เจาะลึก Seismometer เทคโนโลยีที่เฝ้าฟังเสียงสะเทือนของแผ่นดิน

เมื่อเกิดแผ่นดินไหวขึ้น ไม่ใช่แค่แรงสั่นสะเทือนที่เราสัมผัสได้เท่านั้นที่สำคัญ แต่การวัดและวิเคราะห์แรงสั่นสะเทือนเหล่านั้น ก็เป็นสิ่งที่ช่วยให้เรารับมือกับภัยธรรมชาติได้อย่างมีประสิทธิภาพ ซึ่งนั่นคือบทบาทของ Seismometer หรือเครื่องวัดแรงสั่นสะเทือนที่นักธรณีวิทยาให้ความสำคัญอย่างยิ่ง

Seismometer คืออะไร?

Seismometer คืออุปกรณ์ทางวิทยาศาสตร์ที่ออกแบบมาเพื่อตรวจจับแรงสั่นสะเทือนของพื้นดินอย่างแม่นยำ ไม่ว่าจะเป็นจากแผ่นดินไหว การระเบิด หรือการเคลื่อนตัวของเปลือกโลก โดยเครื่องมือชนิดนี้จะสามารถบันทึกความเคลื่อนไหวแม้เพียงเล็กน้อยที่เกิดขึ้นใต้พื้นผิวโลก ซึ่งไม่สามารถรับรู้ได้ด้วยประสาทสัมผัสของมนุษย์ทั่วไป

หากเปรียบเปรยในแบบเข้าใจง่าย Seismometer ก็เหมือนเครื่องวัดชีพจรของโลก ที่สามารถบันทึก “จังหวะหัวใจของแผ่นดิน” ได้ตลอดเวลา แม้แต่ในช่วงที่โลกกำลังนิ่งเฉยก็ตาม

แล้วมันทำงานอย่างไร?

ระบบการทำงานของ Seismometer มีพื้นฐานมาจากกฎของฟิสิกส์ด้านแรงเฉื่อย โดยอุปกรณ์นี้จะมี “มวลถ่วง” (mass) ที่แขวนหรือติดตั้งไว้กับโครงสร้างผ่านสปริงหรือแดมเปอร์ เมื่อเกิดแรงสั่นจากแผ่นดินไหว เฟรมของ Seismometer จะเคลื่อนที่ไปพร้อมกับพื้นดิน แต่เนื่องจากมวลนั้นมีความเฉื่อย จึงพยายามคงตำแหน่งเดิมไว้ ส่งผลให้เกิดการเคลื่อนที่สัมพัทธ์ระหว่างมวลกับโครงสร้างเครื่อง

การเคลื่อนที่สัมพัทธ์นี้จะถูกแปลงเป็นสัญญาณไฟฟ้าผ่านตัวแปลงสัญญาณ เช่น ตัวเหนี่ยวนำแม่เหล็กหรือเซนเซอร์อิเล็กทรอนิกส์ ซึ่งสัญญาณที่ได้จะแสดงความเปลี่ยนแปลงของความเร็ว การเร่ง หรือการกระจัดของพื้นดิน แล้วนำไปวิเคราะห์และบันทึกเป็นข้อมูลกราฟที่เรียกว่า seismogram

Seismogram นี้จะแสดงคลื่นไหวสะเทือนที่เกิดขึ้น โดยแต่ละคลื่นมีคุณสมบัติแตกต่างกัน เช่น คลื่น P (Primary wave) ซึ่งเปรียบเสมือนเสียงกระแทกแรกสุดของแผ่นดินไหว เดินทางเร็วที่สุดและสามารถเคลื่อนที่ผ่านของแข็ง ของเหลว และก๊าซ คลื่น S (Secondary wave) จะตามมาภายหลัง โดยเดินทางช้ากว่าและเคลื่อนที่ได้เฉพาะในของแข็ง ลักษณะของคลื่น S คล้ายกับแรงโยกจากด้านข้างเหมือนคลื่นทะเล ส่วนคลื่นพื้นผิว (Surface wave) จะเกิดขึ้นหลังจากคลื่น P และ S เดินทางถึงพื้นผิว และเป็นคลื่นที่สร้างความเสียหายต่ออาคารและโครงสร้างมากที่สุด เนื่องจากมีความถี่ต่ำแต่แอมพลิจูดสูงและใช้เวลานาน

Seismometer บางรุ่นยังสามารถตรวจวัดการเคลื่อนไหวได้ใน 3 ทิศทาง ได้แก่ แนวเหนือ-ใต้ (North-South), ตะวันออก-ตะวันตก (East-West) และแนวดิ่ง (Vertical) เพื่อให้ได้ภาพรวมการสั่นสะเทือนในเชิงพื้นที่ได้อย่างครบถ้วน

นอกจากนี้ ในระบบที่ทันสมัย Seismometer มักจะเชื่อมต่อกับระบบบันทึกข้อมูลดิจิทัล และส่งข้อมูลผ่านเครือข่ายไปยังศูนย์วิเคราะห์แผ่นดินไหวแบบเรียลไทม์ ซึ่งช่วยให้สามารถแจ้งเตือนล่วงหน้าได้แม้ในเวลาเพียงไม่กี่วินาทีก่อนที่แรงสั่นสะเทือนจะมาถึงพื้นที่เสี่ยง

Seismometer มีกี่ประเภท?

