เอนทรี่นี้เป็นส่วนหนึ่งของโครงการห้องเรียนจำลอง "โรงเรียนลูกบาศก์" ครับ

จากเอนทรี่ "ข้อสอบกลางภาคเรียนที่ 1/2553" คราวนี้มาลงเฉลยแล้วนะครับ^^

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------

เฉลยข้อสอบกลางภาคส่วนของวิชาบังคับ (ส่วนวิชาบังคับ ม.5 สายวิทย์-คณิต)


1. ในทางธรณีวิทยา "แก้ว" (Glass) กับ "ผลึก" (Crystal) แตกต่างกันอย่างไร

ผลึกกับแก้วมีความแตกต่างกันที่โครงสร้างภายใน ส่งผลให้มีคุณสมบัติแตกต่างกัน ถึงแม้ว่าผลึกหรือแก้วคู่นั้นๆจะมีองค์ประกอบทางเคมีเหมือนกัน

ผลึก (Crystal) มีโครงสร้างจากการจับเรียงตัวของอะตอมอย่างเป็นระเบียบ
ที่โครงสร้างภายในของผลึกเป็นระเบียบ เพราะการตกผลึกจากอะตอมในของเหลว หรือการสร้างพันธะเคมีระหว่างอะตอมเกิดขึ้นช้าๆ อะตอมมีเวลาจับตัวกันให้เป็นระเบียบ

แก้ว (Glass) มีโครงสร้างจากการจับเรียงตัวของอะตอมอย่างไม่เป็นระเบียบ
ที่โครงสร้างภายในของแก้วไม่เป็นระเบียบ เพราะแก้วได้จากการเย็นตัวของหินหลอมเหลวอย่างรวดเร็ว อะตอมไม่มีเวลาในการจับตัวให้เป็นระเบียบได้

ตัวอย่างเช่น Quartz Crystal กับ Quartz Glass ซึ่งประกอบจากซิลิกอนและออกซิเจนเหมือนกัน แต่โครงสร้างภายในแตกต่างกัน



รูปแสดงความแตกต่างของโครงสร้างภายในระหว่าง Quartz Crystal กับ Quartz Glass
(Credit: 
www.ndt-ed.org)

ซึ่งหน่วยองค์ประกอบย่อยของ Quartz Crystal คือโมเลกุลที่มาจากการจับตัวกันของอะตอมซิลิกอนกับออกซิเจน โดยรูปร่างโมเลกุลเป็นพีระมิดฐานสามเหลี่ยม หรือทรงสี่หน้า เรียกว่า Silica Tetrahedron ในขณะที่ Quartz glass จะมาจากอะตอมซิลิกอนและออกซิเจนที่จับตัวกันแบบสุ่ม



รูปแสดง Silica Tetrahedron
(Credit: homepage.usask.ca)


2. จงอธิบายวัฏจักรของหิน (Rock Cycle)



(ที่มา:
www.fas.org)

อธิบายเป็นขั้นตอน

- หินหลอมเหลว (Magma) เกิดการตกผลึกใต้ผิวโลก (Crystallization) ได้เป็นหินอัคนีแทรกซอน (Intrusive Igneous Rock)

- หินหลอมเหลวเกิดพุ่งขึ้นมาออกสู่พื้นผิวโลก (Lava) จากการประทุของภูเขาไฟ เมื่อลาวานี้เย็นตัวลงเกิดเป็นหินอัคนีพุ (Extrusive Igneous Rock)

- หินอัคนีแทกซอนถูกยกหรือดันตัว (Uplift & Exposure) จนขึ้นมาถึงผิวโลก ส่วนหินอัคนีพุจะอยู่บนผิวโลกอยู่แล้ว หินเหล่านี้เกิดการผุพังจากการสัมผัสกับลม น้ำ หรือน้ำแข็ง (Weathering)

- หินที่ผุพังถูกพัดพาลงตามทางลาด (Transportation) ไปสะสมตัวตามแม่น้ำ ทะเลสาบ มหาสมุทร (Deposition) เกิดเป็นตะกอน (Sediment)

- ตะกอนเกิดการแข็งตัว (Lithification) กลายเป็นหินตะกอน (Sedimentary Rock)

- หินตะกอนจมตัวลงไปเกิดการแปรสภาพ (Metamorphism) เนื่องจากความดัน อุณหภูมิ หรือการสัมผัสกับหินหลอมเหลวใต้ผิวโลก เกิดเป็นหินแปร (Metamorphic Rock)

