หลายคนอาจสงสัยว่าแผ่นดินไหวเกิดขึ้นได้อย่างไร ทำไมแผ่นดินไหวจึงเกิดขึ้นบ่อยครั้งในตอนเหนือของเกาะสุมาตรา หรือในประเทศญี่ปุ่น แล้วทำไมถึงไม่ค่อยมีแผ่นดินไหวเกิดขึ้นในประเทศไทยบ้าง แผ่นดินไหวขนาด 5.9 หรือ 7.2 ริคเตอร์ที่ใช้กันอยู่หมายความว่าอย่างไร มนุษย์สามารถทำนายแผ่นดินไหวได้หรือไม่ ทำไมแผ่นดินไหวเกิดในอินโดนีเซียแต่สามารถรู้ได้สึกได้แม้อยู่ห่างไกลถึงกรุงเทพก็ตาม หรือแม้กระทั่งในอลาสก้าที่ห่างออกไปเป็นพันๆกิโลเมตร และอื่นๆอีกหลากหลายคำถาม ดังนั้นจุดประสงค์ของบทความนี้ก็เพื่อเผยแพร่พื้นฐานความรู้ทั่วๆไปเกี่ยวกับแผ่นดินไหวให้ผู้สนใจได้รับทราบ โดยพยายามใช้ภาษาที่ง่ายต่อการเข้าใจ
โครงสร้างของโลกเรา
ก่อนที่จะอธิบายให้เข้าใจกันอย่างง่าย เราต้องมาดูโครงสร้างของโลกเราก่อน โลกของเราก็คล้ายๆไข่ไก่ คือเมื่อผ่าออกมาจะเป็นเป็นชั้นๆ โลกของเราก็แบ่งออกเป็นชั้นๆ เช่นกัน โดยมนุษย์เราอาศัยอยู่บนเปลือกโลก (crust) แต่เปลือกโลกทีว่านี่มีความหนาเฉลี่ยประมาณ 10 กิโลเมตรถ้าเป็นเปลือกโลกแบบภาคพื้นสมุทร (เช่นเหนือมหาสมุทรแปซิฟิก) และประมาณ 40 กิโลเมตรถ้าเป็นเปลือกโลกแบบภาคพื้นทวีป (เช่นเหนือทวีปเอเชีย) ใต้เปลือกโลกลงไปเป็นสสารที่ไม่ใช่ของแข็ง และของเหลวเลยทีเดียว แต่คล้ายๆกับยากมะตอยหรือยาสีฟันแต่อยู่ที่อุณหภูมิสูงมากที่เรียกว่าแมนเทิล (mantle)
ทีนี้ให้เรานึกว่าเปลือกโลกของเราไม่ได้เป็นแผ่นเดียวกันตลอด แต่แตกแยกออกเป็นแผ่นๆคล้ายๆ กับเกมจิกซอ ซึ่งเราเรียกว่าแผ่นเปลือกโลกหรือแผ่นธรณีภาค หรือเพลท (plate) ซึ่งรวมเอาเปลือกโลกและแมนเทิลชั้นบนเข้าไว้ด้วยกัน เนื่องจากเปลือกโลกของเราไม่ได้เป็นแผ่นเดียวกันและวางตัวอยู่บนสสารคล้ายของเหลว มันจึงสามารถเคลื่อนตัวไปมาได้ แต่ด้วยอันตราที่ช้ามาก เช่นประมาณ 1-6 เซนติเมตรต่อปี ดังนั้นเมื่อมันมีการเคลื่อนที่ก็จะทำให้แต่ละแผ่นสามารถเกิดการชนกัน การเสียดสีกัน การแยกห่างออกจากกันท่บริเวณขอบของแผ่นเปลือกโลกได้ ซึ่งถือว่าเป็นบริเวณที่เกิดแผ่นดินไหวและมีภูเขาไฟมากที่สุด และมีอยู่หลายบริเวณบนโลก เช่นบริเวณรอบๆมหาสมุทรแปซิฟิก ที่เรียกกันว่า Ring of Fire ซึ่งรวมญี่ปุ่น อินโดนีเซีย และฟิลิปปินส์เข้าไว้ด้วย
สาเหตุของการเกิดแผ่นดินไหว
