ธรณีพลศาสตร์และการพาความร้อนของเนื้อโลก
ธรณีพลศาสตร์ประยุกต์ใช้ฟิสิกส์ของของแข็งและของไหลที่เปลี่ยนรูปกับโลก เพื่ออธิบายการเคลื่อนที่ของแผ่นเปลือกโลก การพาความร้อนของเนื้อโลก และการไหลอย่างช้าๆ ที่ขับเคลื่อนการก่อตัวของภูเขา แผ่นดินไหว และภูเขาไฟระเบิด
Definition
ธรณีพลศาสตร์คือการศึกษาแรงและกระบวนการที่ขับเคลื่อนการเคลื่อนที่และการเปลี่ยนรูปในโลกที่เป็นของแข็ง โดยประยุกต์ใช้กลศาสตร์ต่อเนื่อง พลศาสตร์ของไหล และการถ่ายเทความร้อนกับปรากฏการณ์ต่างๆ เช่น การเคลื่อนที่ของแผ่นเปลือกโลกและการพาความร้อนของเนื้อโลก
Scope
สาขาวิชานี้ครอบคลุมพลวัตของโลกที่เป็นของแข็ง: การเคลื่อนที่ของแผ่นเปลือกโลกซึ่งเป็นการแสดงออกบนพื้นผิวของการพาความร้อนของเนื้อโลก, ลักษณะทางรีโอโลยีและการพาความร้อนของเนื้อโลก, ความแข็งแรงและการเปลี่ยนรูปของธรณีภาค, และกลศาสตร์ต่อเนื่องของความเค้น ความเครียด และการถ่ายเทความร้อนที่ควบคุมสิ่งเหล่านี้ทั้งหมด โดยจะกล่าวถึงแรงที่ขับเคลื่อนการเคลื่อนที่ของแผ่นเปลือกโลก, รูปแบบและความรุนแรงของการไหลของเนื้อโลก, และวิวัฒนาการระยะยาวของสถานะทางความร้อนและกลไกของดาวเคราะห์ เน้นที่กระบวนการทางกายภาพที่ทำให้โลกที่เป็นของแข็งเคลื่อนที่และเปลี่ยนรูปในช่วงเวลาทางธรณีวิทยา
Sub-topics
Core questions
- แรงใดที่ขับเคลื่อนแผ่นเปลือกโลก และการเคลื่อนที่ของแผ่นเปลือกโลกทำงานบนทรงกลมได้อย่างไร?
- เนื้อโลกที่เป็นของแข็งมีการพาความร้อนอย่างไร และอะไรควบคุมความรุนแรงและรูปแบบของมัน?
- ความแข็งแรงและรีโอโลยีของธรณีภาคมีผลต่อการเปลี่ยนรูปอย่างไร?
- ความเค้น ความเครียด และการถ่ายเทความร้อนควบคุมพลวัตของโลกที่เป็นของแข็งได้อย่างไร?
Key concepts
- การเคลื่อนที่ของแผ่นเปลือกโลกและแรงที่ขอบแผ่นเปลือกโลก
- การพาความร้อนของเนื้อโลกและเลขเรย์ลี
- รีโอโลยีของเนื้อโลกและธรณีภาค
- ความเค้น ความเครียด และกลศาสตร์ต่อเนื่อง
- วิวัฒนาการทางความร้อนของโลก
Key theories
- การเคลื่อนที่ของแผ่นเปลือกโลก
- ธรณีภาคแบ่งออกเป็นแผ่นเปลือกโลกที่แข็งเกร็งซึ่งเคลื่อนที่อยู่เหนือฐานธรณีภาคที่อ่อนแอ โดยมีการปฏิสัมพันธ์กันที่สันเขากลางมหาสมุทร เขตมุดตัว และรอยเลื่อนทรานส์ฟอร์ม; McKenzie และ Parker แสดงให้เห็นว่าการเคลื่อนที่ของแผ่นเปลือกโลกเป็นไปตามการหมุนแบบแข็งเกร็งบนทรงกลม ซึ่งรวมทฤษฎีการเลื่อนไหลของทวีปและการขยายตัวของพื้นมหาสมุทรเข้าด้วยกัน
- การพาความร้อนของเนื้อโลก
- เนื้อโลกแม้จะเป็นของแข็ง แต่ก็มีการคืบตัวตลอดช่วงเวลาทางธรณีวิทยาและมีการพาความร้อนเพื่อระบายความร้อนภายในของโลก; ความรุนแรงของการพาความร้อน ซึ่งควบคุมโดยเลขเรย์ลี จะจัดระเบียบการไหลขึ้นและการไหลลงซึ่งขับเคลื่อนการเคลื่อนที่ของแผ่นเปลือกโลก
Clinical relevance
ธรณีพลศาสตร์เป็นกรอบแนวคิดที่ใช้อธิบายแผ่นดินไหว ภูเขาไฟระเบิด การก่อตัวของภูเขา และการกระจายตัวของทรัพยากรธรรมชาติ และให้ข้อมูลสำหรับการประเมินอันตรายระยะยาวและความเข้าใจของเราเกี่ยวกับวิวัฒนาการทางความร้อนและธรณีแปรสัณฐานของโลกและดาวเคราะห์ดวงอื่น
History
เวเกเนอร์เสนอทฤษฎีการเลื่อนไหลของทวีปในปี 1912 และโฮล์มส์เสนอการพาความร้อนของเนื้อโลกเป็นกลไกขับเคลื่อน แต่การขยายตัวของพื้นมหาสมุทรและจลนศาสตร์ของแผ่นเปลือกโลกที่แข็งเกร็งโดย McKenzie, Parker และ Morgan ได้ก่อตั้งทฤษฎีการเคลื่อนที่ของแผ่นเปลือกโลกขึ้นในปี 1960 หลังจากนั้นธรณีพลศาสตร์เชิงปริมาณและการจำลองการพาความร้อนของเนื้อโลกก็พัฒนาขึ้น
Key figures
- Alfred Wegener
- Arthur Holmes
- Dan McKenzie
- Donald Turcotte
Related topics
Seminal works
- turcotte2014
- schubert2001
- mckenzie1967
Frequently asked questions
- เนื้อโลกที่เป็นของแข็งสามารถไหลและพาความร้อนได้อย่างไร?
- ตลอดระยะเวลาหลายล้านปี หินจะเปลี่ยนรูปเหมือนของไหลที่มีความหนืดสูงมากผ่านการเคลื่อนที่อย่างช้าๆ ของข้อบกพร่องของผลึก ดังนั้นแม้ว่าเนื้อโลกจะเป็นของแข็งในช่วงเวลาของมนุษย์ แต่ก็มีการคืบตัวและพาความร้อนในช่วงเวลาทางธรณีวิทยา โดยขนส่งความร้อนและขับเคลื่อนการเคลื่อนที่ของแผ่นเปลือกโลก
- อะไรคือแรงขับเคลื่อนการเคลื่อนที่ของแผ่นเปลือกโลก?
- แผ่นเปลือกโลกถูกขับเคลื่อนโดยหลักจากแรงที่เชื่อมโยงกับการพาความร้อนของเนื้อโลก โดยเฉพาะอย่างยิ่งแรงดึงของแผ่นเปลือกโลกที่เย็นและหนาแน่นซึ่งมุดตัวลงสู่เนื้อโลก และแรงผลักที่สันเขากลางมหาสมุทร โดยระบบทั้งหมดถูกจัดระเบียบโดยการระบายความร้อนภายในของโลกผ่านการพาความร้อน