Vad är en konvektionscell?

Konvektionsprocessen är det viktigaste sättet för värmeöverföring inom en vätska som utsätts för en värmekälla. Vanligtvis värms vätskan, som kan vara en vätska eller en gas, underifrån av en varm yta; Ökningen i temperaturen resulterar i en minskning av densitet, vilket gör att vätskan stiger och kylvätskan flyter inåt för att ersätta den. När den stiger, tappar den värmen till sina omgivningar och blir tätare och tyngre än vätskan nedan. Den kan inte gå ner genom denna stigande vätska, så den sprider sig horisontellt innan den faller tillbaka mot ytan och dras mot dess utgångspunkt av den stigande vätskan. Detta system är känt som en konvektionscell och är ett drag i vätskedynamik som kan observeras i en mängd olika situationer, från vatten som värms upp i en kruka till processer på en planetarisk eller stjärnskala.

Jordens atmosfär har konvektionsceller i en stor skala: EkvatorialregioNS får mer värme från solen än polerna, vilket får varm luft att stiga sedan flyta mot högre breddegrader, där den går ner för att flyta tillbaka mot ekvatorn och bilda en enorm konvektionscell på vardera sidan. Dessa är kända som Hadley -celler. Vattenånga i de stigande luften kondenseras när luften svalnar i högre höjder och kan bilda höga Cumulonimbus -moln som producerar åskväder. Luften sjunker i allmänhet cirka 30 grader norr och söder om ekvatorn, då den har tappat större delen av sin fukt; Som ett resultat är dessa regioner vanligtvis torra och innehåller några av världens stora öknar. Den efterföljande rörelsen av luft tillbaka mot ekvatorn är ansvarig för handelsvindarna.

Värme från jordens kärna upprätthåller cirkulationen av varm, flytande berg i den övre manteln och bildar konvektionsceller under skorpan. Den resulterande rörelsen av smält eller halvmolten sten driver processen som kallas plattaktonik som ansvarar för att dela upp skorpan i kontinental ”plates ”som rör sig i förhållande till varandra. Detta fenomen är ansvarigt för jordbävningar och vulkanisk aktivitet. Områden på jordens yta som sitter direkt ovanför en konvektionscell kan dela upp och flytta isär och bilda nya plattor, som i Afrikas rift dal. En befintlig platta, framdriven av konvektionscellen nedan, kan trycka in i en annan platta, bygga berg som såsom Himalys.

konvektionsceller finns också i solen. Bilder av solens yta avslöjar en granulär struktur som består av ljusa, heta områden omgiven av mörkare, svalare gränser. Varje granule indikerar toppen av en konvektionscell som bildas av plasma som värms upp underifrån och stiger upp till ytan, kylas och sprids ut och faller igen vid gränsen.