Seismometer แบ่งออกเป็น 3 ประเภทหลัก ตามช่วงความถี่ของคลื่นที่สามารถตรวจจับได้

1. เครื่องวัดแผ่นดินไหวคาบยาว (Long-period Seismometer)
   ตรวจจับคลื่นไหวสะเทือนคาบยาว (10–100 วินาที) เหมาะสำหรับเหตุการณ์ที่อยู่ไกล เช่น แผ่นดินไหวขนาดใหญ่ที่ศูนย์กลางอยู่ไกลจากจุดตรวจจับ
2. เครื่องวัดแผ่นดินไหวคาบสั้น (Short-period Seismometer)
   เหมาะสำหรับตรวจจับคลื่นความถี่สูง คาบสั้น (0.1–1 วินาที) ซึ่งมักใช้ในพื้นที่ใกล้กับแหล่งแผ่นดินไหวหรือจุดสั่นสะเทือนขนาดเล็ก
3. เครื่องวัดแผ่นดินไหวคาบกว้าง (Broadband Seismometer)
   สามารถตรวจจับคลื่นได้หลากหลายช่วงความถี่ ครอบคลุมทั้งระยะไกลและใกล้ เหมาะกับการใช้งานเชิงวิจัยหรือการตรวจสอบครอบคลุม

ผู้อ่านจะเห็นได้ว่า Seismometer มีหลายประเภทที่เหมาะกับวัตถุประสงค์ต่างกัน แล้วแต่ละประเภทนี้ก็มีการใช้งานที่เหมาะสมต่างกันไปตามจุดประสงค์ด้วย

Seismometer สำคัญยังไงกับโครงสร้างในเมือง?

หลังจากเกิดแผ่นดินไหวในกรุงเทพฯ เมื่อวันที่ 28 มีนาคม 2025 ความสนใจต่อการตรวจสอบโครงสร้างอาคารก็เพิ่มขึ้นมาก ซึ่ง Seismometer ก็มีบทบาทสำคัญอย่างยิ่ง โดยเฉพาะในด้านเหล่านี้:

• ช่วยประเมินความเสียหายของอาคาร – ข้อมูลจาก Seismometer ทำให้สามารถวิเคราะห์ว่าการสั่นสะเทือนมีระดับแรงเท่าใดที่อาคารต่าง ๆ ได้รับ
• ตรวจสอบพฤติกรรมโครงสร้างหลังแผ่นดินไหว – เช่น อาคารเอียงหรือไม่ ฐานรากได้รับแรงบิดเพียงใด
• ออกแบบและปรับปรุงโครงสร้างในอนาคต – เพื่อให้อาคารใหม่ ๆ สามารถรับมือกับแรงสั่นได้ดียิ่งขึ้น

นี่จึงไม่ใช่แค่เรื่องของการวัด “แรงไหว” เท่านั้น แต่คือการสนับสนุนความปลอดภัยในชีวิตของประชาชนด้วยครับ

ตัวอย่างในประเทศไทย

ประเทศไทยเองมีสถานีวัดแรงสั่นสะเทือนจากแผ่นดินไหวที่ใช้ Seismometer หลายแห่ง เช่น สถานีตรวจวัดแผ่นดินไหวที่บางเขนของกรมอุตุนิยมวิทยา ซึ่งเป็นสถานีหลักในเขตกรุงเทพฯ ที่ทำหน้าที่ตรวจจับแรงสั่นสะเทือนโดยตรง และสถานีในพื้นที่เสี่ยงภัยอื่น ๆ เช่น เชียงราย ลำปาง และอุบลราชธานี หรือ มหาวิทยาลัยเชียงใหม่ และมหาวิทยาลัยธรรมศาสตร์ เองก็มีการใช้ Seismometer ในงานวิจัยด้านธรณีวิทยาและวิศวกรรมโครงสร้าง

‘ แผ่นดินไหวบางครั้งเกิดในระดับที่เราแทบไม่รู้สึก แต่ Seismometer กลับตรวจจับได้แม่นยำ และช่วยบันทึกสิ่งที่ตามนุษย์ไม่อาจสัมผัสได้เลยทีเดียว ‘

Seismometer ไม่ได้เป็นเพียงอุปกรณ์วิทยาศาสตร์สำหรับนักธรณีวิทยาเท่านั้น แต่ยังเป็นเครื่องมือสำคัญสำหรับวิศวกร นักผังเมือง และผู้กำหนดนโยบาย ที่สามารถใช้ข้อมูลจากการวัดแรงสั่นสะเทือนเพื่อออกแบบโครงสร้างอาคารที่ปลอดภัยขึ้น กำหนดแนวทางการพัฒนาเมืองอย่างยั่งยืน และวางแผนการรับมือกับภัยพิบัติอย่างเป็นระบบไหว ประเมินความเสียหาย และออกแบบโครงสร้างที่ปลอดภัยยิ่งขึ้น โดยเฉพาะในเมืองใหญ่อย่างกรุงเทพฯ ที่กำลังเผชิญแรงสั่นไหวบ่อยขึ้นอย่างไม่คาดคิด

หากคุณอยู่ในสายงานวิศวกรรม สถาปัตยกรรม หรือแม้แต่ภาคนโยบาย เช่น การกำหนดมาตรฐานการออกแบบอาคารต้านแรงสั่นสะเทือน หรือการพัฒนากฎระเบียบด้านผังเมืองที่คำนึงถึงความเสี่ยงจากแผ่นดินไหว Seismometer อาจไม่ใช่แค่อุปกรณ์วิทยาศาสตร์ แต่มันคือเครื่องมือสำคัญที่ช่วยให้เรา ‘อ่านความรู้สึกของแผ่นดิน’ ได้