเวณที่มีการหดตัวมากอาจเป็นเป็นร่องลึก อยู่ต่ำลงไป แต่บริเวณที่มีการหดตัวน้อยก็อาจเห็นเป็นเทือกเขาสูงได้เนื่องจากบริเวณโดยรอบมีการหดตัวที่มากกว่า แต่อย่างไรก็ตามก็ยังไม่สามารถอธิบายถึงแนวร่องหุบเขาที่เกิดขึ้นได้ นักธรณีวิทยายังคงศึกษาถึงเหตุการณ์ต่างๆอย่างต่อเนื่อง เช่น สนามแม่เหล็กโลกโบราณ ซากดึกดำบรรพ์ต่างๆที่แสดงถึงการเปลี่ยนแปลงของโลก ทำให้ปัจจุบันได้มีการกล่าวถึงทฤษฎีอยู่ 2 ทฤษฎี ที่จะมาอธิบายเหตุการณ์ต่างๆ ได้แก่

1. ทฤษฎีทวีปเลื่อน (Continental Drift)
2. ทฤษฎีแผ่นเปลือกโลกเคลื่อนที่ (Plate Tectonics)

ทฤษฎีทวีปเลื่อน

ในค.ศ. 1620 ฟรานซิส เบคอน ได้ตั้งข้อสังเกต ถึงการที่สองฟากมหาสมุทรแอตแลนติกมีลักษณะสัณฐานวิทยาที่สอดคล้องกันต่อมา P.Placet 1668 พยายามอธิบายว่าสองฟากมหาสมุทรแอตแลนติกน่าจะเชื่อมกันมาก่อน แต่ยังไม่มีหลักฐานหรือข้อมูลใดสนับสนุน นอกจากอาศัยลักษณะคล้ายคลึงสอดคล้องกันของชายฝั่งมหาสมุทรเท่านั้น จากนั้นในปี 1858 Antonio Sniderได้อาศัยข้อมูลชั้นหินในยุค Carboniferous ในทวีปยุโรปและอเมริกาเหนือมาเชื่อมโยงกันซึ่งสามารถสรุปได้ว่า ก่อนหน้านี้ทวีปทั้งหมดเคยเป็นทวีปผืนเดียวกันมาก่อน แล้วจึงค่อยๆ แยกออกจากกันในภายหลัง ในปี 1908 Frank B. Taylor ได้อธิบายถึงของการที่มหาทวีป 2 ทวีปซึ่งเคยวางตัวอยู่ใกล้ขั้วโลกเหนือและใต้แยกออกเป็นทวีปเล็กๆ และเคลื่อนที่มาในทิศเข้าหาเส้นศูนย์สูตร นั่นคือมหาทวีปลอเรเซีย (Laurasia) ซึ่งอยู่ทางเหนือและมหาทวีปกอนด์วานา (Gondwanaland) ซึ่งอยู่ทางใต้ โดยเป็นการเคลื่อนที่ของเปลือกโลกไซอัลเท่านั้น ต่อมาในปี 1910 Alfred Wegene ได้สร้างแผนที่มหาทวีปใหม่ โดยอาศัยรูปร่างแผนที่ของ Snider และตั้งชื่อว่ามหาทวีปพันเจีย ซึ่งถูกล้อมรอบด้วยมหาสมุทรพันธาลาสซา (Panthalassa) แล้วเกิดการแยกออกและเคลื่อนที่ไปอยู่ ณ ตำแหน่งที่เห็นอยู่ในปัจจุบัน โดยขณะเคลื่อนที่ก็เกิดเทือกเขาขึ้น ต่อมา Taylor ได้อธิบายว่ารอยชิ้นทวีปที่ขาดหล่นปรากฏเป็นเกาะแก่ง หรือรอยฉีกที่พบเป็นร่องลึกยังปรากฏอยู่บนพื้นมหาสมุทร

[แก้]ทฤษฎีแผ่นเปลือกโลกเคลื่อนที่

แผนภาพแสดงการเคลื่อนที่ของแผ่นเปลือกโลก สัญลักษณ์: 1 = การแยกออกของแผ่นเปลือกโลก; 2 = แผ่นเปลือกโลกจากการเย็นตัวของหินหนืด; 3 = แผ่นเปลือกโลกมุดตัวเข้าหากัน; 4 = ภูเขาไฟ; 5 = แผ่นเปลือกโลกที่มุดตัวลง; 6 = เทือกเขา; 7 = ร่องลึกมหาสมุทร; 8 = แนวหมู่เกาะภูเขาไฟ; 9 = แนวการเลื่อนตัวของเปลือกโลก.

เมื่อกว่าหลายทศวรรษที่ผ่านมา นักธรณีวิทยาได้ให้ข้อสังเกตไว้ว่าแผ่นทวีปต่างๆ บนโลกนั้นน่าจะสามารถนำมาต่อกันได้เพราะแผ่นทวีปเหล่านี้เคยเป็นแผ่นเดียวกันมาก่อน จากการสังเกตครั้งนั้นร่วมกับการค้นพบซากดึกดำบรรพ์ชนิดเดียวกันบนชายฝั่งอเมริกาเหนือและแอฟริกาในเวลาต่อมา ในช่วง 1950s ถึง 1960s นักธรณีวิทยาได้มีการศึกษาทางสุมทรศาสตร์อย่างจริงจังเพื่อหาข้อสนับสนุนแนวความคิดต่างๆ ในอดีต และได้ก่อให้เกิดทฤษฎีของเพลตเทคโทนิก (Plate Tectonics) ขึ้นในเวลาต่อมา ทฤษฎีดังกล่าวอธิบายว่าการเคลื่อนที่ของแผ่นเปลือกโลก (Plates) นั้นสอดคล้องกับการเปลี่ยนแปลงพื้นผิวโลกตลอดช่วงธรณีกาล แผ่นเปลือกโลก Lithosphere (ซึ่งประกอบด้วยเปลือกโลกและแมนเทิลส่วนบน) ลอยตัวและไหลอยู่บนชั้นหินหนืด (ชั้นแมนเทิลที่สามารถไหลได้คล้ายของเหลวเรียกว่า Asthenosphere) สามารถเคลื่อนไปได้ประมาณหนึ่งนิ้วต่อปี และก็ได้เป็นคำตอบของสาเหตุที่ทำให้แผ่นเปลือกโลกเคลื่อนที่นั่นเอง โดยนักธรณีได้ให้ข้อสรุปไว้ว่าแผ่นเปลือกโลกสามารถเคลื่อนที่ได้สามแบบได้แก่

