เราทุกคนล้วนแล้วแต่มีประสบการณ์เกี่ยวกับคลื่นโดยทั้งสิ้น และประสบการณ์ร่วมที่ดูสามัญที่สุดก็คงจะหนีไม่พ้นคลื่นน้ำที่เกิดขึ้นเมื่อเราขว้างก้อนหินลงไปกระทบผิวน้ำ หรือคลื่นน้ำที่เคลื่อนที่เข้าหาฝั่งเมื่อเรายืนอยู่ริมทะเล แต่หากจะถามว่าคลื่นคืออะไร นิยามของคลื่นคืออะไร คำตอบนั้นคงจะยากกว่าการยกตัวอย่างคลื่นมากนัก แต่คงไม่ผิดนักหากเราจะบอกว่า คลื่น คือ รูปแบบหนึ่งของการส่งผ่านพลังงานโดยที่ตัวกลางที่คลื่นเคลื่อนที่ผ่านนั้นไม่ได้เคลื่อนที่ไปด้วย

การจำแนกคลื่น

คลื่นสามารถจำแนกได้หลายรูปแบบ ขึ้นอยู่กับเกณฑ์ในการพิจารณา เช่น 
1. การจำแนกคลื่นตามความจำเป็นของการใช้ตัวกลาง
1.1 คลื่นกล (Mechanical Wave) เป็นคลื่นที่จำเป็นต้องอาศัยตัวกลางในการเคลื่อนที่ เช่น คลื่นน้ำ คลื่นเสียง เป็นต้น
1.2 คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า (Electromagnetic Wave) เป็นคลื่นที่ไม่จำเป็นต้องอาศัยตัวกลางในการคลื่นที่ เช่น คลื่นวิทยุ แสง เป็นต้น

2. การจำแนกคลื่นตามลักษณะการสั่นของตัวกลาง
2.1 คลื่นตามขวาง (Transverse Wave) เป็นคลื่นที่มีทิศทางการสั่นของตัวกลางตั้งฉากกับทิศทางการแผ่ของคลื่น เช่น คลื่นผิวน้ำ คลื่นในเส้นเชือก เป็นต้น
2.2 คลื่นตามยาว (Longitudinal Wave) เป็นคลื่นที่มีทิศทางการสั่นของตัวกลางขนานกับทิศทางการแผ่ของคลื่น เช่น คลื่นเสียง เป็นต้น

3. การจำแนกคลื่นตามความต่อเนื่องของแหล่งกำเนิด
3.1 คลื่นดล (Pulse Wave) เป็นคลื่นที่เกิดจากแหล่งกำเนิดสั่น หรือรบกวนตัวกลางเป็นเวลาสั้นๆ ทำให้คลื่นแผ่ออกไปเป็นจำนวนน้อยๆ เช่น การปาก้อนหินลงน้ำ จะทำให้เกิดคลื่นแผ่ออกไปเป็นวงเพียงไม่กี่หน้าคลื่น หลังจากนั้นผิวน้ำก็จะกลับมาราบเรียบเหมือนเดิม
3.2 คลื่นต่อเนื่อง (Continuous Wave) เป็นคลื่นที่เกิดจากแหล่งกำเนิดสั่น หรือรบกวนตัวกลางอย่างต่อเนื่อง 

องค์ประกอบของคลื่น

1. สันคลื่น (peaks) คือ ตำแหน่งสูงสุดของคลื่น ได้แก่จุด C และ C'

2. ท้องคลื่น (troughs) คือ ตำแหน่งต่ำสุดของคลื่น ได้แก่จุด D และ D'

3. แอมปลิจูด (amplitude) คือ ระยะจัดสูงสุดของคลื่นวัดจากตำแหน่งสมดุล แทนด้วย A ดังรูป

4. คาบ (Period) คือ ช่วงเวลาในการสั่น 1 รอบของอนุภาค มีหน่วยเป็นวินาที แทนด้วย T

5. ความถี่ (Frequency) คือ จำนวนรอบที่อนุภาคสั่นใน 1 วินาที มีหน่วยเป็นรอบต่อวินาที หรือหรือ เฮิรตซ์ (Hertz , Hz) แทนด้วย โดยที่คาบและความถี่มีความสัมพันธ์ดังนี้ f =1/T หรือ T = 1/f

6. ความยาวคลื่น (Wavelength) คือ ระยะทางที่คลื่นไปได้ในช่วงเวลาของ 1 คาบ แทนด้วย บางทีความยาวคลื่นคือระยะจากระหว่างจุด 2 จุดที่อยู่ถัดกัน ซึ่งมีลักษณะเหมือนกัน เช่น จากจุด C ถึง C' หรือจากจุด D ถึง D' ลักษณะที่เหมือนกัน เรียกว่า มีเฟสตรงกัน (inphase) หรือพิจารณาได้ว่าความยาวคลื่นคือระยะห่างระหว่างสันคลื่น(หรือท้องคลื่น) 2 ตำแหน่งที่อยู่ถัดกัน