- หากหินแปรจมตัวลงต่อ ก็จะหลอม (Melting) จนกลายเป็นหินหลอมเหลวอีกครั้ง

- ไม่เพียงเฉพาะหินอัคนีเท่านั้น หินตะกอนและหินแปรก็สามารถถูกยกตัวจนถึงผิวโลก แล้วเกิดการผุพัง จากนั้นก็ถูกพัดพา มาสะสมตัวเป็นตะกอนในแหล่งน้ำ แล้วแข็งตัวเกิดเป็นหินตะกอนได้เช่นกัน

- หินอัคนีสามารถจมตัวลงจนแปรสภาพกลายเป็นหินแปร หรือหลอมละลายกลายเป็นหินหลอมเหลวอีกครั้ง

3. คลื่นแผ่นดินไหว (Earthquake Wave) แบ่งได้เป็นกี่ชนิด แต่ละชนิดแตกต่างกันอย่างไร

คลื่นแผ่นดินไหวแบ่งได้เป็น 2 ชนิด คือ คลื่นในตัวกลาง (Body Wave) กับคลื่นผิวดิน (Surface Wave)

คลื่นในตัวกลาง จะเดินทางอยู่ภายในโลก แบ่งได้เป็น 2 ชนิด ตามลักษณะการเคลื่อนที่ของคลื่น

- คลื่นปฐมภูมิ (Primary Wave หรือ P Wave)

เป็นคลื่นแบบบีบอัด (Compression) เมื่อคลื่นชนิดนี้เคลื่อนผ่านตัวกลาง ตัวกลางจะเกิดการบีบอัด (Compress) สลับกับการขยายตัว (Dilate) ตามทิศทางที่คลื่นเดินทาง คลื่นปฐมภูมิสามารถเคลื่อนผ่านและทำให้ตัวกลางทุกชนิดทั้งของแข็ง ของเหลว ก๊าซ เกิดการบีบอัดได้ คลื่นชนิดนี้เป็นคลื่นชนิดแรกที่จะเดินทางมาถึงสถานีตรวจวัดแผ่นดินไหว



รูปแสดงคลื่นแผ่นดินไหวแบบ P wave และ S Wave
(Credit:
earthquake.usgs.gov)

- คลื่นทุติยภูมิ (Secondary Wave หรือ S Wave)

เป็นคลื่นแบบเฉือน (Shear) เมื่อคลื่นชนิดนี้เคลื่อนผ่านตัวกลาง ตัวกลางจะเกิดการสั่นไหวในทิศทางตั้งฉากกับทิศทางการเคลื่อนที่ของคลื่น คลื่นชนิดนี้ผ่านตัวกลางได้เฉพาะของแข็งเท่านั้น เพราะของไหล (ของเหลว ก๊าซ) ไม่สามารถทำให้เกิดการเฉือนได้ คลื่นชนิดนี้เป็นคลื่นชนิดที่สองที่จะมาถึงสถานีตรวจวัดแผ่นดินไหว



รูปแสดงคลื่นผิวดิน
(ที่มา:
www.stegen.k12.mo.us)

คลื่นผิวดิน

คลื่นแผ่นดินไหวชนิดนี้มีความซับซ้อนมาก ประกอบด้วยคลื่นแบบ Rayleigh Wave ที่คลื่นจะหมุนเป็นวงไปพร้อมๆกับเคลื่อนที่ตามทิศทางของคลื่น กับคลื่นแบบ Love Wave ที่ทำให้เกิดการสั่นไหวในแนวราบ คลื่นชนิดนี้จะเคลื่อนที่ไปตามผิวดิน



รูปแสดงคลื่นผิวดินแบบ Love Wave และ Rayleigh Wave
(Credit: www.exploratorium.edu)

4. นักธรณีวิทยาทราบได้อย่างไรว่า แก่นโลกส่วนนอก (Outer Core) เป็นวัตถุที่คล้ายของเหลว

(ตัวช่วยคำตอบของข้อนี้อยู่ในคำตอบข้อ 3)