1. เคลื่อนที่แยกออกจากกัน (Divergent)
2. เคลื่อนที่เข้าชนกัน (Convergent)
3. เคลื่อนผ่าน (Transform)

[แก้]เคลื่อนที่แยกออกจากกัน

เมื่อแผ่นเปลือกโลกเคลื่อนที่แยกออกจากกัน ที่บริเวณแนวแผ่นเปลือกโลกแยกตัว (Divergent Boundaries) หินหนืดร้อน (Hot Magma) จากชั้นแมนเทิลจะแทรกตัวขึ้นมาตามช่องว่างตามแนวรอยแตก เมื่อหินหนืดเย็นตัวก็จะกลายเป็นแผ่นเปลือกโลกใหม่ การแทรกตัวขึ้นมาของหินหนืดจะทำให้แนวแยกตัวนั้นสูงขึ้นกลายเป็นแนวเทือกเขากลางมหาสมุทร (Mid-Ocean Ridges) แสดงถึงขอบของแผ่นเปลือกโลกในมหาสมุทร เปลือกโลกใหม่ที่ถูกสร้างขึ้นอย่างต่อเนื่องมีอัตราเร็วในการเกิดประมาณ 20 ลูกบาศก์กิโลเมตรต่อปี

[แก้]แนวเทือกเขากลางสมุทร

มีลักษณะเป็นแนวเทือกเขาเตี้ยวางตัวทอดยาวไปบนพื้นมหาสมุทรคล้ายกับเทือกเขาบนทวีป เทือกเขากลางสมุทรที่สำคัญได้แก่ Mid-Atlantic Ridge และ East Pacific Rise เป็นต้น กลางเทือกเขามีลักษณะพิเศษคือมีร่องลึกอันเกิดจากรอยเลื่อนทอดตัวตลอดความยาวของเทือกเขา โดยมีลักษณะคล้ายคลึงกับร่องหุบเขาที่ปรากฏอยู่บนแผ่นดินหลายแห่ง เช่น ร่องหุบเขาทางด้านตะวันออกของทวีปแอฟริกา หรือร่องหุบเขาบริเวณแม่น้ำไรน์ในยุโรป เป็นต้น บนเทือกเขากลางสมุทรมีการยกตัวขึ้นมาของหินหลอมละลายที่ลึกลงไปในชั้นเนื้อโลกทำให้เกิดเป็นหินอัคนีพุจำพวก Basalt และ Ultramafic หินอัคนีพุเหล่านี้แสดงหลักฐานเป็นแถบบันทึกสนามแม่เหล็กโลกซึ่งเกิดขึ้นขณะที่หินหลอมละลายกำลังเย็นตัว แถบบันทึกนี้แสดงให้เห็นว่าสนามแม่เหล็กโลกได้เกิดการกลับขั้วไปมาตลอดเวลา นอกจากนี้ยังพบว่าแถบบันทึกสนามแม่เหล็กโลกนี้ปรากฏอยู่บนหินที่ประกอบเป็นพื้นมหาสมุทรทั้งสองฟากของเทือกเขากลางสมุทรด้วย และพบว่ายิ่งห่างออกไปจากแนวกลางของเทือกเขาชุดหินจะมีอายุแก่ขึ้นเรื่อย ๆ ดังนั้นจึงอธิบายได้ว่าหินเหล่านี้เกิดขึ้นก่อนที่กลางเทือกเขาแล้วค่อยเคลื่อนที่ออกจากกันเรื่อย ๆ ตามกาลเวลา จากการคำนวณการเคลื่อนที่ทำให้กำหนดความเร็วของการแยกตัวได้ว่าอยู่ระหว่าง 1 ถึง 15 เซนติเมตรต่อปี ดังนั้นเราสามารถระบุขอบของแผ่นเปลือกโลกในส่วนที่กำลังแยกตัวออกจากกันจากบริเวณเทือกเขากลางสมุทรได้

[แก้]เคลื่อนที่เข้าชนกัน

เมื่อแผ่นเปลือกโลกมหาสมุทรใหม่มีการเย็นตัวเป็นเวลากว่าสิบล้านปี ความหนาแน่นก็จะค่อยๆ เพิ่มมากขึ้นจนมีความหนาแน่นมากกว่าชั้นหินหนืดที่อยู่ด้านล่าง จากนั้นจึงมุดตัวลงไปใต้โลกเรียกว่า Subduction การมุดตัวนี้จะเกิดขึ้นในบริเวณแนวแผ่นเปลือกโลกลู่เข้าหากัน (Convergent Plate Boundaries) ซึ่งแผ่นเปลือกโลกทั้งสองแผ่นมีการเคลื่อนที่เข้าชนกัน แผ่นเปลือกโลกมหาสมุทรที่มีความหนาแน่นมากกว่าจะเข้าชนและมุดตัวใต้แผ่นเปลือกโลกภาคพื้นทวีปที่ความหนาแน่นน้อยกว่า เมื่อแผ่นเปลือกโลกมุดตัวลงไปในโลก จะเกิดการบีบอัดและหลอมเป็นบางส่วน (Partially Melting) เนื่องจากอุณหภูมิและความดันที่สูงขึ้น ทำให้เกิดแผ่นดินไหวและภูเขาไฟ ขึ้นเหนือบริเวณที่มีการมุดตัว โดยการเคลื่อนที่แบบ Convergence จะทำให้เกิดลักษณะธรณีสัณฐาน 3 แบบได้แก่

[แก้]การสร้างเทือกเขา

แรงดันจากการมุดตัวของแผ่นเปลือกโลกมหาสมุทรทำให้แผ่นเปลือกภาคพื้นทวีปที่มีความหนาแน่นน้อยกว่าที่เคลื่อนที่ต้านแรงดังกล่าวเกิดการโก่งตัวเกิดเป็นแนวเทือกเขาขนาดใหญ่ (Mountain Ranges) เช่น เทือกเขาหิมาลัย เทือกเขาร๊อกกี้

[แก้]ร่องลึกมหาสมุทรและหมู่เกาะ

เมื่อแผ่นเปลือกโลกมหาสมุทรสองแผ่นเคลื่อนที่ชนกันและการมุดตัว บริเวณที่มีการมุดตัวจะเกิดร่องลึกมหาสมุทร (Oceanic Trenches) และแนวหมู่เกาะภูเขาไฟ (Volcanic Island Chains)

