Co je to buňka proudění?

Proces proudění je hlavním prostředkem přenosu tepla v tekutině, která je vystavena zdroji tepla. Tekutina, kterou může být kapalina nebo plyn, je obvykle zahřívána zespodu teplým povrchem; zvýšení teploty má za následek snížení hustoty, což způsobuje, že tekutina stoupá a chladicí tekutina proudí dovnitř, aby ji nahradila. Jak stoupá, ztrácí teplo do svého okolí, stává se hustší a těžší než tekutina dole. Nemůže sestupovat skrz tuto stoupající tekutinu, takže se horizontálně šíří, než klesne zpět k povrchu a je přitahována k jejím výchozímu bodu stoupající tekutinou. Tento systém je známý jako konvekční buňka a je znakem dynamiky tekutin, kterou lze pozorovat v různých situacích, od vody zahřáté v květináči po procesy v planetárním nebo hvězdném měřítku.

Atmosféra Země obsahuje konvekční buňky ve velkém měřítku: rovníkové oblasti přijímají více tepla ze slunce než póly, což způsobuje, že teplý vzduch stoupá a poté proudí směrem k vyšším zeměpisným šířkám, kde klesá a proudí zpět k rovníku, čímž vytváří obrovskou konvekční buňku na druhé straně. Tito jsou známí jako Hadley buňky. Vodní pára ve stoupajícím vzduchu kondenzuje, když se vzduch chladí ve vyšších nadmořských výškách a může tvořit tyčící se mraky kumulonimbus, které vytvářejí bouřky. Vzduch obecně klesá asi 30 stupňů na sever a na jih od rovníku, do této doby ztratil většinu své vlhkosti; v důsledku toho jsou tyto regiony obvykle vyprahlé a obsahují některé z velkých pouští světa. Následný pohyb vzduchu zpět k rovníku je zodpovědný za obchodní větry.

Teplo z jádra Země udržuje cirkulaci horké, tekuté horniny v horním plášti a vytváří konvekční buňky pod kůrou. Výsledný pohyb roztavené nebo polotavené horniny řídí proces známý jako tektonika desek, která je zodpovědná za rozdělení kůry na kontinentální „desky“, které se pohybují vůči sobě navzájem. Tento jev je zodpovědný za zemětřesení a sopečnou činnost. Oblasti zemského povrchu, které sedí přímo nad konvekční buňkou, se mohou rozdělit a od sebe oddělit a vytvářet nové talíře, například v africkém údolí Rift. Existující deska, poháněná proudem proudění pod ní, se může vtlačit do další desky a budovat pohoří, jako jsou Himaláje.

Konvekční buňky také existují na slunci. Obrazy slunečního povrchu odhalují zrnitou strukturu skládající se z jasných horkých oblastí obklopených tmavšími a chladnějšími hranicemi. Každá granule označuje vrchol konvekční buňky tvořené plazmou, která je zahřívána zespodu a stoupá na povrch, ochlazování, poté se šíří a opět klesá na hranici.