Quali sono le correnti di convezione?
Le correnti di convezione sono movimenti causati da sbalzi di temperatura in corpi liquidi o gassosi. In tali corpi, il materiale più caldo tende a sollevarsi, sostituendo la materia più fredda, che viene fatta circolare altrove; il movimento continuo creato da questo processo è noto come cella di convezione. Le correnti di convezione sono responsabili di molti fenomeni nel mondo naturale, sebbene la loro importanza sia spesso trascurata. Gli oceani, le nuvole temporalesche e la crosta terrestre sono tutti sistemi su larga scala interessati da queste correnti. Su scale più piccole, possono essere osservati in una pentola di acqua bollente o una tazza di caffè.
Il calore fa muovere rapidamente le singole molecole di materia. In un fluido, che significa in questo caso qualsiasi sostanza liquida o gassosa, queste molecole riscaldate si espandono, diventando meno dense. Questo li fa salire all'interno del fluido, spostando eventuali molecole più fredde già presenti. Queste molecole più fredde si sposteranno altrove nel fluido; se incontrano una fonte di calore, si agitano e si alzano, mentre le molecole precedentemente riscaldate si raffreddano e scendono. Questo effetto crea cellule di convezione, che a loro volta causano correnti di convezione.
Le correnti di convezione causano gli effetti che si possono vedere in una pentola di riscaldamento dell'acqua su una stufa. L'acqua sul fondo della padella, più vicina al bruciatore, si riscalda rapidamente e sale in superficie. Le bolle dimostrano l'agitazione delle molecole di acqua riscaldate, che fanno circolare il calore fino a quando tutta l'acqua bolle. L'effetto può essere osservato più facilmente versando la panna in una tazza di caffè calda. Anche senza mescolare, la crema inizierà a circolare attraverso il caffè più caldo e la differenza di colore tra i due liquidi rende facili da osservare gli schemi di convezione.
Su larga scala, le correnti di convezione governano il movimento dell'atmosfera attorno alla Terra. L'aria riscaldata dal sole si sposta in regioni e aree più fredde, causando il cambiamento dei modelli meteorologici. Le nuvole si creano quando l'aria calda che trasporta l'umidità sale e incontra l'aria più fresca a quote più elevate. Le azioni delle celle di convezione sulle nuvole possono causare temporali e, occasionalmente, eventi più spettacolari. Tornado ed uragani derivano entrambi dalla violenta agitazione dell'aria e dell'umidità causata dal calore che si muove nell'atmosfera.
Tra i loro vari altri effetti, le correnti di convezione sono anche responsabili dei terremoti e dell'attività sismica. La superficie terrestre è formata da una serie di masse terrestri solide che galleggiano su correnti di roccia liquefatta. Questo liquido sotterraneo, chiamato magma, è soggetto al movimento delle cellule di convezione, proprio come lo sono altri liquidi. Le correnti di convezione nel magma possono far salire o scontrarsi le masse terrestri, chiamate placche tettoniche. Ciò può provocare eruzioni vulcaniche, terremoti e altre catastrofiche attività sismiche.