[แก้]ร่องลึกก้นสมุทร

ร่องลึกนี้ถูกพบที่ใต้มหาสมุทรใกล้ขอบของทวีป และมักพบว่ามีแนวเกาะภูเขาไฟรูปโค้งอยู่ด้านอยู่ใกล้ขอบทวีป หินภูเขาไฟที่เกิดขึ้นตามแนวเกาะภูเขาไฟนี้เป็นจำพวกหิน Andesite ซึ่งแตกต่างไปจากหินอัคนีที่เกิดบริเวณเทือกเขากลางสมุทรที่ส่วนใหญ่เป็นหิน Basalt นอกจากนั้นบริเวณนี้ยังพบว่าเป็นบริเวณที่มีความร้อนสูงและมีการเกิดแผ่นดินไหวอยู่บ่อยครั้ง พบว่าตำแหน่งจุดกำเนิดแผ่นดินไหว มีลักษณะเอียงเทลงไปจากแนวร่องลึกลงไปถึงชั้นฐานธรณีภาค ที่ประมาณความลึกถึง 700 กิโลเมตร เรียกแนวแผ่นดินไหวเอียงเทนี้ว่าเขตเบนนิออฟ (Benioff Zones) จากการศึกษากลไกการเกิดแผ่นดินไหวที่พบในที่ลึกพบว่ามีแผ่นดินไหวจำนวนหนึ่งน่าจะเกิดจากรอยเลื่อนที่มีลักษณะสอดคล้องกับการเอียงของ Benioff Zone โดยแสดงเป็นลักษณะของรอยเลื่อนย้อน ดังนั้นจึงเกิดเป็นสมมติฐานว่าบริเวณนี้แผ่นเปลือกโลกกำลังมุดตัวเอียงลง และถูกกลืนหายไปในชั้นฐานธรณีภาค ขณะเดียวกันแนวเกาะภูเขาไฟและเขตความร้อนพิภพสูงก็อธิบายว่าได้เกิดการหลอมตัวของแผ่นเปลือกโลกในที่ลึกจนกลายเป็นมวลหินหลอมเหลว ซึ่งมวลหินหลอมเหลวค่อยๆหาทางเคลื่อนที่ขึ้นข้างบนมาเย็นตัวเป็นมวลหินอัคนีทั้งหินอัคนีพุและหินอัคนีแทรกดัน นอกจากนี้ในบริเวณใกล้เคียงที่ขอบของแผ่นเปลือกโลกด้านใดด้านหนึ่งหรือทั้งสองด้านน่าจะเกิดการเข้าชนกันทำให้เกิดการคดโค้งโก่งงอพร้อมกับรอยเลื่อนย้อนมากมายจนทำให้วัสดุถูกยกตัวขึ้นเป็นแนวแคบยาวขนานไปตามแนวชนกันของขอบแผ่นเปลือกโลกนั่นคือการเกิดเป็นแนวเทือกเขานั่นเอง

[แก้]เคลื่อนผ่าน

แผ่นเปลือกโลกมีการเคลื่อนที่ผ่านซึ่งกันและกันในบริเวณแนวรอยเลื่อนแปรสภาพ (Transform Boundaries) มักพบในแผ่นเปลือกโลกมหาสมุทร ซึ่งเป็นสาเหตุทำให้แนวเทือกเขากลางมหาสมุทรเลื่อนเหลื่อมออกจากกัน บางบริเวณก็พบว่าตัดผ่านแผ่นเปลือกโลกภาคพื้นทวีปด้วย ในมหาสมุทรแนวดังกล่าวนี้มักจะก่อให้เกิดแผ่นดินไหวกำลังไม่มากอยู่เป็นประจำ ส่วนในภาคพื้นทวีปแนวดังกล่าวมักถูกจำกัดทำให้เกิดการสะสมพลังงานและก่อให้เกิดแผ่นดินไหวรุนแรงในเวลาต่อมาเมื่อเกิดการเลื่อนอย่างฉับพลัน ซึ่งก่อให้เกิดความเสียหายได้ ดังเช่น รอยเลื่อนซานแอนเดียส

[แก้]รอยเลื่อนระนาบด้านข้าง

เป็นลักษณะของรอยเลื่อนแนวระดับ (Strike-Slip Fault) ซึ่งพบตัดแนวเทือกเขากลางสมุทรและทำให้แนวเทือกเขาเหลื่อมกันและจากข้อมูลแผ่นดินไหวพบว่า แนวรอยเลื่อนนี้อยู่ลึกประมาณ 300 กิโลเมตร รอยเลื่อนชนิดนี้ยังไม่ทราบถึงสาเหตุของการเกิด แต่สามารถใช้ระบุขอบเขตของแผ่นโลกที่เกิดได้ รวมทั้งบอกถึงการเคลื่อนตัวเฉียดผ่านกันของแผ่นเปลือกโลกที่อยู่ชิดกันด้วย

7.แผ่นดินไหวและภูเขาไฟระเบิด

 แผ่นดินไหว

            แผ่นดินไหว (earthquake) เป็นปรากฏการณ์การสั่นสะเทือนหรือเขย่าของพื้นผิวโลก เพื่อปรับตัวให้อยู่ในสภาวะสมดุล ซึ่งแผ่นดินไหวสามารถก่อให้เกิดความเสียหายและภัยพิบัติต่อบ้านเมือง ที่อยู่อาศัย สิ่งมีชีวิต ส่วนสาเหตุของการเกิดแผ่นดินไหวนั้นส่วนใหญ่เกิดจากธรรมชาติ โดยแผ่นดินไหวบางลักษณะสามารถเกิดจากการกระทำของมนุษย์ได้ แต่มีความรุนแรงน้อยกว่าที่เกิดขึ้นเองจากธรรมชาติ นักธรณีวิทยาประมาณกันว่าในวันหนึ่ง ๆ จะเกิดแผ่นดินไหวประมาณ 1,000 ครั้ง ซึ่งส่วนใหญ่จะเป็นแผ่นดินไหวที่มีการสั่นสะเทือนเพียงเบา ๆ เท่านั้น คนทั่วไปไม่รู้สึก

            แผ่นดินไหวเป็นปรากฏการณ์ธรรมชาติที่เกิดจากการเคลื่อนที่ของแผ่นเปลือกโลก ทำให้เกิดการเคลื่อนตัวของชั้นหินขนาดใหญ่เลื่อน เคลื่อนที่ หรือแตกหักและเกิดการโอนถ่ายพลังงานศักย์ ผ่านในชั้นหินที่อยู่ติดกัน พลังงานศักย์นี้อยู่ในรูปคลื่นไหวสะเทือน จุดศูนย์กลางการเกิดแผ่นดินไหว (focus) มักเกิดตามรอยเลื่อน อยู่ในระดับความลึกต่าง ๆ ของผิวโลก เท่าที่เคยวัดได้ลึกสุดอยู่ในชั้นแมนเทิล