อัตราเร็วคลื่น

หากเราต้องการหาอัตราเร็วของคลื่น เราต้องพิจารณาเลือกจุดๆ หนึ่งบนคลื่น เพื่อสังเกตอัตราเร็วของการเคลื่อนที่ ในที่นี้เราจะเลือกพิจารณาการเคลื่อนที่ของสันคลื่น หากนึกเปรียบเทียบกับการเคลื่อนที่ของนักเล่นกระดานโต้คลื่นซึ่งเคลื่อนที่มาพร้อมกับสันคลื่นก็จะช่วยให้เห็นภาพได้ง่ายขึ้น เช่นเดียวกับการเคลื่อนที่โดยทั้วไป อัตราเร็วของสันคล่ืนที่เรากำลังพิจารณาสามารถหาได้จากระยะทางที่สันคลื่นเคลื่อนที่ได้ในหนึ่งหน่วยเวลา หรือ

v= s/t

เมื่อ v แทน อัตราเร็ว มีหน่วยเป็นเมตร/วินาที

s แทน ระยะทาง มีหน่วยเป็นเมตร

t แทน เวลาที่คลื่นใช้ในการเคลื่อนที่ มีหน่วยเป็นวินาที

แต่หาก เราพิจารณาคลื่นที่เคลื่อนที่ไปได้ 1 ลูกคลื่นพอดี  นั่นคือ ระยะทางในการเคลื่อนที่ของคลื่นเท่ากับความยาวคลื่น λ และเวลาที่ใช้ในการเคลื่อนที่ 1 ลูกคลื่นนั้นก็คือ คาบของการเคลื่อนที่ T จะได้ว่า

v = s/t  = λ/T

หรือ                                    v = λf        (เมื่อ ความถี่ f = 1/T)

เมื่อ v แทน อัตราเร็ว มีหน่วยเป็นเมตร/วินาที

λ แทน ความยาวคลื่น มีหน่วยเป็นเมตร

f แทน ความถี่ มีหน่วยเป็น s-1 หรือ เฮิรตซ์ (Hz)

คลื่นกับแผ่นดินไหว

แผ่นดินไหว เป็นปรากฏการณ์การสั่นสะเทือนหรือเขย่าของพื้นผิวโลก เพื่อปรับตัวให้อยู่ในสภาวะสมดุล ซึ่งแผ่นดินไหวสามารถก่อให้เกิดความเสียหายและภัยพิบัติต่อบ้านเมือง ที่อยู่อาศัย สิ่งมีชีวิต ส่วนสาเหตุของการเกิดแผ่นดินไหวนั้นส่วนใหญ่เกิดจากธรรมชาติ โดยแผ่นดินไหวบางลักษณะสามารถเกิดจากการกระทำของมนุษย์ได้ แต่มีความรุนแรงน้อยกว่าที่เกิดขึ้นเองจากธรรมชาติ นักธรณีวิทยาประมาณกันว่าในวันหนึ่ง ๆ จะเกิดแผ่นดินไหวประมาณ 1,000 ครั้ง ซึ่งส่วนใหญ่จะเป็นแผ่นดินไหวที่มีการสั่นสะเทือนเพียงเบา ๆ เท่านั้น คนทั่วไปไม่รู้สึก

แผ่นดินไหวเป็นปรากฏการณ์ธรรมชาติที่เกิดจากการเคลื่อนที่ของแผ่นเปลือกโลก (แนวระหว่างรอยต่อธรณีภาค) ทำให้เกิดการเคลื่อนตัวของชั้นหินขนาดใหญ่เลื่อน เคลื่อนที่ หรือแตกหักและเกิดการโอนถ่ายพลังงานศักย์ ผ่านในชั้นหินที่อยู่ติดกัน พลังงานศักย์นี้อยู่ในรูปคลื่นไหวสะเทือน จุดศูนย์กลางการเกิดแผ่นดินไหว (focus) มักเกิดตามรอยเลื่อน อยู่ในระดับความลึกต่าง ๆ ของผิวโลก เท่าที่เคยวัดได้ลึกสุดอยู่ในชั้นแมนเทิล ส่วนจุดที่อยู่ในระดับสูงกว่า ณ ตำแหน่งผิวโลก เรียกว่า "จุดเหนือศูนย์กลางแผ่นดินไหว" (epicenter) การสั่นสะเทือนหรือแผ่นดินไหวนี้จะถูกบันทึกด้วยเครื่องมือที่เรียกว่า ไซสโมกราฟ โดยการศึกษาเรื่องแผ่นดินไหวและคลื่นสั่นสะเทือนที่ถูกส่งออกมา จะเรียกว่า "วิทยาแผ่นดินไหว"

