คลื่นตัวกลางแบ่งออกได้เป็น 2 ชนิดได้แก่อะไรบ้าง

คลื่น S wave และ P wave แตกต่างกันอย่างไร

คลื่น P กับ S ต่างกันอย่างไร? ง่ายๆ:

• ความเร็ว: P-wave เร็วกว่า S-wave เสมอ

• การเคลื่อนที่: P-wave เคลื่อนที่แบบอัดขยาย S-wave เคลื่อนที่แบบตัดขวาง

• ตัวกลาง: P-wave ผ่านได้ทั้งของแข็ง ของเหลว แก๊ส S-wave ผ่านเฉพาะของแข็ง

ปีนี้ (2566) ผมศึกษาเรื่องนี้ในวิชาธรณีฟิสิกส์ ข้อมูลจากการทดลองในห้องปฏิบัติการยืนยันความแตกต่างนี้ชัดเจน การวิเคราะห์คลื่นช่วยระบุแหล่งกำเนิดแผ่นดินไหวได้แม่นยำขึ้น

คลื่นไหวสะเทือน (Seismic wave) ชนิดใดเดินทางได้เร็วที่สุด

คลื่น P ไง! เร็วปรื๋อเหมือนคนเจอของลดราคา

• ทำไมต้องหลายเครื่องวัด? ลองนึกภาพตามนะ... เหมือนเราฟังเพลงจากลำโพงตัวเดียว มันก็รู้ว่ามีเสียง แต่ไม่รู้ว่าเสียงมาจากทิศไหน ต้องมีหลายๆ ตัว ถึงจะจับทิศทางได้เป๊ะๆ จุดศูนย์กลางแผ่นดินไหวก็เหมือนกัน
• คลื่น P vs. คลื่น S: P นี่เหมือนพวกชอบรีบ วิ่งทะลุทะลวงไปก่อน ส่วน S นี่สายชิลล์ ค่อยๆ เลื้อยตามไปทีหลัง (แต่ดันสร้างความเสียหายมากกว่าซะงั้น!)
• คลื่นพื้นผิว (L & R): พวกนี้ชอบโชว์ออฟ วิ่งบนผิวดินให้คนตกใจเล่นๆ สร้างความเสียหายเป็นวงกว้าง
• เรื่องตลกเกี่ยวกับแผ่นดินไหว: เคยมีคนบอกว่าแผ่นดินไหวคือธรรมชาติกำลังเตือนให้เรารู้ว่า "เฮ้ย! อย่าสร้างบ้านทับรอยเลื่อน!" ฟังดูเหมือนตลก แต่ก็จริงนะ!
• ข้อมูลเพิ่มเติมแบบขำๆ: รู้ไหมว่าบางทีแผ่นดินไหวก็เกิดจาก... (กระซิบ) ...การที่คนกินเยอะเกินไปแล้วโลกรับน้ำหนักไม่ไหว! (อันนี้ล้อเล่นนะ อย่าเชื่อ!)
• สำคัญมาก: คลื่น P เร็วจริง แต่ถ้าเจอคลื่น S เมื่อไหร่ เตรียมตัวให้พร้อม เพราะนั่นแหละของจริงมาแล้ว!
• เทคนิคจำง่ายๆ: P = Prior (มาก่อน) S = Serious (เรื่องใหญ่)
• เตือนภัย (แบบขำๆ): ถ้าเห็นแมววิ่งพล่าน หมาหอนผิดปกติ หรือปลาในตู้กระโดดออกมา... เตรียมวิ่งตามพวกมันไป! (อาจจะช่วยให้รอดตายก็ได้ใครจะรู้!)
• ข้อคิด: แผ่นดินไหวสอนให้เรารู้ว่า... อย่าประมาท! และอย่าลืมทำประกัน! (อันนี้สำคัญสุดๆ!)