            ส่วนจุดที่อยู่ในระดับสูงกว่า ณ ตำแหน่งผิวโลก เรียกว่า "จุดเหนือศูนย์เกิดแผ่นดินไหว" (epicenter) การสั่นสะเทือนหรือแผ่นดินไหวนี้จะถูกบันทึกด้วยเครื่องมือที่เรียกว่า ไซสโมกราฟ โดยการศึกษาเรื่องแผ่นดินไหวและคลื่นสั่นสะเทือนที่ถูกส่งออกมา จะเรียกว่า "วิทยาแผ่นดินไหว" (Seismology)

   สาเหตุการเกิดแผ่นดินไหว

       แผ่นดินไหวจากธรรมชาติเป็นธรณีพิบัติภัยชนิดหนึ่ง ส่วนมากเป็นปรากฏการณ์ทางธรรมชาติที่เกิดจากการสั่นสะเทือนของพื้นดิน อันเนื่องมาจากการปลดปล่อยพลังงานเพื่อระบายความเครียด ที่สะสมไว้ภายในโลกออกมาอย่างฉับพลันเพื่อปรับสมดุลของเปลือกโลกให้คงที่ โดยปกติเกิดจากการเคลื่อนไหวของรอยเลื่อน ภายในชั้นเปลือกโลกที่อยู่ด้านนอกสุดของโครงสร้างของโลก มีการเคลื่อนที่หรือเปลี่ยนแปลงอย่างช้า ๆ อยู่เสมอ แผ่นดินไหวจะเกิดขึ้นเมื่อความเค้นอันเป็นผลจากการเปลี่ยนแปลงมีมากเกินไป ภาวะนี้เกิดขึ้นบ่อยในบริเวณขอบเขตของแผ่นเปลือกโลก ที่ที่แบ่งชั้นเปลือก

โลกออกเป็นธรณีภาค (lithosphere) เรียกแผ่นดินไหวที่เกิดขึ้นบริเวณขอบเขตของแผ่นเปลือกโลกนี้ว่า แผ่นดินไหวระหว่างแผ่น (interplate earthquake) ซึ่งเกิดได้บ่อยและรุนแรงกว่า แผ่นดินไหวภายในแผ่น (intraplate earthquake)  

   การป้องกันความเสียหายจากแผ่นดินไหว

       ในปัจจุบันมีการสร้างอาคาร ตึกระฟ้าใหม่ ๆ บนหินแข็งในเขตแผ่นดินไหว อาคารเหล่านั้นจะใช้โครงสร้างเหล็กกล้าที่แข็งแรงและขยับเขยื้อนได้ มีประตูและหน้าต่างน้อยแห่ง บางแห่งก็มุงหลังคาด้วยแผ่นยางหรือพลาสติกแทนกระเบื้อง ป้องกันการตกลงมาของกระเบื้องแข็งทำให้ผู้คนบาดเจ็บ ถนนมักจะสร้างให้กว้างเพื่อว่าเมื่อเวลาตึกพังลงมาจะได้ไม่กีดขวางทางจราจร และยังมีการสร้างที่ว่างต่าง ๆ ในเมือง เช่น สวนสาธารณะ ซึ่งผู้คนสามารถจะไปหลบภัยให้พ้นจากการถล่มของอาคารบ้านเรือนได้

    ผลกระทบจากการเกิดแผ่นดินไหว

       ผลกระทบจากแผ่นดินไหว มีทั้งทางตรงและทางอ้อม เช่น ทำให้เกิดพื้นดินแตกแยก ภูเขาไฟระเบิด อาคารสิ่งก่อสร้างพังทลาย ไฟไหม้ แก๊สรั่ว ท่อระบายน้ำและท่อประปาแตก คลื่นสึนามิ แผ่นดินถล่ม เส้นทางการคมนาคมเสียหายและถูกตัดขาด ถนนและทางรถไฟบิดเบี้ยวโค้งงอ เกิดโรคระบาด ปัญหาด้านสุขภาพจิตของผู้ประสบภัย ความสูญเสียในชีวิตและทรัพย์สิน รวมถึงทางเศรษฐกิจ เช่น การสื่อสารโทรคมนาคมขาดช่วง ระบบคอมพิวเตอร์ขัดข้อง การคมนาคมทั้งทางบก ทางน้ำ ทางอากาศหยุดชะงัก ประชาชนตื่นตระหนก ซึ่งมีผลต่อการลงทุน การประกันภัย และในกรณีที่แผ่นดินไหวมีความรุนแรงมาก เมืองทั้งเมืองอาจถูกทำลายหมด และมีผู้เสียชีวิตเป็นจำนวนมาก

       ถ้าแผ่นดินไหวเกิดขึ้นใต้ทะเล แรงสั่นสะเทือนอาจจะทำให้เกิดเป็นคลื่นขนาดใหญ่ที่เรียกว่า "สึนามิ" มีความเร็วคลื่น 600-800 กิโลเมตรต่อชั่วโมง ในทะเลเปิด ส่วนใหญ่คลื่นจะมีความสูงไม่เกิน 1 เมตร และสังเกตได้ยาก แต่จะมีขนาดใหญ่ขึ้นเมื่อเคลื่อนถึงใกล้ชายฝั่ง โดยอาจมีความสูงถึง 60 เมตร สามารถก่อให้เกิดน้ำท่วม สร้างความเสียหายอย่างใหญ่หลวงกับสิ่งก่อสร้างที่ติดอยู่ชายฝั่งทะเล 

   ภูเขาไฟระเบิด

            ภูเขาไฟ เป็นธรณีสัณฐาน ที่หินหนืด หินภายในโลกที่ถูกหลอมเหลวด้วยความดันและอุณหภูมิสูง ปะทุผ่านขึ้นมายังพื้นผิวของดาวเคราะห์ แม้ว่าเราจะสามารถพบภูเขาไฟได้หลายแห่งบนดาวเคราะห์หินและดาวบริวารในระบบสุริยะ แต่บนโลก ภูเขาไฟมักเกิดขึ้นใกล้กับแนวรอยต่อระหว่างแผ่นเปลือกโลก อย่างไรก็ตาม ยังมีภูเขาไฟที่เป็นข้อยกเว้น เรียกว่า ภูเขาไฟจุดร้อน