สาเหตุการเกิดแผ่นดินไหว

1. แผ่นดินไหวจากธรรมชาติ

แผ่นดินไหวจากธรรมชาติเป็นธรณีพิบัติภัยชนิดหนึ่ง ส่วนมากเป็นปรากฏการณ์ทางธรรมชาติที่เกิดจากการสั่นสะเทือนของพื้นดิน อันเนื่องมาจากการปลดปล่อยพลังงานเพื่อระบายความเครียด ที่สะสมไว้ภายในโลกออกมาอย่างฉับพลันเพื่อปรับสมดุลของเปลือกโลกให้คงที่ โดยปกติเกิดจากการเคลื่อนไหวของรอยเลื่อน ภายในชั้นเปลือกโลกที่อยู่ด้านนอกสุดของโครงสร้างของโลก มีการเคลื่อนที่หรือเปลี่ยนแปลงอย่างช้า ๆ อยู่เสมอ (ดู การเคลื่อนที่ของแผ่นเปลือกโลก) แผ่นดินไหวจะเกิดขึ้นเมื่อความเค้นอันเป็นผลจากการเปลี่ยนแปลงมีมากเกินไป ภาวะนี้เกิดขึ้นบ่อยในบริเวณขอบเขตของแผ่นเปลือกโลก ที่ที่แบ่งชั้นเปลือกโลกออกเป็นธรณีภาค (lithosphere) เรียกแผ่นดินไหวที่เกิดขึ้นบริเวณขอบเขตของแผ่นเปลือกโลกนี้ว่า แผ่นดินไหวระหว่างแผ่น (interplate earthquake) ซึ่งเกิดได้บ่อยและรุนแรงกว่า แผ่นดินไหวภายในแผ่น (intraplate earthquake)

2. แผ่นดินไหวจากการกระทำของมนุษย์

มีทั้งทางตรงและทางอ้อม เช่น การระเบิด การทำเหมือง สร้างอ่างเก็บน้ำหรือเขื่อนใกล้รอยเลื่อน การทำงานของเครื่องจักรกล การจราจร รวมถึงการเก็บขยะนิวเคลียร์ไว้ใต้ดิน เป็นต้น

การสร้างเขื่อนและอ่างเก็บน้ำขนาดใหญ่ ซึ่งอาจพบปัญหาการเกิดแผ่นดินไหว เนื่องจากน้ำหนักของน้ำในเขื่อนกระตุ้นให้เกิดการปลดปล่อยพลังงาน ทำให้สภาวะความเครียดของแรงในบริเวณนั้นเปลี่ยนแปลงไป รวมทั้งทำให้แรงดันของน้ำเพิ่มสูงขึ้น ส่งผลให้เกิดพลังงานต้านทานที่สะสมตัวในชั้นหิน เรียกแผ่นดินไหวลักษณะนี้ว่า แผ่นดินไหวท้องถิ่น ส่วนมากจะมีศูนย์กลางอยู่ที่ระดับความลึก 5-10 กิโลเมตร ขนาดและความถี่ของการเกิดแผ่นดินไหวจะลดลงเรื่อย ๆ จนกระทั่งเข้าสู่ภาวะปกติ รายงานการเกิดแผ่นดินไหวในลักษณะเช่นนี้เคยมีที่ เขื่อนฮูเวอร์ ประเทศสหรัฐอเมริกา เมื่อ พ.ศ. 2488 แต่มีความรุนแรงเพียงเล็กน้อย เขื่อนการิบา ประเทศซิมบับเว เมื่อ พ.ศ. 2502 เขื่อนครีมัสต้า ประเทศกรีซ เมื่อ พ.ศ. 2506 และครั้งที่มีความรุนแรงครั้งหนึ่งเกิดจากเขื่อนคอยน่า ในประเทศอินเดีย เมื่อ พ.ศ. 2508 ซึ่งมีขนาดถึง 6.5 ริกเตอร์ ทำให้มีผู้เสียชีวิตกว่า 180 คน การสูบน้ำใต้ดิน การสูบน้ำใต้ดินขึ้นมาใช้มากเกินไป รวมถึงการสูบน้ำมันและแก๊สธรรมชาติ ซึ่งอาจทำให้ชั้นหินที่รองรับเกิดการเคลื่อนตัวได้  การทดลองระเบิดนิวเคลียร์ใต้ดิน ก่อให้เกิดความสั่นสะเทือนจากการทดลองระเบิด ซึ่งมีส่วนทำให้เกิดผลกระทบต่อชั้นหินที่อยู่ใต้เปลือกโลกได้