ย้อนกลับมาที่อินโดนีเซีย เกาะสุมาตราตั้งอยู่บนของของแผ่นเปลือกโลกเหล่านี้ โดยอยู่บนแผ่นเปลือกโลกยูโรเซีย และแผ่นเปลือกโลกอินเดียมุดตัวลงใต้แผ่นเปลือกโลกยูโรเซีย ซึ่งเป็นสาเหตุที่ทำให้เกิดแผ่นดินไหวที่มีขนาดใหญ่ขึ้นเป็นจำนวนมากในบริเวณนี้ และนอกจากนี้ยังทำให้เกิดภูเขาไฟขึ้นอีกหลายๆลูกตามรอยต่อในบริเวณที่แผ่นเปลือกโลกอินเดียมุดตัวลงใต้แผ่นเปลือกโลกยูโรเซีย เช่นภูเขาไฟมิราปิที่กำลังประทุอยู่ในขณะนี้ เป็นต้น
: ผศ. ดร. วีระชัย สิริพันธ์วราภรณ์
: วิชาการ.คอม
คลื่นแผ่นดินไหว
นอกจากแผ่นดินไหวจะเกิดที่บริเวณขอบของแผ่นเปลือกโลกแล้ว ยังสามารถเกิดขึ้นได้ภายในแผ่นเปลือกโลกเดียวกัน เพราะภายในแผ่นเปลือกยังมีรอยเลื่อน (fault) อีกเป็นจำนวนมากๆ การเคลื่อนตัวของแผ่นเปลือกโลกส่งผลให้เกิดการสะสมความเครียด (stress) ขึ้นที่บริเวณรอยเลื่อน เมื่อความเครียดถูกสะสมมากขึ้นมากชึ้น สักวันหนึ่งมันเกิดขีดจำกัดที่มันสามารถรองรับได้ก็จะทำให้รอยเลื่อนเกิดการเคลื่อนตัวซึ่งจะปลดปล่อยพลังงานที่สะสมออกมาจำนวนมากในรูปของคลื่นแผ่นดินไหวที่ก่อให้เกิดการสั่นสะเทือนของพื้นดิน รอยเลื่อนบางชนิดสามารถสังเกตเห็นได้บนพื่อนดิน บางชนิดก็ฝังตัวอยู่ใต้พื้นโลก ไม่สามารถมองเห็นได้ นักวิทยาศาสตร์ส่วนมากจะรู้ว่ามีรอยเลื่อนฝังตัวอยู่ใต้พื้นดินก็จากข้อมูลที่ได้เมื่อมันก่อนให้เกิดแผ่นดินไหวขึ้นมาแล้ว
เมื่อย้อนกลับไปดูประเทศไทยบ้าง ช่างโชคดีเหลือเกินที่ประเทศไทยเราไม่ได้ตั้งอยู่บนพื้นทีที่สลับซับซ้อนเช่น ประเทศอินโดนีเซีย หรือประเทศญี่ปุ่น ประเทศไทยเราตั้งอยู่บนแผ่นเปลื่อกโลกยูโรเซียและอยู่ลึกเข้ามาภายใน และไม่ได้อยู่บริเวณขอบแผ่นเปลือกโลกเหมือนกับประเทศอินโดนีเซียและฟิลิปปินส์ แต่ก็ไม่ได้หมายความว่าประเทศไทยเราไม่มีแผ่นดินไหว มีแต่น้อยกว่าและมีขนาดไม่ใหญ่นักเมื่อเทียบกับที่เกิดในประเทศอินโดนีเซีย ส่วนใหญ่แผ่นดินที่มีจุดศูนย์กลางในประเทศไทย เป็นผลมาจากการเคลื่อนตัวของรอยเลื่อนที่พบเจอในประเทศเช่นในบริเวณรอยเลื่อนศรีสวัสดิ๋ จังหวัดกาญจนบุรี หรือในบริเวณภาคเหนือของประเทศ
คลื่นแผ่นดินไหว
