Wat is een convectiecel?
Het convectieproces is het belangrijkste middel voor warmteoverdracht in een vloeistof die wordt blootgesteld aan een warmtebron. Gewoonlijk wordt de vloeistof, die een vloeistof of een gas kan zijn, van onderaf verwarmd door een warm oppervlak; de toename in temperatuur resulteert in een afname in dichtheid, waardoor de vloeistof stijgt en koelere vloeistof naar binnen stroomt om deze te vervangen. Terwijl het stijgt, verliest het warmte aan zijn omgeving en wordt het dichter en zwaarder dan de onderliggende vloeistof. Het kan niet door dit stijgende fluïdum afdalen, dus het verspreidt zich horizontaal voordat het terugvalt naar het oppervlak en door het stijgende fluïdum naar zijn beginpunt wordt getrokken. Dit systeem staat bekend als een convectiecel en is een kenmerk van vloeistofdynamica die in verschillende situaties kan worden waargenomen, van water dat in een pot wordt verwarmd tot processen op planetaire of stellaire schaal.
De atmosfeer van de aarde heeft op grote schaal convectiecellen: de equatoriale gebieden ontvangen meer warmte van de zon dan de polen, waardoor warme lucht stijgt en vervolgens stroomt naar hogere breedtegraden, waar het afdaalt om terug te stromen naar de evenaar, waardoor een enorme convectiecel wordt gevormd aan elke kant. Deze staan bekend als Hadley-cellen. Waterdamp in de stijgende lucht condenseert naarmate de lucht op grotere hoogten afkoelt en kan torenhoge cumulonimbuswolken vormen die onweer veroorzaken. De lucht daalt in het algemeen ongeveer 30 graden ten noorden en ten zuiden van de evenaar, tegen die tijd heeft het meeste vocht verloren; daarom zijn deze regio's meestal droog en bevatten ze enkele van de grootste woestijnen ter wereld. De daaropvolgende beweging van lucht terug naar de evenaar is verantwoordelijk voor de passaatwinden.
Warmte uit de kern van de aarde handhaaft de circulatie van heet, vloeibaar gesteente in de bovenste mantel en vormt convectiecellen onder de korst. De resulterende beweging van gesmolten of semi-gesmolten gesteente stuurt het proces aan dat bekend staat als platentektoniek dat verantwoordelijk is voor het splitsen van de korst in continentale "platen" die ten opzichte van elkaar bewegen. Dit fenomeen is verantwoordelijk voor aardbevingen en vulkanische activiteit. Gebieden van het aardoppervlak die zich direct boven een convectiecel bevinden, kunnen splitsen en uit elkaar bewegen, waardoor nieuwe platen worden gevormd, zoals in Rift Valley in Afrika. Een bestaande plaat, aangedreven door convectiestromen hieronder, kan in een andere plaat duwen en bergketens bouwen, zoals de Himalaya.
Convectiecellen bestaan ook in de zon. Beelden van het oppervlak van de zon onthullen een korrelige structuur bestaande uit heldere, warme gebieden omringd door donkere, koelere grenzen. Elke korrel geeft de bovenkant van een door plasma gevormde convectiecel aan die van onderaf wordt verhit en naar het oppervlak stijgt, afkoelt, zich vervolgens verspreidt en weer afdaalt aan de grens.