คลื่นในแผ่นดินไหว คลื่นแผ่นดินไหวถูกแบ่งออกเป็น 2 ชนิด คือ

คลื่นในตัวกลาง เป็นคลื่นที่มีลักษณะแผ่กระจายเป็นวงรอบๆจุดศูนย์กลางแผ่นดินไหว แบ่งได้เป็น 2 ชนิดคือ

คลื่นปฐมภูมิ (คลื่น P) คลื่นตามยาว อนุภาคของคลื่นชนิดนี้เคลื่อนที่ในแนวทิศทางการเคลื่อนที่ของคลื่น สามารถผ่านได้ในตัวกลางทุกสถานะ

คลื่นทุติยภูมิ (คลื่น S) คลื่นตามขวาง อนุภาคของคลื่นมีทิศตั้งฉากกับทิศคลื่นเคลื่อนที่ ผ่านได้ในตัวกลางสถานะของแข็ง

คลื่นพื้นผิว เป็นคลื่นที่แผ่จากจุดเหนือศูนย์กลางแผ่นดินไหว มี 2 ชนิด

คลื่น L (Wave of Love : Love wave) เป็นคลื่นที่อนุภาคสั่นในแนวราบ มีทิศทางตั้งฉากกับการเคลื่อนที่ของคลื่น

คลื่น R (Wave of Rayleigh : Rayleigh wave) อนุภาคในคลื่นนี้สั่นเป็นรูปรี ในทิศทางการเคลื่อนที่ของคลื่น เป็นสาเหตุทำให้พื้นโลกสั่นขึ้นลง

ขนาดและความรุนแรงของแผ่นดินไหว

ขนาดของแผ่นดินไหว หมายถึง จำนวนหรือปริมาณของพลังงานที่ถูกปล่อยออกมาจากศูนย์กลางแผ่นดินไหวในแต่ละครั้ง การหาค่าขนาดของแผ่นดินไหวทำได้โดยวัดความสูงของคลื่นแผ่นดินไหวที่บันทึกได้ด้วยเครื่องตรวดวัดแผ่นดินไหว แล้วคำนวณจากสูตรการหาขนาด ซึ่งคิดค้นโดย ชาลส์ ฟรานซิส ริกเตอร์ และนิยมใช้หน่วยวัดขนาดของแผ่นดินไหวคือ "ริกเตอร์" โดยสูตรการคำนวณมีดังนี้

M = logA - logA0
กำหนดให้
M = ขนาดของแผ่นดินไหว (ริกเตอร์)
A = ความสูงของคลื่นแผ่นดินไหวที่สูงที่สุด
A0= ความสูงของคลื่นแผ่นดินไหวที่ระดับศูนย์
โดยขนาดของแผ่นดินไหว ในแต่ละระดับจะปล่อยพลังงานมากกว่า 30 เท่าของขนาดก่อนหน้า เช่น 4 กับ 5 ริกเตอร์ แผ่นดินไหวขนาด 5 ริกเตอร์จะปล่อยพลังงานออกมามากกว่า 4 ริกเตอร์ 30 เท่า, แผ่นดินไหวขนาด 7 ริกเตอร์จะปล่อยพลังงานออกมามากกว่า 5 ริกเตอร์ = 30x30 = 900 เท่า เป็นต้น

ความรุนแรงของแผ่นดินไหว (อังกฤษ: Intensity) ที่เกิดขึ้นในแต่ละครั้งนั้นขึ้นอยู่กับความรุนแรงที่รู้สึกได้มากน้อยเพียง ใด และขึ้นอยู่กับระยะทางจากศูนย์กลางแผ่นดินไหว ความเสียหายจะเกิดขึ้นในบริเวณใกล้เคียงกับศูนย์กลางแผ่นดินไหว และจะลดหลั่นลงไปตามระยะทางที่ห่างออกไป ดังนั้น การสูญเสียจะมากหรือน้อยขึ้นอยู่กับความรุนแรงของแผ่นดินไหวโดยตรง สำหรับการวัดขนาดของแผ่นดินไหวมีหลายวิธี เช่น มาตราวัดขนาดของแผ่นดินไหวแบบริกเตอร์ และแบบเมร์กัลลี

มาตราริกเตอร์

ขนาดและความสัมพันธ์ของขนาดโดยประมาณกับความสั่นสะเทือนใกล้ศูนย์กลาง

มาตราเมร์กัลลี

อันดับที่และลักษณะความรุนแรงโดยเปรียบเทียบ

ที่มา : วิกิพีเดีย สารานุกรมเสรี