การเคลื่อนตัวอย่างฉับพลันของรอยเลื่อนจะปลดปล่อยพลังงานขนาดมหาศาลออกมาในรูปของคลื่นแผ่นดินไหว คลื่นแผ่นดินไหวแบ่งออกได้เป็นสองประเภทหลักๆ คือคลื่นในตัวกลาง (body waves) ซึ่งเคลื่อนที่อยู่ภายในโลก และคลื่นพื้นผิว (surface wave) ซึ่งเคลื่อนที่ได้เฉพาะที่พื้นผิวโลกเท่านั้น เมื่อเกิดแผ่นดินไหวขึ้นคลื่นในตัวกลางจะเคลื่อนที่ภายในโลกไปยังทุกหนทุกแห่งของโลก ดังนั้นแม้ว่าจะเกิดแผ่นดินไหวขึ้นในอินโดนีเซีย อีกซีกหนึ่งของโลกเช่นในอเมริกา หรือในทวีปแอฟริกา ก็สามารถรู้สึกถึงแผ่นดินไหวได้เช่นกัน เพียงแต่ว่า พลังงานที่มาจากคลื่นในตัวกลางนั้นน้อยกว่าพลังงานที่ปลดปล่อยจากคลื่นพื้นผิวจึงทำให้การไหวสะเทือนของพื้นดินน้อยกว่า คลื่นพิ้นผิวจะเคลื่อนตัวเฉพาะในบริเวณที่ใกล้กับจุดกำเนิดแผ่นดินไหว ประมาณไม่กี่ร้อยกิโลเมตรเท่านั้นขึ้นกับขนาดของแผ่นดินไหว แต่มีพลังงานมหาศาล ถ้าแผ่นดินไหวขนาดใหญ่ คลื่นผิวจะเคลื่อนที่ไปได้ไกล เช่น แผ่นดินไหวที่เกาะสุมาตรา ก่อให้เกิดคลื่นพื้นผิวที่เคลื่อนที่ไปได้แทบจะรอบโลก แต่ขนาดจะเล็กลงเรื่อยๆเมื่อห่างจากศูนย์เกิดแผ่นดินไหว
คลื่นในตัวกลางจะเคลื่อนที่ได้เร็วกว่าคลื่นพื้นผิว ดังนั้นในบางครั้งที่เกิดแผ่นดินไหว ถ้าเราสังเกตดีๆ เราจะรู้สึกสั่นสะเทือนเบาๆ เพียงไม่กี่วินาทีซึ่งเกิดจากคลื่นในตัวกลาง จากนั้นก็เงียบหายไปสักพักหนึ่ง (แล้วแต่ว่าห่างจากจุดกำเนิดแผ่นดินไหวเท่าไหร่) แล้วตามมาด้วยการสั่นสะเทือนที่อาจนานถึงนาทีซึ่งบ่งบอกถึงการเคลื่อนตัวผ่านของคลื่นพื้นผิว ซึ่งก่อนให้เกิดความเสียหายกับสิ่งก่อสร้างต่างๆของมนุษย์
: ผศ. ดร. วีระชัย สิริพันธ์วราภรณ์
: วิชาการ.คอม
ขนาดของแผ่นดินไหว
นักวิทยาศาสตร์วัดคลื่นแผ่นดินไหวได้โดยการติดตั้งเครื่องวัดความไหวสะเทือน (seismograph) ไว้ที่ตำแหน่งต่างๆบนพื้นโลกทั่วโลก การวัดคลื่นในตัวกลางของคลื่นแผ่นดินไหวจากหลายๆจุดบนพื้นโลกสามารถทำให้เราทราบได้ว่าจุดศูนย์กลางของแผ่นดินไหวอยู่ที่บริเวณใด และอยู่ลึกลงไปจากพื้นโลกเท่าไร และยังสามารถนำมาใช้ในการบอกขนาดของแผ่นดินไหวได้อีกด้วย
มาตราริคเตอร์ (Richter scale) เป็นมาตราวัดขนาดแผ่นดินไหวมาตรฐานสากลที่ใช้กันทั่วโลก ขนาดของแผ่นดินไหว (erthquake magnitude) บ่งบอกถึงปริมาณของพลังงานที่เกิดขึ้นจากแผ่นดินไหว นักวิทยาศาสตร์สามารถวัดได้จากแอมพลิจูด (amplitude) หรือความสูงของการสั่นสะเทือนของพื้นดินที่เกิดจากคลื่นแผ่นดินไหว โดยสังเกตได้ จากเครื่องวัดความไหวสะเทือนที่ตำแหน่งต่างๆบนพื้นโลก โดยข้อมูลจะต้องผ่านการปรับแต่ง ( calibration) ให้เหมาะสมกับระยะทางจากจุดกำเนิดแผ่นดินไหวเสียก่อนถึงจะกำหนดออกมาเป็นค่าตัวเลขได้
