เกิดอะไรขึ้นเมื่อมีแผ่นดินไหว

บทความ:
เกิดอะไรขึ้นเมื่อมีแผ่นดินไหว

โลกมีโครงสร้างเป็นชั้นๆ คล้ายหัวหอม แบ่งออกเป็น 4 ชั้นหลักๆ คือ แกนโลกชั้นใน (inner core) เป็นชั้นของแข็งหนา 1,200 กิโลเมตร แกนโลกชั้นนอก (outer core) เป็นชั้นของเหลวโลหะหนา 3,500 กิโลเมตร ชั้นเนื้อโลก (mantle) หนา 2,500 กิโลเมตร และ ชั้นเปลือกโลก (crust) หนา 80 กิโลเมตร ซึ่งแผ่นดินไหวจะเกิดที่ชั้นเปลือกโลก

ภาพจำลองการเกิดแผ่นดินไหวที่ชิลีซึ่งทำให้เกิดสึนามิ
ทั้งนี้ เปลือกโลกไม่ได้เชื่อมต่อเป็นแผ่นเดียว แต่เกิดจากหลายๆ แผ่นมารวมกันเหมือนตัวต่อจิ๊กซอว์ ที่ต่างเคลื่อนที่อย่างช้าๆ บริเวณเปลือกโลกมีลักษณะเป็นแผ่นๆ (plates) เรียกว่า "แผ่นเทคโทนิก" (Tectonic Plate) แต่ละแผ่นเคลื่อนตัวเฉลี่ย 10 เซ็นติเมตรต่อปี โดยแผ่นเหล่านี้เคลื่อนตามหินหลอมเหลวในเนื้อโลก เนื่องจากขอบแผ่นเปลือกโลกนั้นขรุขระ จึงมีแผ่นอยู่กับที่และมีแผ่นที่ยังคงเคลื่อนที่ได้ เมื่อแผ่นเปลือกโลกเคลื่อนที่ได้ไกลพอสมควร ขอบของแผ่นเปลือกโลกจะคลายออกจากรอยเลื่อน และทำให้เกิดแผ่นดินไหวขึ้น

ทั่วโลกมีแผ่นเปลือกโลกทั้งหมด 12 แผ่น แผ่นที่ใหญ่สุดคือ "ยูเรเซียน" (Eurasian) ซึ่งไทยตั้งอยู่บนแผ่นเปลือกโลกแผ่นนี้ และเป็นแผ่นที่อยู่ใกล้แผ่น "ออสเตรเลียน" (Australian) และแผ่น "ฟิลิปปิน" (Philippine) ส่วนแผ่นอื่นๆ ไล่จากทะเลแปซิกฟิกไปทางตะวันออก คือ "แปซิฟิก" (Pacific) ยวน เดอ ฟูกา (Juan de Fuca) นอร์ธ อเมริกา (North America) "แคริบเบียน" (Caribbean) "เซาธ์ อเมริกัน" (South American) "สโกเทีย" (Scotia) "แอฟริกา" (Africa) "อราเบียน" (Arbian) และ "อินเดียน" (Indian)

หาจุดศูนย์กลางแผ่นดินไหวได้อย่างไร

ภาพจำลองการสั่นไหวเนื่องจากคลื่นพี (USGS) ภาพจำลองการสั่นไหวเนื่องจากคลื่นเอส (USGS)

เมื่อเกิดแผ่นดินไหวจะมีคลื่นแผ่นดิน 2 ชนิด คือ คลื่นปฐมภูมิ (primary) หรือคลื่นพี (P) และ คลื่นทุติยภูมิ (secondary) หรือคลื่นเอส (S) โดยคลื่นพีเคลื่อนที่ได้เร็วกว่าคลื่นเอสมากและใช้เวลาเพียง 20 นาทีเคลื่อนที่ผ่านทุกส่วนของโลกจากซีกโลกหนึ่งไปยังอีกซีกโลกหนึ่ง ส่วนคลื่นเอสไม่สามารถเคลื่อนที่ผ่านส่วนที่เป็นของเหลวได้และเคลื่อนที่ได้ ช้ากว่าคลื่นพีมาก

เปรียบคลื่นพีเหมือนฟ้าแลบ ที่เราจะเห็นก่อนได้ยินฟ้าร้องซึ่งเปรียบเหมือนคลื่นเอสที่ตามมาทีหลัง คลื่นพีจะมาถึงจุดที่เราอยู่ก่อนคลื่นเอส หากเราอยู่ใกล้จุดศูนย์กลางแผ่นดินไหวมากๆ คลื่นทั้งสองจะมาถึงเราแทบพร้อมๆ กัน แต่หากอยู่ห่างจากจุดศูนย์กลางแผ่นดินไหวออกไป จะมีความแตกต่างของเวลาที่คลื่นทั้งสองเดินทางมาถึงจุดที่เรายืนอยู่

ทั้งนี้คลื่นพีเป็นคลื่นตามยาว (Longitudinal wave) เมื่ออนุภาคถูกกระทบจะเคลื่อนไปตามแนวที่คลื่นพุ่งไปและอยู่ในสภาพถูกอัดและ ขยาย ส่วนคลื่นเอสเป็นคลื่นตามขวาง (transverse wave) เมื่ออนุภาคถูกกระทบจะเคลื่อนที่ขึ้นลงในทิศตั้งฉากกับทิศที่คลื่นพุ่งไป ซึ่งนักวิทยาศาสตร์ได้ใช้หลักการนี้ในการหาจุดศูนย์กลางแผ่นดินไหว โดยเหนือจุดศูนย์กลางแผ่นดินไหวขึ้นมาถึงผิวดินเรียกว่า จุดอิพิเซ็นเตอร์ (epicenter) และจุดที่อยู่ล่างศูนย์กลางแผ่นดินไหวลงไปเรียกว่า จุดไฮโปเซ็นเตอร์ (hypocenter)

