Hva er en konveksjonscelle?

Konveksjonsprosessen er hovedmiddelet for varmeoverføring i en væske som blir utsatt for en varmekilde. Vanligvis varmes væsken, som kan være en væske eller en gass, nedenfra av en varm overflate; økningen i temperatur resulterer i en reduksjon i tetthet, noe som får væsken til å stige og kjøligere fluid strømmer innover for å erstatte det. Når den stiger, mister den varmen til omgivelsene og blir tettere og tyngre enn væsken nedenfor. Den kan ikke stige ned gjennom denne stigende væsken, så den sprer seg horisontalt før den faller tilbake mot overflaten og blir trukket mot sitt utgangspunkt av stigende væske. Dette systemet er kjent som en konveksjonscelle og er et trekk ved væskedynamikk som kan observeres i en rekke situasjoner, fra vann som varmes opp i en gryte til prosesser i planetarisk eller stjerneskala.

Jordens atmosfære har konveksjonsceller i stor skala: ekvatorialområdene får mer varme fra solen enn polene, noe som får varm luft til å stige og deretter strømme mot høyere breddegrader, der den synker å strømme tilbake mot ekvator, og danner en enorm konveksjonscelle på hver side. Disse er kjent som Hadley-celler. Vanndamp i den stigende luften kondenserer når luften avkjøles i større høyder og kan danne ruvende cumulonimbusskyer som gir tordenvær. Luften synker vanligvis omtrent 30 grader nord og sør for ekvator, da den har mistet mesteparten av fuktigheten; som et resultat er disse regionene vanligvis tørre og inneholder noen av verdens store ørkener. Den påfølgende bevegelsen av luft tilbake mot ekvator er ansvarlig for byvindene.

Varme fra jordens kjerne opprettholder sirkulasjonen av varm, flytende bergart i den øvre mantelen og danner konveksjonsceller under jordskorpen. Den resulterende bevegelsen av smeltet eller halvsmeltet berg driver prosessen kjent som platetektonikk som er ansvarlig for å dele opp skorpen i kontinentale “plater” som beveger seg i forhold til hverandre. Dette fenomenet er ansvarlig for jordskjelv og vulkansk aktivitet. Områder på jordoverflaten som sitter rett over en konveksjonscelle kan splitte og bevege seg fra hverandre og danne nye plater, for eksempel i Afrikas Rift Valley. En eksisterende plate, drevet av konveksjonsstrømmer nedenfor, kan skyve inn i en annen plate, og bygge fjellkjeder som Himalaya.

Konveksjonsceller finnes også i solen. Bilder av solens overflate avslører en granulær struktur som består av lyse, varme områder omgitt av mørkere, kjøligere grenser. Hvert granulat indikerer toppen av en konveksjonscelle dannet av plasma som blir oppvarmet nedenfra og stiger til overflaten, avkjøling for deretter å spre seg ut og synke ned igjen ved grensen.