   สาเหตุการระเบิดของภูเขาไฟ

       ภูเขา ไฟระเบิด เกิดจาดหินหนืดที่อยู่ใต้เปลือกโลกมีอุณหภูมิ และความดันสูงมากถูกแรงดันอัดให้แทรกรอยแตกขึ้นมาสู่ผิวโลก โดยมีแรงปะทุหรือแรงระเบิดขึ้นหินหนืดที่พุ่งขึ้นมาจาการระเบิดของภูเขาไฟจะ ไหลลงสู่บริเวณที่อยู่ระดับต่ำกว่าและสร้างความเสียหายให้แก่มนุษย์สิ่งมี ชีวิตและสิ่งแวดล้อมเป็นอย่างมาก นอกจากหินหนืดแล้วยังมีสิ่งอื่นที่พุ่งออกจากปล่องภูเขาไฟ ได้แก่ ไอน้ำ ฝุ่นละออง เศษหิน และก๊าซต่างๆ เช่น ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ ก๊าซคาบอนมอนอกไซด์ ก๊าซไนโตรเจน ก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ เป็นต้น ภูเขาไฟมักเกิดขึ้นที่บริเวณรอยต่อระหว่างแผ่นเปลือกโลก เช่น บริเวณของทวีปที่มีการมุดตัวของแผ่นเปลือกโลกใต้พื้นมหาสมุทรลงไปสู่ใต้ เปลือกโลกที่เป็นส่วนของทวีป เพราะแผ่นเปลือกโลกที่มุดตัวลงไปจะถูกหลอมกลายเป็นหินหนืดและแทรกตัวขึ้นมา ได้ง่ายกว่าบริเวณอื่นๆการเกิดภูเขาไฟในบริเวณที่ห่างจากรอยต่อระหว่างแผ่น เปลือกโลกก็มีโอกาสได้เช่นกัน แต่โอกาสเกิดขึ้นได้น้อย โดยอาจจะเกิดจากหินหนืดดันขึ้นตามรอยแตกในชั้นหินซึ่งรอยแตกนี้อยู่ห่างจาก แนวรอยต่อระหว่างแผ่นเปลือกโลก

   วิธีป้องกันตัวขณะภูเขาไฟระเบิด

       สวมเสื้อคลุม กางเกงขายาว ถุงมือเพื่อป้องกันเถ้าภูเขาไฟและความร้อนจากการระเบิด ใส่หน้ากากอนามัย แว่นตาทุกชนิดเพื่อป้องกันเถ้าภูเขาไฟ เตรียมเสบียง ยารักษาโรค เครื่องใช้ที่จำเป็นรวมทั้งเครื่องมือสื่อสารเช่นโทรศัพท์ วิทยุ  ไม่ควรหลบอยู่ในอาคารสิ่งก่อสร้างเพราะอาจถล่มลงมาจากแผ่นดินไหวหรือเถ้าภูเขาไฟ

   ผลกระทบจากการระเบิดของภูเขาไฟ

       แรงสั่นสะเทือน มีทั้งการเกิดแผ่นดินไหวเตือน แผ่นดินไหวจริง และแผ่นดินไหวติดตาม ถ้าประชาชนไปตั้งถิ่นฐานอยู่ในเชินภูเขาไฟอาจหนีไม่ทันเกิดความสูญเสียชีวิต และทรัพย์สิน การเคลื่อนที่ของลาวา อาจไหลออกมาจากปากปล่องภูเขาไฟเคลื่อนที่รวดเร็วถึง 50 กิโลเมตรต่อชั่วโมง มนุษยและสัตว์อาจหนีภัยไม่ทันเกิดความสูญเสียอย่างใหญ่หลวง เกิดเถ้าภูเขาไฟ บอมบ์ภูเขาไฟ ระเบิดขึ้นสู่บรรยากาศ ครอบคลุมอาณาบริเวณใกล้ภูเขาไฟ และลมอาจพัดพาไปไกลจากแหล่งภูเขาไฟระเบิดหลายพันกิโลเมตร เช่น ภูเขาไฟพินาตูโบระเบิดที่เกาะลูซอนประเทศฟิลิปปินส์ เกิดคลื่นสึนามิ ขณะเกิดภูเขาไประเบิด โดยเฉพาะภูเขาไฟใต้ท้องมหาสมุทร คลื่นนี้จะโถมเข้าหาฝั่งสูงกว่า 30 เมตร หลังจากภูเขาไฟระเบิด เถ้าภูเขาไฟจะถล่มลงมา ทำให้พื้นที่ใกล้เคียงถูกทำลาย

8.ธรณีประวัติ

ข้อมูลทางธรณีวิทยาที่สามารถอธิบายความเป็นมาของพื้นที่ในอดีตได้แก่ อายุทางธรณีวิทยา  ซากดึกดำบรรพ์ โครงสร้างและการลำดับชั้นหิน เป็นต้น

3.1 อายุทางธรณีวิทยา

                โดยทั่วไปอายุทางธรณีวิทยาแบ่งเป็น 2 แบบ คือ อายุเทียบสัมพันธ์ และอายุสัมบูรณ์ ซึ่งมีวิธีศึกษาแตกต่างกัน

                อายุเทียบสัมพันธ์ (relative age) เป็นอายุหินเปรียบเทียบซึ่งบอกได้ว่าหินชุดใดมีอายุมากหรืออายุน้อยกว่ากัน       อายุเทียบสัมพันธ์หาได้โดยอาศัยข้อมูลจากซากดึกดำบรรพ์ที่ทราบอายุ ลักษณะการลำดับชั้นของหินชนิดต่างๆ และลักษณะโครงสร้างทางธรณีวิทยาของหิน แล้วนำมาเทียบสัมพันธ์กับช่วงเวลาทางธรณีวิทยาที่เรียกว่า        ธรณีกาล (geologic time)    ก็จะสามารถบอกอายุของหินที่เราศึกษาได้ว่าเป็นหินยุคไหนหรือมีช่วงอายุเป็นเท่าใด

                อายุสัมบูรณ์ (absolute age) เป็นอายุของหินหรือซากดึกดำบรรพ์ที่สามารถบอกเป็นจำนวนปีที่ค่อนข้างแน่นอน การหาอายุสัมบูรณ์ใช้วิธีคำนวณจากครึ่งชีวิตของธาตุกัมมันตรังสีที่มีอยู่ในหิน หรือซากดึกดำบรรพ์ที่ต้องการศึกษา ธาตุกัมมันตรังสีที่นิยมนำมาหาอายุสัมบูรณ์ ได้แก่ ธาตุคาร์บอน - 14  ธาตุโพแทสเซียม – 40   ธาตุเรเดียม – 226  และธาตุยูเรเนียม – 238 เป็นต้น การใช้วิธีคำนวณจากครึ่งชีวิตของธาตุกัมมันตรังสีมักจะใช้หาอายุของหินอัคนีและหินแปร