นักธรณีวิทยาสังเกตเห็นว่าเมื่อตรวจคลื่นแผ่นดินไหวหลังเกิดแผ่นดินไหวขึ้น พบว่าคลื่นทุติยภูมิไม่สามารถตรวจวัดได้ในบริเวณส่วนโค้งด้านตรงข้ามกับจุดศูนย์กลางแผ่นดินไหว (Epicenter) คล้ายกับว่ามีวัตถุมาบังทิศทางการเดินของแสง บริเวณที่ไม่สามารถตรวจวัดคลื่นทุติยภูมิได้ เรียกว่า "เขตอับคลื่นทุติยภูมิ" (S-Wave Shadow Zone)

เมื่อประกอบกับคุณสมบัติที่คลื่นทุติยภูมิไม่สามารถเคลื่อนผ่านของเหลวได้ แสดงว่าแก่นโลกชั้นนอกที่ห่อหุ้มแก่นโลกชั้นในเป็นของเหลว หรือวัตถุที่คล้ายของเหลว



รูปแสดงเขต Shadow Zone ของคลื่นแผ่นดินไหวทั้ง 2 แบบ จะเห็นว่า S-Wave Shadow Zone ครอบคลุมเขตสีชมพู ซึ่งกินพื้นที่ตั้งแต่ 104 องศาจากจุดศูนย์กลางแผ่นดินไหว แต่ในรูปนี้แสดงเพียงซีกเดียวของ S-Wave Shadow Zone ตามความจริงแล้ว เขตอับคลื่นนี้จะมีทั้งด้านซ้ายและด้านขวาของรูป
(Credit:
geophysics.ou.edu)

5.
เพราะเหตุใดบริเวณเขตหนาวเย็น จึงมีชั้นดินบางๆ บางส่วนก็ยังคงสภาพเศษหินอยู่ ในขณะที่บริเวณร้อนชื้นอย่างประเทศไทย จึงมีชั้นดินที่หนา

ดินเป็นสิ่งที่ได้จากการผุพังของหินและแร่ ภูมิอากาศเป็นปัจจัยที่ทำให้เกิดความแตกต่างของชั้นดินระหว่างเขตหนาวเย็นกับเขตร้อนชื้น โดยเฉพาะอุณหภูมิและปริมาณน้ำฝน ซึ่งเป็นตัวกำหนดชนิด อัตราและความลึกของการผุพัง

บริเวณเขตร้อนชื้น จะมีปริมาณน้ำฝนมาก ทำให้เกิดการผุพังทางเคมี เช่น

การละลาย (วัตถุละลายไปกับของเหลว ซึ่งน้ำเป็นตัวทำละลายที่ดีชนิดหนึ่ง)

Carbontization (คาร์บอนไดออกไซด์ละลายน้ำได้กรดคาร์บอนิค (H2CO3) ซึ่งเป็นกรดอ่อนๆและสามารถละลายแร่ธาตุต่างๆได้)

Hydrolysis (น้ำทำปฏิกิริยากับแร่ จนโมเลกุลน้ำแตกตัวเป็นไอออนแล้วไปแทนที่ไอออนในโครงสร้างของแร่เดิม เกิดเป็นแร่ใหม่ขึ้นมา)

เนื่องจากในบริเวณเขตร้อนชื้นมีปริมาณน้ำฝนและความชื้นมาก อัตราการผุพังทางเคมีจึงมากตามไปด้วย

ส่วนบริเวณเขตหนาวเย็น จะมีปริมาณน้ำฝนและความชื้นน้อย การผุพังทางเคมีจึงน้อย

6.
เพราะเหตุใด ในเขตร้อนชื้น พื้นดินลาดเอียงที่มีพืชขนาดใหญ่ขึ้น จึงมีการไหลหรือการเคลื่อนไหวของดินน้อยกว่าพื้นดินลาดเอียงที่ไม่มีพืชปกคลุมเลย

น้ำเป็นปัจจัยสำคัญในการเคลื่อนย้ายมวลหินหรือดิน มวลหินหรือดินที่ชุ่มน้ำจะมีนํ้าหนักเพิ่มขึ้น มวลเหล่านี้จึงเคลื่อนที่ลงมาตามทางลาดได้ง่ายขึ้น ดังนั้น เขตร้อนชื้นฝนตกชุกจึงมีโอกาสสูงที่จะเกิดการเคลื่อนย้ายมวลหินหรือดิน เช่น ดินถล่ม

