【沪教版】วิทยาศาสตร์ ม.ต้น ชั้นปีที่ 2 เทอม 1: กระจกส่องภายในโลก: ขอบเขตของชั้นโครงสร้างโลกและธรณีภาค

ลองจินตนาการว่าโลกเปรียบเสมือนตุ๊กตาแม่ลูกดกสไตล์รัสเซียขนาดยักษ์ ที่ห่อหุ้มด้วยโครงสร้างหลายชั้นจากภายนอกสู่ภายใน เนื่องจากเราไม่สามารถ "ผ่า" โลกโดยตรงได้ นักวิทยาศาสตร์จึงใช้คลื่นแผ่นดินไหวเป็น "กระจกส่องภายใน" เพื่อเปิดเผยโลกภายในอันลึกลับนี้ ตามคุณสมบัติทางกายภาพ โลกถูกแบ่งออกเป็นเปลือกโลก เนื้อโลก และแก่นโลก

แนวคิดหลักและกฎทางกายภาพ

ความดันกับสถานะตามสูตรความดัน $P = F/S$ เมื่อความลึกเพิ่มขึ้น น้ำหนัก $F$ ของชั้นหินด้านบนจะเพิ่มขึ้นอย่างมหาศาล ทำให้ความดันภายในแก่นโลกสูงถึงหลายล้านบรรยากาศมาตรฐาน สภาวะที่รุนแรงนี้ทำให้แก่นโลกชั้นนอกเป็นของเหลว ในขณะที่แก่นโลกชั้นในกลับถูก "อัด" จนกลายเป็นของแข็งภายใต้ความดันที่สูงกว่า
ขอบเขตที่แม่นยำของธรณีภาคธรณีภาคไม่เท่ากับเปลือกโลก! หมายถึงเปลือกแข็งที่ประกอบด้วยเปลือกโลกและส่วนบนสุดของเนื้อโลกชั้นบน(เหนือชั้นธรณีภาคฐาน) ที่ประกอบกันเป็นเปลือกแข็ง
ชั้นธรณีภาคฐานอยู่ใต้ธรณีภาค อยู่ในสถานะหลอมเหลวเนื่องจากความร้อนสะสมจากกัมมันตภาพรังสี เป็น "บ้านเกิด" ของแมกมา และเป็น "สายพานลำเลียง" ที่ทำให้ธรณีภาคเคลื่อนที่

กฎการกระจายตัวของเปลือกโลก

เปลือกโลกเป็นไปตามหลัก "สมดุลชดเชย":"ยิ่งสูงเท่าไร ด้านล่างก็ยิ่งลึกเท่านั้น ความหนาก็ยิ่งมากตาม"เปลือกโลกทวีปมีความหนาเฉลี่ยประมาณ 39-41 กม. ในขณะที่เปลือกโลกมหาสมุทรมีความหนาเพียง 5-10 กม. เปรียบเสมือนภูเขาน้ำแข็งที่ลอยอยู่บนน้ำ ยิ่งส่วนที่โผล่พ้นน้ำสูงเท่าไร ฐานใต้น้ำก็ยิ่งลึกเท่านั้น

คำถามข้อ 1

ตามสูตรความดัน $P = F/S$ อุปสรรคทางกายภาพหลักที่หลุมเจาะลึกพิเศษ Kola เผชิญเมื่อเจาะลงไปคืออะไร

แรงลอยตัวของน้ำใต้ดินมากเกินไป

ความดันมหาศาลจากน้ำหนักของหินด้านบนทำให้ดอกสว่านเสียรูป

ภายในเปลือกโลกขาดแรงต้านของอากาศ

การรบกวนของสนามแม่เหล็กในเนื้อโลก

คำถามข้อ 2

ข้อใดต่อไปนี้กล่าวถึง "ธรณีภาค" ได้ถูกต้อง

ธรณีภาคคือชื่อเรียกอีกอย่างของเปลือกโลก

ธรณีภาครวมถึงเปลือกโลกและเนื้อโลกชั้นบนทั้งหมด

ธรณีภาครวมถึงเปลือกโลกและส่วนหินแข็งด้านบนสุดของเนื้อโลกชั้นบน

คำถามข้อ 3

เมื่อเปรียบเทียบความหนาของเปลือกโลกทวีปกับเปลือกโลกมหาสมุทร:

เปลือกโลกมหาสมุทรหนากว่า

เปลือกโลกทวีปหนากว่า

ทั้งสองมีความหนาเท่ากันทุกประการ

คำถามข้อ 4

บทบาทของชั้นธรณีภาคฐานในพลศาสตร์โลกคืออะไร

เป็นตัวกลางเพียงอย่างเดียวในการส่งผ่านคลื่นแผ่นดินไหว

ให้ความแข็งเพื่อรองรับภูเขาสูง

เป็นแหล่งกำเนิดของแมกมาและเป็นฐานพลาสติกสำหรับการเคลื่อนที่ของแผ่นธรณี

คำถามข้อ 5

เกี่ยวกับองค์ประกอบของอุทกภาค ข้อใดกล่าวไม่ถูกต้อง

อุทกภาคประกอบด้วยน้ำในมหาสมุทร น้ำบนบก และน้ำในบรรยากาศเป็นหลัก

น้ำบนบกเป็นส่วนที่ใหญ่ที่สุดในอุทกภาค

วัฏจักรน้ำเชื่อมโยงมหาสมุทร พื้นดิน และบรรยากาศ

การสำรวจเชิงบูรณาการ: หลุมเจาะลึกพิเศษ Kola กับการสำรวจโลก

สำรวจขีดจำกัดและวิธีการทางวิทยาศาสตร์ของมนุษย์ในการ "ลงสู่ใต้พิภพ"

หลุมเจาะลึกพิเศษ Kola (SG-3) ของสหภาพโซเวียตมีความลึกถึง 12,262 เมตร แม้จะเป็นความสำเร็จอันยิ่งใหญ่ แต่ก็เพียงแตะพื้นผิวของเปลือกโลกเท่านั้น ยังไปไม่ถึงพื้นผิว Moho (รอยต่อระหว่างเปลือกโลกกับเนื้อโลก) นักวิทยาศาสตร์ได้แบ่งชั้นโครงสร้างภายในโลกโดยการวิเคราะห์ความเร็วในการเคลื่อนที่ของคลื่นแผ่นดินไหวในตัวกลางต่างๆ (การเปลี่ยนแปลงความเร็วคลื่นอย่างฉับพลัน)

1. [งานเขียน] ตามสุภาษิตทางวิทยาศาสตร์ที่ว่า "ขึ้นฟ้าง่าย ลงดินยาก" จงวิเคราะห์โดยใช้สูตรความดัน $P=F/S$ ว่าเหตุใดความลึกที่เพิ่มขึ้นจึงทำให้ความยากในการสำรวจเพิ่มขึ้นแบบทวีคูณ (กำหนดจำนวนคำ: ประมาณ 150 คำ)

คำตอบ:
ตามสูตรความดัน $P=F/S$ เมื่อความลึกในการเจาะเพิ่มขึ้น น้ำหนักรวมของหินด้านบน (F) ที่กระทำต่อพื้นที่หนึ่งหน่วยของดอกสว่านจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว ที่ความลึกนับหมื่นเมตร แรงดันสถิตมหาศาลทำให้หินที่แข็งในตอนแรกมีพฤติกรรมการเปลี่ยนรูปแบบพลาสติก ทำให้หลุมเจาะยุบตัวได้ง่าย ในขณะเดียวกัน ความดันสูงก็มาพร้อมกับอุณหภูมิสูง ซึ่งเกินขีดจำกัดจุดหลอมเหลวและความแข็งของวัสดุดอกสว่านในปัจจุบัน เปรียบเสมือนการใช้ดินสอเจาะเนยร้อน ดังนั้น เมื่อเปรียบเทียบกับสภาพแวดล้อมในอวกาศที่มีแรงโน้มถ่วงน้อยกว่าและเป็นสุญญากาศ สภาวะความดันสูงมากภายในโลกทำให้การสำรวจด้วยเครื่องจักรโดยตรงทำได้ยากเป็นพิเศษ ซึ่งยืนยันข้อเท็จจริงทางวิทยาศาสตร์ที่ว่า "ลงดินยาก"

2. [คำตอบสั้น] เนื่องจากเราไม่สามารถเจาะทะลุโลกได้โดยตรง เราจะรู้ได้อย่างไรว่ามีอะไรอยู่ใต้เปลือกโลก จงระบุชั้นหลักใต้เปลือกโลกและหินสามประเภทหลักพร้อมสาเหตุการเกิด

คำตอบ:
เราใช้คลื่นแผ่นดินไหวเป็น "กระจกส่องภายใน" เพื่อการสำรวจทางอ้อม ใต้เปลือกโลกคือเนื้อโลก (ส่วนบนสุดของเนื้อโลกชั้นบนมีชั้นธรณีภาคฐานที่หลอมเหลว) หินสามประเภทหลักและสาเหตุการเกิด: 1. หินอัคนี (เกิดจากแมกมาเย็นตัวและแข็งตัว) 2. หินตะกอน (เกิดจากเศษหินบนผิวโลกผ่านกระบวนการผุกร่อน การพัดพา การทับถม การอัดแน่นและการเชื่อมประสาน มักมีฟอสซิล) 3. หินแปร (เกิดจากหินที่มีอยู่แล้วผ่านกระบวนการแปรสภาพภายใต้อุณหภูมิและความดันสูง)