มาตราริคเตอร์เป็นการวัดในระบบลอการิทึม หรือพูดง่ายๆก็คือเมื่อขนาดของแผ่นดินไหวมากขึ้น 1 ริคเตอร์ แอมพลิจูดของคลื่นจะสูงขึ้นกว่าเดิม 10 เท่า ตัวอย่างเช่นถ้ามีแผ่นดินไหวขนาดเท่ากับ 4 ริคเตอร์เกิดขึ้น แผ่นดินไหวนี้ส่งผลให้พื้นดินในบริเวณหนึ่งสั่งสะเทือนวัดได้สูง 1 เซนติเมตร ถ้าเกิดแผ่นดินไหวที่มีขนาด 5 ริคเตอร์พื้นดินในบริเวณนั้นจะสั่นไหวได้สูงขึ้นถึง 10 เซนติเมตร แต่ถ้าเปรียบเทียบกันในปริมาณของพลังงานที่ปลดปล่อยออกมาจากแต่ละครั้งที่เกิดแผ่นดินไหวขึ้น แต่ละ 1 ริคเตอร์ที่เพิ่มขึ้นหมายถึงปริมาณพลังงานถึง 31 เท่าที่เพิ่มขึ้น นักวิทยาศาสตร์เปรียบเทียบการทิ้งระเบิดนิวเคลียร์ที่เกาะฮิโรชิมา ว่าทำให้พื้นดินไหวสะเทือนเทียบได้กับขนาดของแผ่นดินไหวที่ประมาณ 6.0 ริคเตอร์ ดังนั้นแผ่นดินไหวที่มีขนาดเท่ากับ 9 ริคเตอร์จะมีพลังงานมากกว่าแผ่นดินไหวที่มีขนาด 8 ริตเตอร์ถึง 31 เท่า และมากกว่าแผ่นดินไหวที่มีขนาด 6 ริคเตอร์ถึงประมาณ 29791 เท่า หรือพูดอีกอย่างก็คือ แผ่นดินไหวที่พิ่งเกิดขึ้นเหนือเกาะสุมาตรา เปรียบได้กับการถูกทิ้งระเบิดขนาดเดียวกันกับที่เกาะฮิโรชิมาถึง 29,791 ลูก!
นอกจากมาตราวัดริคเตอร์แล้ว ยังมีการวัดความเข้ม (intensity) ของแผ่นดินไหวหรือที่เรียกว่ามาตราเมอร์แคลลี (Mercalli scale) โดยเป็นการวัดจากผลกระทบหรือความเสียหายที่เกิดขึ้นกับตกและอาคารบ้านเรื่อน รวมทั้งสิ่งก่อสร้างอื่นๆ โดยความเสียหายนี้ขึ้นอยู่กับสภาพพื้นดิน ระยะห่างจากจุดกำเนิดแผ่นดินไหวและปัจจัยอื่นๆ ดังนั้นในแผ่นดินไหวเดียวกัน ความเข้มของแผ่นดินไหวในแต่ละพื้นที่อาจแตกต่างกันออกไป
การทำนายแผ่นดินไหว
ถ้าเราสามารถทำนายแผ่นดินไหวได้จะช่วยลดความเสียหาย ที่จะเกิดต่อชีวิตและทรัพย์สินได้เป็นจำนวนมาก แต่อย่างไรก็ตามการทำนายการเกิดแผ่นดินไหวไม่ใช่เรื่องง่ายๆ เพราะมันเป็นการทำนายในสิ่งที่ไม่สามารถมองเห็นได้ เหมือนกับการทำนายการเกิดมะเร็งเนื้อร้ายในร่างกายของแต่ละคนก็คงไม่สามารถทำนายได้อย่างง่ายๆ ว่าแต่ละคนจะเป็นมะเร็งเมื่อไหร่ เราจะรูได้ก็ต่อเมื่อเราเป็นมะเร็งแล้ว ทั้งนี้การเกิดมะเร็งในร่างกายของแต่ละคนมันขึ้นกับสิ่งที่มนุษย์แต่ละคนกินเข้าไปตั้งแต่เกิดมา ขึ้นกับกิจกรรมของแต่ละคนในแต่ละวัน หรือการเผอิญไปรับเอารังสีหรือเชื้ออื่นๆ ซึ่งกระตุ้นก่อให้เกิดมะเร็งขึ้นได้ เช่นกัน กระบวนการเกิดแผ่นดินไหวก็เป็นกระบวนการที่สลับซับซ้อน ซึ่งสาเหตุหลักๆ มาจากการเคลื่อนตัวของแผ่นเปลือกโลกที่เกิดขึ้นเป็นร้อยๆ ล้านปีมาแล้ว