ถ้าพื้นที่ลาดเอียงในเขตร้อนชื้นที่พิจารณา มีพืชปกคลุม (โดยเฉพาะพืชขนาดใหญ่) โครงข่ายระบบรากของพืชขนาดใหญ่จะทำให้ทางลาดมีเสถียรภาพมากขึ้น เพราะโครงข่ายของระบบรากพืชจะไปยึดจับกับเม็ดดินหรือแทรกซอนเข้าไปในหิน ทำให้การเคลื่อนย้ายมวลดินหรือหินเป็นไปได้ยากขึ้น

7. ปัจจัยที่มีผลต่ออัตราการไหลของน้ำในแม่น้ำ ได้แก่อะไรบ้าง

- ความลาดชันของทางน้ำ

ความลาดเอียงของทางน้ำแต่ละสายอาจไม่เท่ากัน ในทางน้ำแต่ละสาย ความลาดเอียงก็จะเปลี่ยนไปในแต่ละช่วงของทางน้ำ โดยปกติค่าความลาดเอียงของทางน้ำลดลงจากต้นน้ำไปยังปลายน้ำ น้ำในทางน้ำที่มีความลาดเอียงสูงจะไหลเร็วกว่าน้ำในทางน้ำที่มีความลาดเอียงต่ำ


ภาพแสดงความสูงและความชันของทางน้ำตามทางยาว (Longitudinal Stream Profile) จะเห็นว่าบริเวณต้นน้ำ ทางน้ำจะมีความชันมาก ส่วนบริเวณปลายน้ำหรือปากแม่น้ำ ทางน้ำจะมีความชันน้อย
(Credit: www.uwsp.edu)

- รูปร่างภาพตัดขวางของทางน้ำ

เป็นตัวกำหนดปริมาณน้ำที่สัมผัสกับร่องน้ำ ซึ่งจะสัมพันธ์กับแรงเสียดทานระหว่างน้ำกับร่องน้ำด้วย ทางน้ำที่มีผิวสัมผัสกับพื้นน้ำน้อยจะเป็นทางน้ำประสิทธิภาพสูง 

ถ้าเปรียบเทียบทางน้ำสองสายที่มีพื้นที่หน้าตัดเท่ากัน สายหนึ่งเป็นทางน้ำกว้างแต่ตื้น ขณะที่อีกสายหนึ่งมีภาพตัดขวางเป็นครึ่งวงกลม น้ำในทางน้ำสายหลังจะเคลื่อนไปได้เร็วกว่า เพราะทางน้ำที่มีภาพตัดขวางเป็นครึ่งวงกลมเป็นทางน้ำที่น้ำสัมผัสกับร่องน้ำได้น้อย แรงเสียดทานจึงน้อยตามไปด้วย 

- ความราบเรียบของร่องน้ำ

ร่องน้ำที่ราบเรียบทำให้การไหลของน้ำมีความสม่ำเสมอ ส่วนร่องน้ำที่ขรุขระหรือเต็มไปด้วยก้อนกรวดตามท้องน้ำ จะทำให้กระแสน้ำปั่นป่วน ลดความสามารถในการไหลของน้ำ

8. ภูมิประเทศแบบคาสต์ (Karst Topography) คืออะไร ทำไมจึงเกิดภูมิประเทศแบบนี้ได้มากในบริเวณที่มีภูมิอากาศร้อนชื้น

Karst Topography คือ ลักษณะภูมิประเทศที่ได้จากการละลายของชั้นหินปูน ซึ่งหินปูนสามารถละลายได้ในน้ำกรด น้ำบาดาลเป็นกรดอ่อนๆ เพราะละลายเอาคาร์บอนไดออกไซด์จากอากาศ หรือจากการสลายตัวของสารอินทรีย์ในดิน น้ำบาดาลจึงละลายหินปูนได้ ภูมิประเทศแบบนี้จะเต็มไปด้วยหลุมบ่อ ถ้ำ หินตะปุ่มตะป่ำ


Karst Topography (ที่มา: web.arc.losrios.edu)

ในช่วงแรกของการเกิดภูมิประเทศแบบคาสต์ น้ำบาดาลที่เป็นกรดจะหมุนเวียนใต้ผิวดิน ไหลตามระนาบช่องว่างและรอยแตกในหินปูน น้ำบาดาลก็ค่อยๆละลายหินปูนจนช่องว่างเหล่านี้ขยายขนาดมากขึ้น เมื่อน้ำบาดาลลดระดับลง ช่องว่างขนาดใหญ่เหล่านี้จะกลายเป็นถ้ำ ธรรมชาติจะใช้เวลานานในการพัฒนาจากช่องว่างในชั้นหินปูนให้เป็นระบบถ้ำสมบูรณ์ อาจจะตั้งแต่ 10,000 - 1,000,000 ปี

