O que é uma célula de convecção?
O processo de convecção é o principal meio de transferência de calor dentro de um fluido exposto a uma fonte de calor. Geralmente, o fluido, que pode ser um líquido ou um gás, é aquecido por baixo por uma superfície quente; o aumento da temperatura resulta em uma diminuição na densidade, fazendo com que o fluido suba e o fluido mais frio flua para dentro para substituí-lo. À medida que sobe, perde calor para os arredores, tornando-se mais denso e mais pesado que o fluido abaixo. Ele não pode descer através desse fluido ascendente; portanto, se espalha horizontalmente antes de voltar para a superfície e ser atraído para o ponto de partida pelo fluido ascendente. Esse sistema é conhecido como célula de convecção e é uma característica da dinâmica de fluidos que pode ser observada em várias situações, desde a água que é aquecida em uma panela até os processos em escala planetária ou estelar.
A atmosfera da Terra apresenta células de convecção em grande escala: as regiões equatoriais recebem mais calor do sol do que os pólos, fazendo com que o ar quente suba e depois flua em direção a latitudes mais altas, onde desce para fluir de volta em direção ao equador, formando uma enorme célula de convecção Em ambos os lados. Estes são conhecidos como células de Hadley. O vapor de água no ar ascendente condensa à medida que o ar esfria em altitudes mais altas e pode formar nuvens cumulonimbus altíssimas que produzem tempestades. O ar geralmente desce cerca de 30 graus ao norte e ao sul do equador, quando já perdeu a maior parte de sua umidade; Como resultado, essas regiões geralmente são áridas e contêm alguns dos grandes desertos do mundo. O movimento subsequente do ar de volta ao equador é responsável pelos ventos alísios.
O calor do núcleo da Terra mantém a circulação de rochas quentes e fluidas no manto superior, formando células de convecção abaixo da crosta. O movimento resultante da rocha derretida ou semi-derretida impulsiona o processo conhecido como tectônica de placas, responsável por dividir a crosta em "placas" continentais que se movem uma em relação à outra. Esse fenômeno é responsável por terremotos e atividades vulcânicas. Áreas da superfície da Terra que ficam diretamente acima de uma célula de convecção podem se dividir e se separar, formando novas placas, como no Vale do Rift, na África. Uma placa existente, impulsionada pelas correntes de convecção abaixo, pode empurrar para outra placa, construindo cadeias de montanhas como o Himalaia.
As células de convecção também existem no sol. Imagens da superfície do sol revelam uma estrutura granular composta por áreas quentes e brilhantes, cercadas por limites mais escuros e frios. Cada grânulo indica o topo de uma célula de convecção formada por plasma que é aquecido por baixo e sobe para a superfície, esfriando e depois se espalhando e descendo novamente no limite.