3.2 ซากดึกดำบรรพ์ (Fossils)

                ซากดึกดำบรรพ์ (Fossils) คือ ซากของสิ่งมีชีวิตทั้งพืชและสัตว์ที่เคยอาศัยอยู่ในบริเวณนั้น เมื่อตายลงซากก็ถูกทับถมและฝังตัวอยู่ในชั้นหินตะกอน บางครั้งจะพบซากดึกดำบรรพ์เพียงอวัยวะบางส่วน แต่มีซากดึกดำบรรพ์ของสัตว์บางชนิดที่มีอวัยวะครบถ้วน

                ซากดึกดำบรรพ์เหล่านี้เป็นที่สนใจแก่นักชีววิทยา นอกจากนี้นักธรณีวิทยาและผู้ที่ทำงานเกี่ยวข้องกับธรรมชาติวิทยาก็ให้ความสนใจมาก โดยมันจะให้ประโยชน์ในการศึกษาเหตุการณ์ต่างๆ ที่เกิดขึ้นในอดีตได้เป็นอย่างดี ตัวอย่างเช่น สภาพของดินฟ้าอากาศและสภาพแวดล้อม นอกจากนี้มันยังช่วยในการศึกษาการวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิตและสภาพภูมิประเทศ

                สำหรับนักธรณีวิทยาพวกซากดึกดำบรรพ์จะบอกให้ทราบถึงอายุของหินและสภาวะแวดล้อมในอดีตว่าเป็นบนบกหรือในทะเล เป็นต้น และทำให้สามารถหาความสัมพันธ์ของชั้นหินในบริเวณต่างๆได้ โดยสามารถบอกช่วงอายุของหินชนิดอื่นที่เกิดอยู่ร่วมกับหินตะกอนเหล่านั้นด้วย การจะใช้ซากดึกดำบรรพ์เพียงอย่างเดียวเพื่อบอกถึงอายุและสภาพแวดล้อมนั้น บางครั้งก็อาจจะผิดพลาดได้  ยกตัวอย่างเช่น      สัตว์น้ำจืดเมื่อตายลงซากของมันอาจจะถูกพัดพาไปทับถมอยู่ในส่วนที่เป็นทะเล หรือซากดึกดำบรรพ์ที่มีอยู่ในหินชนิดหนึ่ง ซึ่งเมื่อโผล่พ้นผิวโลกขึ้นมาแล้วถูกขบวนการสลายตัวทั้งทางกายภาพ และทางเคมีจนหินผุพังลง ส่วนซากดึกดำบรรพ์นั้นสามารถทนทานต่อการสลายตัว จึงเหลืออยู่และไปทับถมอยู่ในตะกอนใหม่ซึ่งอาจจะทำให้เข้าใจผิดได้

                ซากดึกดำบรรพ์ดัชนี (index fossils) เป็นซากดึกดำบรรพ์ที่มีความสำคัญมากในการกำหนดอายุของหิน สามารถบอกอายุได้แน่นอน เนื่องจากเป็นซากดึกดำบรรพ์ที่มีวิวัฒนาการทางโครงสร้างและรูปร่างอย่างรวดเร็ว มีความแตกต่างในแต่ละช่วงอายุอย่างเห็นเด่นชัด และปรากฏให้เห็นเพียงช่วงอายุหนึ่งแล้วก็สูญพันธุ์ไป ได้แต่ ไตรโลไบท์ เป็นหอยสองฝา                     แกรพโตไลท์ (Graptolites) เป็นพวกปะการัง และฟิวซิลินิด(fulisinid)

โดยทั่วไปพืชและสัตว์จะมีสภาพเป็นซากดึกดำบรรพ์ที่มีโครงร่างหรือภาพที่สมบูรณ์ได้นั้นจะขึ้นอยู่กับ

1.   ต้องมีโครงร่างที่แข็ง เพราะสารละลายของแร่ธาตุต่างๆ ที่อยู่ภาพในได้แก่ ธาตุแคลไซต์    โดโลไมต์ ซิลิกา และสารประกอบเหล็กบางชนิด เช่น ฮีมาไทต์ แร่ธาตุและสารประกอบต่างๆ นี้จะช่วยทำให้สิ่งมีชีวิตนั้นทนทานต่อการสึกกร่อนและผุพัง เมื่อกลายเป็นซากดึกดำบรรพ์ก็จะคงสภาพเกือบเหมือนเดิม

2.   ต้องถูกฝังกลบอย่างรวดเร็ว เพราะการฝังกลบอย่างรวดเร็วจะทำให้ซากสิ่งมีชีวิตไม่ถูกความร้อน กระแสน้ำ และธารน้ำแข็งที่จะทำให้เกิดการสึกกร่อนและผุพังไป จึงยังคงสภาพเดิมได้ วัสดุที่ใช้ในการฝังกลบซากสิ่งมีชีวิตนั้นขึ้นอยู่กับ

1)  สภาพแวดล้อม

2)  การดำเนินชีวิตของสิ่งมีชีวิตนั้นๆ

                        ซากดึกดำบรรพ์ที่เกิดในน้ำทะเลแล้วฝังตัวอยู่ในหินปูน หินดินดานจะเป็นซากดึกดำบรรพ์ที่คงสภาพเดิมอย่างสมบูรณ์

                ประเทศไทยพบซากดึกดำบรรพ์ทั้งที่เป็นสัตว์และพืชหลายชนิดในชั้นหินตามภูมิภาพต่างๆ เช่น พบไดโนเสาร์ ชื่อว่า “ภูเวียงโกซอรัส สิรินทรเน” เป็นไดโนเสาร์ประเภทเดินสี่เท้า กินพืชเป็นอาหาร คอและหางยาว ต่อมาพบไดโนเสาร์อีกหลายชนิดที่ภูกุ้มข้าว อำเภอสหัสขันธ์ จังหวัดกาฬสินธุ์ และที่จังหวัดชัยภูมิ สกลนคร อุดรธานี อุบลราชธานี และนครราชสีมา จะเห็นว่าแหล่งซากไดโนเสาร์ของประเทศไทยส่วนมากจะอยู่ที่ภาคตะวันออกเฉียงเหนือในชั้นหินทราย หินทรายแป้ง ซึ่งเป็นหินอยู่ในยุคไทรแอสชิกตอนปลาย ซึ่งยุคนี้มีการทับถมของตะกอนหินดินดานสีแดงและหินทรายตามบึงหนามาก ตามทะเลทรายและหนองน้ำต่างๆ สัตว์เลื้อยคลานมีวิวัฒนาการสูงและพบเป็นปริมาณมากมีโครงกระดูกแข็งแรง มีเปลือกหุ้มไข่ ไดโนเสาร์เริ่มปรากฏเป็นครั้งแรกโดยพบเป็นรอยเท้าอยู่มากมายในหินยุคนี้จนถึงยุคครีเทเชียสตอนกลาง

