Hva er konveksjonsstrømmer?

Konveksjonsstrømmer er bevegelser forårsaket av temperaturendringer i flytende eller gassformige legemer. I slike legemer har varmere materiale en tendens til å stige og forskyver kjøligere materie, som sirkuleres andre steder; den kontinuerlige bevegelsen som er opprettet ved denne prosessen er kjent som en konveksjonscelle. Konveksjonsstrømmer er ansvarlige for mange fenomener i naturens verden, selv om deres betydning ofte overses. Hav, stormskyer og jordskorpen er alle systemer i stor skala påvirket av disse strømningene. På mindre skalaer kan de observeres i en gryte med kokende vann eller en kopp kaffe.

Varme får individuelle molekyler til å bevege seg raskt. I en væske, som betyr i dette tilfellet flytende eller gassformig substans, utvides disse oppvarmede molekylene og blir mindre tette. Dette får dem til å stige opp i væsken og fortrenge eventuelle kjøligere molekyler som allerede er til stede. Disse kjøligere molekylene vil bevege seg andre steder i væsken; hvis de støter på en varmekilde, vil de bli agitert og stige, mens de tidligere oppvarmede molekylene vil avkjøle og synke. Denne effekten skaper konveksjonsceller, som igjen forårsaker konveksjonsstrømmer.

Konveksjonsstrømmer forårsaker virkningene som kan sees i en kjele med vannoppvarming på en komfyr. Vannet i bunnen av pannen, nærmest brenneren, varmes raskt opp og stiger til overflaten. Bobler demonstrerer omrøring av oppvarmede vannmolekyler, som sirkulerer varmen til alt vannet koker. Effekten kan lettere observeres ved å helle krem ​​i en varm kopp kaffe. Selv uten omrøring vil kremen begynne å sirkulere gjennom den varmere kaffen, og fargeforskjellen i de to væskene gjør konveksjonsmønstrene enkle å observere.

I veldig stor skala styrer konveksjonsstrømmer bevegelsen til atmosfæren rundt jorden. Luft oppvarmet av solen beveger seg inn i kjøligere områder og områder, noe som får værmønster til å endre seg. Skyer skapes når varm fuktighetsbærende luft stiger og møter kjøligere luft i høyere høyder. Handlingen til konveksjonsceller på skyer kan føre til tordenvær og tidvis mer spektakulære hendelser. Tornadoer og orkaner skyldes begge voldelige omrøringer av luft og fuktighet forårsaket av varme som beveger seg gjennom atmosfæren.

Blant deres forskjellige andre effekter er konveksjonsstrømmer også ansvarlige for jordskjelv og seismisk aktivitet. Jordens overflate består av en serie faste landmasser som flyter på strømmer av flytende berg. Denne underjordiske væsken, kalt magma, er underlagt bevegelse av konveksjonsceller, akkurat som andre væsker er. Konveksjonsstrømmer i magmaen kan føre til at landmassene, kalt tektoniske plater, stiger eller kolliderer med hverandre. Dette kan resultere i vulkanutbrudd, jordskjelv og annen katastrofisk seismisk aktivitet.