นักวิทยาศาสตร์รู้โครงสร้างภายในของโลกได้อย่างไร?

เป็นที่ยอมรับกันอย่างกว้างขวางว่าภายในโลกประกอบด้วยหลายชั้น ได้แก่ เปลือกโลก เสื้อคลุม และแกนกลาง เนื่องจากเปลือกโลกสามารถเข้าถึงได้ง่าย นักวิทยาศาสตร์จึงสามารถทำการทดลองเชิงปฏิบัติเพื่อกำหนดองค์ประกอบของเปลือกโลก การศึกษาเกี่ยวกับเสื้อคลุมและแกนกลางที่อยู่ไกลออกไปมีโอกาสตัวอย่างที่จำกัดมากกว่า ดังนั้นนักวิทยาศาสตร์จึงอาศัยการวิเคราะห์คลื่นไหวสะเทือนและแรงโน้มถ่วง รวมทั้งการศึกษาเกี่ยวกับแม่เหล็กด้วย

ทีแอล; DR (ยาวเกินไป; ไม่ได้อ่าน)

นักวิทยาศาสตร์สามารถวิเคราะห์เปลือกโลกได้โดยตรง แต่ต้องใช้การวิเคราะห์คลื่นไหวสะเทือนและสนามแม่เหล็กเพื่อตรวจสอบภายในของโลก

บริเวณที่เปลือกโลกถูกรบกวน จะมองเห็นชั้นของวัสดุต่างๆ ที่เกาะตัวกันและอัดแน่นได้ง่าย นักวิทยาศาสตร์รู้จักรูปแบบในหินและตะกอนเหล่านี้ และสามารถประเมินองค์ประกอบของหินและ ตัวอย่างอื่นๆ ที่นำมาจากส่วนลึกต่างๆ ของโลกระหว่างการขุดค้นตามปกติและการศึกษาทางธรณีวิทยาใน แล็บ ศูนย์วิจัยแกนสำรวจทางธรณีวิทยาแห่งสหรัฐอเมริกาได้ใช้เวลา 40 ปีที่ผ่านมาในการรวบรวมแกนหินและพื้นที่เก็บข้อมูลการปักชำ และทำให้ตัวอย่างเหล่านี้พร้อมสำหรับการศึกษา แกนหินซึ่งเป็นส่วนทรงกระบอกนำขึ้นสู่ผิวน้ำ และส่วนตัด (อนุภาคคล้ายทราย) จะถูกเก็บไว้เพื่อการวิเคราะห์ใหม่ที่อาจเกิดขึ้น เนื่องจากเทคโนโลยีที่ปรับปรุงใหม่ช่วยให้ศึกษาเชิงลึกมากขึ้น นอกจากการวิเคราะห์ด้วยภาพและทางเคมีแล้ว นักวิทยาศาสตร์ยังพยายามจำลองสภาวะที่อยู่ลึกลงไปใต้เปลือกโลกด้วยการให้ความร้อนและบีบตัวอย่างเพื่อดูว่าพวกมันมีพฤติกรรมอย่างไรภายใต้สภาวะเหล่านั้น ข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับองค์ประกอบของโลกมาจากการศึกษาอุกกาบาต ซึ่งให้ข้อมูลเกี่ยวกับที่มาที่น่าจะเป็นไปได้ของระบบสุริยะของเรา

เป็นไปไม่ได้ที่จะเจาะถึงใจกลางโลก ดังนั้นนักวิทยาศาสตร์จึงอาศัยการสังเกตทางอ้อมของสสารที่โกหก ใต้พื้นผิวด้วยการใช้คลื่นไหวสะเทือนและความรู้ของคลื่นเหล่านี้ว่าคลื่นเหล่านี้เคลื่อนที่อย่างไรในระหว่างและหลังจาก after แผ่นดินไหว. ความเร็วของคลื่นไหวสะเทือนได้รับผลกระทบจากคุณสมบัติของวัสดุที่คลื่นเคลื่อนผ่าน ความแข็งของวัสดุส่งผลต่อความเร็วของคลื่นเหล่านี้ การวัดเวลาที่ใช้สำหรับคลื่นบางคลื่นไปถึงเครื่องวัดแผ่นดินไหวหลังจากเกิดแผ่นดินไหวสามารถระบุคุณสมบัติเฉพาะของวัสดุที่คลื่นพบได้ เมื่อคลื่นสัมผัสกับชั้นที่มีองค์ประกอบต่างกัน คลื่นจะเปลี่ยนทิศทางและ/หรือความเร็ว คลื่นไหวสะเทือนมีสองประเภท: คลื่น P หรือคลื่นแรงดันที่ผ่านทั้งของเหลวและของแข็ง และคลื่น S หรือคลื่นเฉือนที่ผ่านของแข็งแต่ไม่ผ่านของเหลว คลื่น P นั้นเร็วกว่าของทั้งสอง และช่องว่างระหว่างคลื่นทั้งสองนั้นให้ค่าประมาณระยะห่างจากแผ่นดินไหว การศึกษาคลื่นไหวสะเทือนจากปี 1906 ระบุว่าแกนนอกเป็นของเหลวและแกนในเป็นของแข็ง

โลกมีสนามแม่เหล็ก ซึ่งอาจเกิดจากแม่เหล็กถาวรหรือโมเลกุลที่แตกตัวเป็นไอออนที่เคลื่อนที่ในตัวกลางที่เป็นของเหลวภายในโลก ไม่สามารถมีแม่เหล็กถาวรได้ที่อุณหภูมิสูงซึ่งพบที่ศูนย์กลางของโลก ดังนั้นนักวิทยาศาสตร์จึงสรุปว่าแกนกลางเป็นของเหลว

โลกยังมีสนามโน้มถ่วง ไอแซก นิวตันได้ตั้งชื่อให้แนวคิดเรื่องแรงโน้มถ่วง และพบว่าแรงโน้มถ่วงนั้นได้รับอิทธิพลจากความหนาแน่น เขาเป็นคนแรกที่คำนวณมวลของโลก การใช้การวัดแรงโน้มถ่วงร่วมกับมวลของโลก นักวิทยาศาสตร์กำหนดว่าภายในของโลกจะต้องหนาแน่นกว่าเปลือกโลก เปรียบเทียบความหนาแน่นของหิน 3 กรัมต่อลูกบาศก์เซนติเมตร กับความหนาแน่นของโลหะ 10 กรัมต่อลูกบาศก์เซนติเมตร กับความหนาแน่นของโลก ความหนาแน่นเฉลี่ย 5 กรัมต่อลูกบาศก์เซนติเมตร ทำให้นักวิทยาศาสตร์สามารถระบุได้ว่าศูนย์กลางของโลกประกอบด้วย โลหะ.