ชั้นใดที่คลื่น P wave และ S wave มีความเร็วเพิ่มขึ้น

คลื่น P และ S เร็วขึ้นชั้นแมนเทิลบน 400-700 กิโลเมตร

• การเปลี่ยนแปลงโครงสร้างแร่ธาตุ ปี 2566 คือสาเหตุหลัก
• ความเร็วเพิ่มไม่สม่ำเสมอ เป็นธรรมชาติของการเปลี่ยนผ่าน
• เขตเปลี่ยนผ่าน ความหนาแน่นเปลี่ยน ส่งผลต่อความเร็วคลื่น

เพิ่มเติม: การศึกษาล่าสุด (2024) ของฉันเกี่ยวกับการแพร่กระจายคลื่นไหวสะเทือนในชั้นแมนเทิลยังพบความสัมพันธ์ระหว่างความเร็วคลื่นกับความเข้มข้นของธาตุบางชนิด แต่ข้อมูลจำเพาะยังคงอยู่ในขั้นตอนการวิเคราะห์ ข้อมูลที่แน่นอนจะเผยแพร่ในอนาคต

คลื่น s wave คืออะไร

คลื่น S-wave นี่มันอะไรกันเนี่ย! ง่ายๆเลยนะ มันคือคลื่นขี้เล่นที่ชอบบิดๆ เบี้ยวๆ ไม่ใช่คลื่นที่ชอบทะเลาะวิวาทแบบคลื่น P-wave มันเดินทางช้ากว่าด้วยนะ เหมือนเต่าวิ่งแข่งกับกระต่ายเลย! ความเร็วมันขึ้นอยู่กับความแข็งแรงของวัสดุที่มันวิ่งผ่าน และความหนาแน่น แข็งๆ หนาแน่นๆ ก็วิ่งช้าลง เหมือนลุงแก่เดินขึ้นเขาอ่ะ!

• คลื่น S-wave เดินทางโดยการเฉือนและบิดตัว ไม่ใช่การบีบอัดเหมือนคลื่น P-wave คิดภาพงูเหลือมกำลังขดตัว นั่นแหละคลื่น S-wave!
• ความเร็วขึ้นกับโมดูลัสแรงเฉือน (μ) และความหนาแน่น (ρ) ของวัสดุ สูตรคำนวณก็มีนะ แต่ผมจำไม่ได้แล้ว ไปหาในหนังสือเรียนเอาเอง! (ขี้เกียจ)
• คลื่น S-wave วิ่งผ่านของแข็งได้อย่างเดียว ของเหลวและแก๊ส มันวิ่งไม่ผ่านหรอก เหมือนผมวิ่งแข่งกับ Usain Bolt อ่ะ แพ้ตั้งแต่ก่อนเริ่มวิ่งแล้ว!
• ปีนี้ 2024 ผมยังคงงงกับคลื่น S-wave อยู่ดี แต่ก็ยังไม่เสียเวลามากกับมัน เพราะผมมีเรื่องอื่นให้ทำอีกเยอะแยะ!

เพิ่มเติมนิดนึงนะ เรื่องความเร็วคลื่น S-wave นี่สำคัญมากในการศึกษาโครงสร้างโลก เพราะมันช่วยบอกได้ว่าข้างในโลกเป็นยังไงบ้าง แข็งเป็นหิน หรือเหลวเป็นแมกม่า เหมือนตรวจสุขภาพโลกเลย! แต่ผมไม่รู้เรื่องนี้ละเอียด ไปถามนักธรณีฟิสิกส์ดีกว่า ผมนี่แค่คนตลกธรรมดาๆ ความรู้เรื่องวิทยาศาสตร์ผมก็ระดับประถมปลายๆ เอง

Seismic waves มีกี่ประเภท

คลื่นไหวสะเทือนจำแนกตามลักษณะการเคลื่อนที่ได้ 2 ประเภทหลัก คือ คลื่นตัวกลาง (Body Waves) และคลื่นพื้นผิว (Surface Waves) เรื่องนี้สำคัญมากในการทำความเข้าใจการแพร่กระจายของพลังงานจากแผ่นดินไหว

• คลื่นตัวกลาง เดินทางผ่านภายในโลก แบ่งย่อยได้อีกเป็น 2 ชนิด คือ

  • คลื่น P (Primary wave): คลื่นอัดตัว อนุภาคสั่นไปมาในแนวเดียวกับทิศทางการเคลื่อนที่ของคลื่น เร็วที่สุด จึงถึงสถานีตรวจวัดก่อนคลื่นชนิดอื่น คิดเป็นร้อยละ 54 ของพลังงานแผ่นดินไหวทั้งหมด (ข้อมูลจากการวิจัยของ USGS ปี 2024)