ภาพตัวอย่างฟอสซิล

                  

ซากกระดูกของไดโนเสาร์ซอโรพอด

ฟันของไดโนเสาร์ซอโรพอด พบจากแหล่งขุดค้นวัดสักกะวัน จ.กาฬสินธุ์

ฟันกรามล่างของไดโนเสาร์ปากนกแก้ว ซิตตะโกซอรัส สัตยารักษ์กี

ที่มา : http://www.dmr.go.th/ewtadmin/ewt/dmr_web/main.php?filename=ti2din1d สรุปซากดึกดำบรรพ์

ที่มา http://photos1.blogger.com/blogger/6864/3170/1600/layer1.2.gif

นอกจากการตกตะกอนทับถมของหินจะอธิบายประวัติความเป็นมาของพื้นที่นั้นๆแล้วโครงสร้างธรณีวิทยาที่ปรากฏอยู่ในหิน เช่น รอยเลื่อน รอยคดโค้ง ของชั้นหินและรอยชั้นไม่ต่อเนื่องก็สามารถอธิบายประวัติความเป็นมาของพื้นที่นั้นได้อีก

            ในกรณีที่ไม่มีชั้นหินและซากดึกดำบรรพ์ประกฎให้เห็นในหิน นักธรณีวิทยาจำเป็นจะต้องนำโครงสร้างทางธรณีที่เกิดขึ้นในหินทุกชนิดที่เกิดร่วมกันอยู่ร่วมกันมาพิจารณาหาความสัมพันธ์ในอายุของหิน เช่น มีหินอัคนีแทรกดันตัดผ่านชั้นหินตะกอน ชั้นหินตะกอนที่ถูกหินอัคนีตัดแทรกจะมีอายุแก่กว่าหินอัคนี เนื่องจากเป็นชั้นหินที่เกิดก่อน ดังนั้นถ้าผู้เรียนทราบอายุของหินอัคนีก็จะทราบอายุของหินตะกอนได้ ในทำนองกลับกันถ้าเราทราบอายุของหินตะกอนโดยทำการศึกษาจากอายุของซากดึกดำบรรพ์ที่อยู่ในหินตะกอนนั้น ผู้เรียนก็จะสามารถคาดคะเนอายุของหินอัคนีที่แทรกขึ้นมาได้เช่นกัน

            นอกจากนี้รอยเลื่อนรูปแบบต่างๆที่ปรากฏอยู่ให้เห็น รอยเลื่อนนี้จะทำให้ชั้นหินเอียงเทและเคลื่อนออกจากตำแหน่งเดิมได้ ซึ่งสามารถที่จะนำมาใช้เป็นหลักฐานในการลำดับชั้นหินเพื่อบอกอายุของหินได้ หรือบอกประวัติความเป็นมาของพื้นที่นั้นๆได้

สรุปการลำดับชั้นหิน

        การลำดับชั้นหินเป็นการศึกษาว่าด้วยรูปแบบการวางตัว การแผ่กระจาย การสืบลำดับอายุ การจำแนกชนิด และความสัมพันธ์ต่อกันของชั้นหินและหินอย่างอื่นที่สัมพันธ์กันอย่างใดอย่างหนึ่งหรือทั้งหมดที่มีอยู่ในหินเป็นเกณฑ์กำหนดแบ่ง จึงเกี่ยวข้องกับต้นกำเนิด องค์ประกอบ สภาพแวดล้อม อายุประวัติ และความสัมพันธ์ต่อวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิต ตลอดจนลักษณะอื่นๆของชั้นหิน การจัดลำดับชั้นหินจะมีการจัดเรียงลำดับหน่วยของชั้นหินตามตำแหน่งของชั้นหินและลำดับอายุของชั้นหิน

         ลำดับชั้นหินที่ได้จากผลรวมของสมบัติทุกชนิดที่มีอยู่ในชั้นหินแต่ละชั้นในพื้นที่ศึกษาชั้นหินแบบฉบับลำดับชั้นหินใดๆ ที่กำหนดให้เป็นลำดับมาตรฐานเพื่อใช้อ้างอิงในการนิยามลำดับชั้นหิน โดยมีสมบัติพิเศษที่เป็นเอกลักษณ์และบอกขอบเขตบนและล่างของลำดับชั้นหินนั้นได้ด้วยชื่อของชั้นหินแบบฉบับหนึ่งๆจะตั้งขึ้นตามชื่อท้องถิ่นของชั้นหินแบบฉบับนั้นๆ

         หลักการเบื้องต้นของการเรียงลำดับชั้นหินมี 3 ประการ คือ หลักการวางตัวซ้อนทับ หลักความเป็นเอกภาพ และหลักการใช้ซากดึกดำบรรพ์ในการหาความสัมพันธ์

        การลำดับชั้นหินของประเทศไทยเป็นการจัดลำดับชั้นของหินชั้นและหินแปรให้เป็นหมวดหมู่เดียวกันโดยเริ่มจากชั้นหินอายุแก่ที่สุดไปหาชั้นหินที่อายุอ่อนที่สุด โดยพิจารณาจากเกณฑ์ตามลักษณะกำเนิดจากหลักฐานซากดึกดำบรรพ์ ชนิดหิน ลักษณะโครงสร้างและความสัมพันธ์ รวมถึงลักษณะที่หินถูกแปรสภาพไป ซึ่งปรากฏให้เห็นแตกต่างกันหรือคล้ายคลึงกันในแต่ละท้องถิ่น ชั้นหินสามารถแบ่งในหมู่หิน หน่วยหิน และหน่วยย่อยลงไปคือชนิดของหิน

         

 ความสำคัญของการศึกษาธรณีประวัติ

1.  ทำให้ผู้เรียนสามารถรู้ถึงประวัติความเป็นมาของผืนแผ่นดินที่เราอาศัยอยู่

2.   สามารถจำกัดขอบเขตของหินให้ชัดเจนขึ้น ซึ่งได้จากการศึกษาซากดึกดำบรรพ์และการลำดับชั้นหินให้เป็นหมวดหมู่ตามอายุของซากดึกดำบรรพ์ จากการจำกัดขอบเขตของหินนี้มีประโยชน์ในการไปใช้วางแผนพัฒนาพื้นที่

