対流セルとは

対流のプロセスは、熱源にさらされる流体内の熱伝達の主な手段です。 通常、液体または気体である可能性のある流体は、暖かい表面によって下から加熱されます。 温度が上昇すると密度が低下し、流体が上昇し、より冷たい流体が内側に流れて置き換えられます。 上昇すると、周囲の熱を失い、下の液体よりも密度が高くなります。 この上昇する流体を通って下降することはできないため、水平方向に広がり、表面に向かって落下し、上昇する流体によって開始点に向かって引き寄せられます。 このシステムは対流セルとして知られており、鍋で加熱された水から惑星や星の規模のプロセスまで、さまざまな状況で観察できる流体力学の特徴です。

地球の大気は広大なスケールの対流セルを特徴としています：赤道地域は極よりも太陽から多くの熱を受け取り、暖かい空気を上昇させてから高緯度に向かって流れ、そこで赤道に向かって流れ落ちて巨大な対流セルを形成しますどちら側でも。 これらはハドレー細胞として知られています。 上昇する空気中の水蒸気は、空気がより高い高度で冷却されると凝縮し、雷雨を生成する高くそびえる積乱雲を形成します。 空気は一般に赤道の北と南で約30度下降しますが、その頃にはほとんどの水分が失われています。 その結果、これらの地域は通常乾燥しており、世界の素晴らしい砂漠の一部が含まれています。 その後の赤道への空気の移動は、貿易風の原因となります。

地球のコアからの熱は、上部マントル内の高温の流体岩の循環を維持し、地殻の下に対流セルを形成します。 結果として生じる溶融または半溶融岩の動きは、プレートテクトニクスとして知られるプロセスを推進します。このプロセスは、地殻を相互に移動する大陸の「プレート」に分割する役割を果たします。 この現象は、地震と火山活動の原因です。 対流セルの真上にある地球の表面の領域は、アフリカのリフトバレーのように、分裂してばらばらになり、新しいプレートを形成します。 下の対流によって推進される既存のプレートは、別のプレートに押し込まれ、ヒマラヤ山脈などの山脈を構築できます。

対流セルも太陽に存在します。 太陽の表面の画像は、より暗い、より冷たい境界線に囲まれた明るい、熱い領域で構成される粒状構造を明らかにします。 各顆粒は、プラズマによって形成される対流セルの上部を示します。プラズマは、下から加熱されて表面まで上昇し、冷却された後、境界で広がり、再び下降します。