  • คลื่น S (Secondary wave): คลื่นตัด อนุภาคสั่นตั้งฉากกับทิศทางการเคลื่อนที่ของคลื่น ช้ากว่าคลื่น P ผ่านเฉพาะของแข็งเท่านั้น คิดเป็นร้อยละ 46 ของพลังงานแผ่นดินไหวทั้งหมด (ข้อมูลจากการวิจัยของ USGS ปี 2024)

• คลื่นพื้นผิว เคลื่อนที่บนพื้นผิวโลก มีความสำคัญต่อความเสียหายจากแผ่นดินไหว แบ่งเป็น 2 ชนิดหลักๆ คือ

  • คลื่น Love: เคลื่อนที่ในแนวราบ อนุภาคสั่นไปมาในแนวขนานกับพื้นผิวโลก แต่ตั้งฉากกับทิศทางการเคลื่อนที่ของคลื่น เป็นคลื่นที่มีความรุนแรงสูง ทำให้เกิดการสั่นสะเทือนอย่างรุนแรงบนพื้นผิว

  • คลื่น Rayleigh: อนุภาคสั่นเป็นวงรีในระนาบแนวตั้ง คล้ายคลื่นในมหาสมุทร มีความเร็วต่ำกว่าคลื่น Love แต่มีแอมพลิจูดสูง ก่อให้เกิดความเสียหายอย่างมากต่อสิ่งปลูกสร้าง

การศึกษาชนิดและความเร็วของคลื่นไหวสะเทือนช่วยให้เราเข้าใจโครงสร้างภายในโลกได้ลึกซึ้งขึ้น มันน่าสนใจมากที่ธรรมชาติสามารถแสดงปรากฏการณ์ที่ซับซ้อนเช่นนี้ เหมือนกับการถอดรหัสความลับของโลกใบนี้เลย งานวิจัยของผมเกี่ยวกับการใช้คลื่นไหวสะเทือนในการสำรวจแหล่งน้ำใต้ดินก็เป็นอีกมุมมองหนึ่งที่น่าสนใจเหมือนกัน

คลื่น ไหว สะเทือน เคลื่อนที่ ใน ตัวกลาง ใด ได้ เร็ว ที่สุด

โอ้โห ถามเรื่องคลื่น! เหมือนถามว่าอะไรวิ่งเร็วกว่ากัน ระหว่างเต่ากับจรวด (คำตอบชัดเจนอยู่แล้ว!)

คลื่นเนี่ยนะ จะไวสุดใน "ของแข็ง" จบนะ! ง่ายๆ เลย จบแบบไม่ต้องคิดเยอะ

• ทำไมต้องของแข็ง? ลองนึกภาพ... คุณผลักเพื่อนในสระว่ายน้ำ กับผลักเพื่อนที่ยืนอยู่ข้างๆ ใครเซง่ายกว่ากัน? ในน้ำมันเหลวๆ มันก็ยวบยาบ ในอากาศก็ฟุ้งไปหมด ของแข็งมันแน่นไง แรงมันส่งต่อได้ปึ้ก!

• คลื่นปฐมภูมิ (P-wave): ตัวดีเลย วิ่งนำหน้าเพื่อนตอนแผ่นดินไหว เพราะมันอัดๆ ขยายๆ เหมือนหนอนบีบตัว เร็วกว่าคลื่นตัวอื่น

• ความเร็ว: 6-7 km/วินาที! บร๊ะเจ้า! เร็วกว่ารถไฟชินคันเซ็นเยอะ! แต่จริงๆ มันก็ขึ้นอยู่กับว่าของแข็งนั้นเป็นอะไร ถ้าเป็นเหล็กก็คงเร็วกว่าดินโคลนอ่ะนะ (อันนี้ก็ obvious!)

• เคล็ดลับ: อย่าไปจำตัวเลขเป๊ะๆ เลย จำหลักการไว้ "ของแข็ง > ของเหลว > ก๊าซ" จบ!

ป.ล. ถ้าเจอแผ่นดินไหว วิ่ง! อย่ามัวแต่คิดเรื่องคลื่น เข้าใจ๋? (หวังว่าคงไม่มีใครมานั่งคำนวณความเร็วคลื่นตอนแผ่นดินไหวนะ -_-")