Hvad er konvektionsstrømme?

Konvektionsstrømme er bevægelser forårsaget af temperaturændringer i væskeformige eller gasformige organer. I sådanne legemer har varmere materiale en tendens til at stige, hvilket fortrænger køligere stof, der cirkuleres andetsteds; den kontinuerlige bevægelse skabt af denne proces er kendt som en konvektionscelle. Konvektionsstrømme er ansvarlige for mange fænomener i den naturlige verden, skønt deres betydning ofte overses. Hav, stormskyer og jordskorpen er alle systemer i stor skala påvirket af disse strømme. På mindre skalaer kan de ses i en gryde med kogende vand eller en kop kaffe.

Varme får individuelle stoffer til at bevæge sig hurtigt. I en væske, hvilket betyder i dette tilfælde enhver flydende eller gasformig substans, udvides disse opvarmede molekyler og bliver mindre tætte. Dette får dem til at stige inden i væsken og fortrænge eventuelle køligere molekyler, der allerede er til stede. Disse køligere molekyler bevæger sig andetsteds i væsken; hvis de støder på en varmekilde, bliver de omrørt og stiger, mens de tidligere opvarmede molekyler afkøles og falder ned. Denne effekt skaber konvektionsceller, som igen forårsager konvektionsstrømme.

Konvektionsstrømme forårsager de virkninger, der kan ses i en gryde med vandopvarmning på en komfur. Vandet i bunden af ​​panden, tættest på brænderen, opvarmes hurtigt og stiger til overfladen. Bobler demonstrerer omrøring af opvarmede vandmolekyler, der cirkulerer varmen, indtil alt vandet koger. Effekten kan lettere observeres ved at hælde fløde i en varm kop kaffe. Selv uden omrøring begynder cremen at cirkulere gennem den varmere kaffe, og farveforskellen i de to væsker gør konvektionsmønstrene let at se.

I meget stor skala styrer konvektionsstrømme bevægelsen af ​​atmosfæren omkring Jorden. Luft opvarmet af solen bevæger sig ind i køligere områder og områder, hvilket får vejrmønstrene til at ændre sig. Skyer oprettes, når varm fugtbærende luft stiger og støder på køligere luft i højere højder. Konvektionscellernes handlinger på skyer kan forårsage tordenvejr og lejlighedsvis mere spektakulære begivenheder. Tornadoer og orkaner skyldes begge voldelig omrøring af luft og fugtighed forårsaget af varme, der bevæger sig gennem atmosfæren.

Blandt deres forskellige andre effekter er konvektionsstrømme også ansvarlige for jordskælv og seismisk aktivitet. Jordens overflade består af en række faste landmasser, der flyder på strømme af kondenseret sten. Denne underjordiske væske, kaldet magma, er underlagt bevægelse af konvektionsceller, ligesom andre væsker er. Konvektionsstrømme i magmaen kan forårsage, at landmasserne, kaldet tektoniske plader, stiger eller kolliderer med hinanden. Dette kan resultere i vulkanudbrud, jordskælv og anden katastrofal seismisk aktivitet.