เสียงครืนครางยาวหลังแผ่นดินไหว

หากเสียงจากคลื่นพีที่เกิดขึ้นหลังแผ่นดินไหว สามารถหักเหขึ้นสู่อากาศ และมีระดับความถี่ที่มนุษย์สามารถได้ยินได้ เราจะได้ยินเป็นเสียงครืนครางยาว หากแต่ความจริงแล้วความถี่ของคลื่นพีส่วนใหญ่ต่ำกว่า20 เฮิรทซ์ ซึ่งหูของคนเราไม่สามารถรับฟังได้ เนื่องจากเราได้ยินเสียงในช่วงความถี่ระหว่าง 20-10,000 เฮิร์ทซ์เท่านั้น ส่วนเสียงครืนครางยาวที่ได้ยินระหว่างเกิดแผ่นดินไหวส่วนใหญ่ เกิดจากการเคลื่อนที่ของอาคารและสิ่งที่อยู่ภายใน

ทั้งนี้ประมาณว่า ในแต่ละปีทั่วโลกมีแผ่นดินไหวที่สามารถตรวจวัดได้ 500,000 ครั้ง โดยในจำนวนนั้น 100,000 ครั้งสามารถรับรู้ได้ และ 100 ครั้งก่อให้เกิดความเสียหาย โดยแผ่นดินไหวที่ทำให้มีผู้เสียชีวิตมากที่สุด เกิดขึ้นเมื่อปี ค.ศ.1556 ที่ตอนกลางของประเทศจีน ซึ่งแผ่นดินไหวได้เข้าทำลายบริเวณที่มีผู้คนอาศัยอยู่มากและส่วนใหญ่อาศัย อยู่ในถ้ำที่สกัดขึ้นจากหินอ่อน ที่อยู่อาศัยจึงพังถล่มลงมาเนื่องจากแผ่นดินไหว และมีผู้เสียชีวิตประมาณ 830,000 คน และในปี 1976 เกิดแผ่นดินที่จีนอีกครั้งและคร่าชีวิตผู้คนไปกว่า 250,000 คน

นอกจากนี้ หลังแผ่นดินไหวยังทำให้เกิดสึนามิได้ หากเกิดแผ่นดินไหวใต้มหาสมุทร หรือแผ่่นดินเลื่อนเข้าไปแทนที่น้ำในมหาสมุทร (ซึ่งมักมีจุดเริ่มต้นจากการเกิดแผ่นดินไหว) แต่คลื่นสึนามินี้ต่างจากคลื่นทะเล (tidal wave) มาก แม้เป็นคลื่นจากน้ำทะเลเหมือนกัน เพราะคลื่นทะเลเป็นเพียงคลื่นเล็กๆ ที่เกิดเนื่องจากอันตรกริยาจากแรงดึงดูดระหว่างโลก ดวงจันทร์และดวงอาทิตย์

ไม่เพียงแค่แผ่นดินไหวบนโลก แต่ดวงจันทร์มีปรากฏการณ์แผ่นดินไหวเช่นกัน เพียงแต่มีความถี่ในการเกิดน้อยกว่าบนโลกและมีความรุนแรงน้อยกว่า ซึ่งปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นนี้สัมพันธ์กับแรงไทดัล (tidal) ที่แปรเปลี่ยนตามระยะทางระหว่างโลกและดวงจันทร์ อีกทั้งยังเกิดแผ่นดินไหวลึกลงไประหว่างใต้พื้นผิวและศูนย์กลางของดวงจันทร์

เราทำนายการเกิดแผ่นดินไหวได้หรือยัง

จิอัน ลิน (Jian Lin) นักธรณีวิทยาจากสถาบันมหาสมุทรศาสตร์วูดส์โฮล (Woods Hole Oceanographic Institution) ในแมสซาชูเสตต์ สหรัฐฯ กล่าวว่าแผ่นดินไหวที่ชิลีครั้งนี้อาจเป็นผลต่อเนื่องจากแผ่นดินไหวที่ชิลี เมื่อวันที่ 22 พ.ค.1960 ซึ่งเป็นแผ่นดินไหวครั้งรุนแรงที่สุดในโลก นับแต่มีการบันทึกมา โดยมีความรุนแรงถึง 9.5 ริกเตอร์

จนถึงทุกวันนี้เรายังไม่มีวิธีที่จะทำนายการเกิดแผ่นดินไหว แม้นักวิทยาศาสตร์จะพยายามหลายวิธีเพื่อหาทางทำนายการเกิดแผ่นดินไหว แต่ยังไม่เคยมีสักครั้งที่ประสบความสำเร็จ ทราบเพียงว่าบริเวณรอยเลื่อนของแผ่นเปลือกโลกนั้น อาจทำให้เกิดแผ่นดินไหวได้ในอนาคต แต่ยังบอกไม่ได้ว่าเมื่อใด ส่วนสภาพอากาศหรือสัตว์จะทำนายการเกิดแผ่นดินไหวได้หรือไม่นั้น ยังไม่มีความเข้าใจทางวิทยาศาสตร์ที่จะอธิบายเรื่องนี้ได้