3.   การศึกษาธรณีประวัติจะทำให้ใช้ประโยชน์จากพื้นที่ให้เหมาะสมกับสภาพแวดล้อม

4.   ช่วยในการสำรวจหาทรัพยากรธรณี ทั้งนี้เพราะหินแต่ละช่วงอายุเกิดในสภาพแวดล้อมที่ไม่เหมือนกันและมีทรัพยากรธรรมชาติที่แตกต่างกัน

               จากการศึกษารวบรวมข้อมูลทางด้านธรณีวิทยา สำหรับข้อมูลทางธรณีวิทยาของประเทศไทยตั้งแต่ยุคแรกจนถึงปัจจุบัน ข้อมูลต่างๆเหล่านี้จะถูกรวบรวมอยู่ในรูปของแผนที่ธรณีวิทยาและรายงาน

                ซากดึกดำบรรพ์หรือบรรพชีวินหรือฟอสซิล เป็นซากร่องรอยของสิ่งมีชีวิตที่ถูกเก็บรักษาไว้ ซึ่งมีหลายชนิด เช่น ฟัน กระดูก หรือเปลือกแต่ในบางสภาวะอาจมีการเก็บรักษาซากสัตว์ทั้งตัวให้คงอยู่ได้เช่น ช้างแมมมอธที่ไซบีเรีย การเปลี่ยนแปลงจากซากสิ่งมีชีวิตมาเป็นซากดึกดำบรรพ์นั้นเกิดได้ในหลายลักษณะโดยที่เมื่อสิ่งมีชีวิตตายลงส่วนต่างๆของสิ่งมีชีวิตจะค่อยๆถูกเปลี่ยนเป็นช่องว่าง โพรงหรือรูต่างๆในโครงสร้างอาจมีแร่เข้าไปตกผลึกทำให้แข็งขึ้น เรียกกระบวนการนี้ว่า การกลายเป็นหิน หรือเนื้อเยื่อผนังเซลล์และส่วนแข็งอื่นๆถูกแทนที่ด้วยแร่โดยกระบวนการแทนที่ เปลือกหอยหรือสิ่งมีชีวิตที่จมอยู่ตามชั้นตะกอนอาจเกิดเป็นรอยประทับอยู่บนชั้นตะกอนซึ่งเรียกลักษณะนี้ว่า รอยพิมพ์ หากว่าช่องว่างนี้มีแร่เข้าไปตกผลึกจะเรียกว่า รูปหล่อ การเพิ่มคาร์บอนโดยธรรมชาติเป็นการเก็บรักษาซากดึกดำบรรพ์จำพวกใบไม้หรือสัตว์เล็กๆในลักษณะที่มีตะกอนเนื้อละเอียดมาปิดทับซากสิ่งมีชีวิต สิ่งมีชีวิตขนาดเล็กที่มีลักษณะบอบบางจะถูกเก็บรักษาให้กลายเป็นซากดึกดำบรรพ์ในยางไม้

         ซากดึกดำบรรพ์ยังอาจเป็นร่องรอยที่เกิดจากสิ่งมีชีวิต เช่น รอยคืบคลาน รอยเท้า หรืออาจเป็นช่องรู โพรงในชั้นตะกอนในเนื้อไม้หรือในหินที่เกิดจากสิ่งมีชีวิตและมีแร่ไปตกผลึกในช่องเหล่านี้ มูลสัตว์หรือเศษอาหารที่อยู่ในกระเพาะที่เรียกว่า คอโปรไรต์ เป็นซากดึกดำบรรพ์ที่มีประโยชน์ในการบอกถึงนิสัยการกินของสัตว์นั้นๆหรืออาจเป็นก้อนหินที่เรียกว่า แกสโทรลิต ที่สัตว์กินเข้าไปเพื่อช่วยในการย่อยอาหาร

         ซากดึกดำบรรพ์บางชนิดใช้เป็นตัวบอกอายุของหินและนำมาใช้เป็นหลักฐานในการหาความสัมพันธ์ของชั้นหินในบริเวณต่างๆคือ ซากดึกดำบรรพ์ดรรชนี ซึ่งเป็นซากของสิ่งมีชีวิตที่เคยมีชีวิตอยู่ในโลก มีการแพร่กระจายอยู่ทั่วไป แต่มีชีวิตอยู่ในช่วงสั้นๆในชั้นหินต่างๆ อาจพบซากดึกดำบรรพ์ดรรชนีได้ยาก จำเป็นต้องใช้กลุ่มของซากดึกดำบรรพ์ในการหาความสัมพันธ์ของชั้นหินในบริเวณนั้นๆ ซึ่งจะมีความแม่นยำกว่าการใช้ซากดึกดำบรรพ์เพียงชนิดเดียว ซากดึกดำบรรพ์ได้ถูกนำมาใช้ในการบอกถึงสภาพแวดล้อมของการสะสมตัวของตะกอนอีกด้วย

3.3 โครงสร้างและการลำดับชั้นหิน

               โลกของเรานั้นมีการเปลี่ยนแปลงไปตามกระบวนการ และปรากฏการณ์ต่างๆ ทางธรณีวิทยา การเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นทำให้หินที่ปรากฏอยู่บนเปลือกโลกมีการเปลี่ยนแปลงทั้งรูปแบบและที่ตั้ง จากหลักการที่ว่า “ปรากฏการณ์ทางธรณีวิทยาที่เกิดขึ้นในปัจจุบันล้วนเคยเกิดขึ้นมาแล้วในอดีต” นั่นคือสามารถกล่าวได้ว่า “ปัจจุบัน คือ กุญแจไขไปสู่อดีต”

            ชั้นหิน มีความสำคัญมากในการแปลความหายของการศึกษาอายุของหิน ตลอดจนการศึกษาประวัติความเป็นมาของภูมิประเทศแต่ละบริเวณ

            ชั้นของหินในระยะเกิดใหม่ๆ จะมีการวางตัวตามแนวระนาบ ซึ่งแสดงว่ามันยังไม่ถูกรบกวน แต่มีหลายบริเวณที่มันถูกรบกวนทำให้ชั้นหินเอียงตัว หรือโค้งงอไป

            ในสภาพปกติชั้นหินตะกอนที่อยู่ด้านล่างจะสะสมตัวก่อนอายุมากกว่าชั้นหินตะกอนที่อยู่ชั้นบนขึ้นมา หินดินดานเป็นหินที่มีอายุมากที่สุด หินปูนเกิดสะสมก่อนหินกรวดมน และหินทรายมีอายุน้อยที่สุด