อย่างไรก็ตามนักวิทยาศาสตร์ก็ได้พยายามที่จะทำนายการเกิดแผ่นดินไหว โดยได้ติดตั้งเครื่องมือทางวิทยาศาสตร์ไว้ที่หลายๆจุดบนพื้นโลก เพื่อวัดความเข้มของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า วัดการเปลี่ยนแปลงของน้ำใต้ดิน ก๊าซเรดอนและอื่นๆอืกมากมายที่สามารถทำได้ด้วยเทคโนโลยีปัจจุบัน ซึ่งรวมทั้งการขุดเจาะพื้นดินลงไปลึกหลายกิโลเมตรเพื่อศึกษาโครงสร้างของพื้นดินและติดตั้งเครื่องมือต่างๆ อย่างไรก็ตามก็ยังไม่ประสบความสำเร็จเหมือนการพยากรณ์อากาศ ยังไม่สามารถบ่งบอกได้ว่าจะเกิดขึ้นเมื่อใดและที่ไหน ได้แต่เพียงบ่งบอกว่าในบริเวณใดที่เสี่ยงต่อภัยแผ่นดินไหวมากน้อยเพียงใดและโอกาสที่จะเกิดแผ่นดินไหวขนาดใหญ่ในรอบสิบถึงห้าสิบปีข้างหน้าเป็นอย่างไร ซึ่งถือว่ามีการพัฒนาไปอย่างมากเมื่อเทียบกับเมื่อหลายสิบปีก่อน
นอกจากนี้ยังมีการทำนายแผ่นดินไหวจากสัตว์ โดยส่วนใหญ่เป็นการทำจากการสังเกตเป็นส่วนใหญ่ เช่นก่อนเกิดแผ่นดินไหว ช้างบางเชือกจะมีอาการคล้ายตกมัน หรือสุนัขจะเห่าหอน หรืออื่นๆอีกมากมายแล้วแต่จะสังเกตเห็น นักวิทยาศาสตร์ได้ทำการบันทึกเหตุการณ์เหล่านี้เอาไว้ รวมทั้งให้นักชีวิทยาและนักจิตวิทยาสัตว์มาช่วยในการวิเคราะห์การับรู้ของสัตว์ สาเหตุหนึ่งที่ทำให้สัตว์ตอบสนองได้ก่อนมนุษย์ คือการที่สัตว์สามารถรับรู้ถึงคลื่นในตัวกลางที่เคลื่อนที่ได้ รวดเร็วกว่าคลื่นพื้นผิวได้ไวและดีกว่ามนุษย์ จึงทำให้สัตว์เหล่านี้ตอบสนองได้ก่อนที่มนุษย์ คือการที่สัตว์สามารถรับรู้ถึงคลื่นในตัวกลางที่เคลื่อนที่ได้รวดเร็วกว่าคลื่นพื้นผิวได้ไวและดีกว่ามนุษย์ จึงทำให้สัตว์เหล่านี้ตอบสนองได้ก่อนที่มนุษย์เราจะรู้สึกเมื่อคลื่นพื้นผิวที่มีแอมพลิจูดใหญ่กว่าเดินทางมาถึง แต่อย่างไรก็ตามเวลาที่แตกต่างระหว่างการเดินทางมาถึงของคลื่นในตัวกลางหรือเวลาที่สัตว์ตอบสนอง กับเวลาที่คลื่นพื้นผิวเคลื่อนที่มาถึงยังน้อยมากไม่เพียงพอกับการใช้เป็นเครื่องเตือนภัยสำหรับมนุษย์ ในปัจจุบันนี้นักวิทยาศาสตร์ได้สนใจกับพฤติกรรมของสัตว์และได้มีการศึกษาและวิจัยเป็นจำนวนมากขึ้น
: ผศ.ดร.วีระชัย สิริพันธ์วราภรณ์
: วิชาการ.คอม