Animation แสดงการกำเนิดถ้ำในชั้นหินปูน: www.classzone.com

ส่วนผิวดินที่อยู่เหนือถ้ำ อาจแสดงการยุบตัวหรือทรุดตัวลงเป็นหลุม เรียกว่า "หลุมยุบ" (sinkhole) เกิดจากการที่น้ำบาดาลละลายเอาหินปูนออกไปเป็นจำนวนมาก จนกระทั่งโครงสร้างไม่สามารถรองรับน้ำหนักของหินชั้นบนเพดานถ้ำได้


หลุมยุบที่เกิดขึ้นใจกลางกรุงกัวเตมาลาซิตี้ เมืองหลวงของประเทศกัวเตมาลา การเกิดหลุมยุบสามารถสร้างความเสียหายต่อชีวิตและทรัพย์สินได้ ดังนั้น เมื่อมีการสร้างอาคาร วิศวกรจึงจำเป็นต้องศึกษาถึงสภาพทางธรณีวิทยาของพื้นที่ที่ทำการก่อสร้างด้วย
(Credit: www.newsboll.com)

เมื่อภูมิประเทศแบบคาสต์ถูกน้ำบาดาลละลายไปเรื่อยๆ จนหลุมยุบเกิดเชื่อมต่อกันเป็นบริเวณกว้าง พื้นหลุมยุบที่เชื่อมกันจะกลายเป็นระดับพื้นดินใหม่ ส่วนชั้นหินปูนที่ยังละลายไม่หมด ก็จะมีลักษณะเป็นเขาสูงชัน เรียกว่า "หอคอยคาสต์" (Tower Karst) เช่น ที่กุ้ยหลิน ประเทศจีน


ทิวทัศน์ของกุ้ยหลิน ประเทศจีน ซึ่งเต็มไปด้วยเขาหินปูนสูงชัน
(Credit:
Katie Crutchley)

ภูมิประเทศแบบคาสต์ที่ปรากฏในประเทศไทยและภูมิภาคใกล้เคียง ได้แก่

- อ่าวพังงา รวมไปถึงพื้นที่ จ.กระบี่ และ อ.ร่อนพิบูลย์ จ.นครศรีธรรมราช


(ที่มา: www.phukest.com)

- ดอยนางนอน จ.เชียงราย รวมไปถึงพื้นที่ด้านตะวันตกของ อ.ฝาง จ.เชียงใหม่

- เขตวังเวียง แขวงนครเวียงจันทน์ ประเทศลาว


(Credit:
Bill Bradley)

- อ่าวฮาลอง ประเทศเวียดนาม


(Credit: macrider@flickr.com)

สาเหตุที่เกิดภูมิประเทศแบบคาสต์ได้มากในเขตร้อนชื้น เพราะเขตภูมิอากาศร้อนชื้น จะมีฝนตกชุก มีความชื้นและปริมาณน้ำฝนมาก ซึ่งน้ำฝนเองก็มีคุณสมบัติเป็นกรดอ่อนๆ เช่นเดียวกับน้ำบาดาล (เมื่อน้ำสัมผัสกับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ ได้เป็นกรดคาร์บอนิก) ดังนั้น ปริมาณน้ำที่มากขึ้น (น้ำฝน+น้ำบาดาล) ก็จะสามารถละลายเอาเนื้อหินออกไปได้มากขึ้นด้วย จึงเกิดภูมิประเทศแบบคาสต์ได้มาก

------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
เดี๋ยวผมมาเฉลยสี่ข้อสุท้ายต่อนะครับ (อัพถึงข้อ 8 ณ 17 ก.ย.)





Comment

Comment:

Tweet

โอ้โห ฟื้นฟูความรู้ม.ปลายมากๆเลยค่ะ
ได้ความรู้ดีนะคะ เข้าใจง่ายด้วย :)

รออ่านเฉลยข้อสอบส่วนอื่นๆต่อนะคะ big smile

#1 By Rethy's on 2010-09-16 22:28