ما الذي يسبب التيارات الحرارية على الوشاح؟

عندما اقترح ألفريد فيجنر لأول مرة أن القارات قد انجرفت إلى مواقعها الحالية ، استمع القليل من الناس. بعد كل شيء ، ما هي القوة المحتملة التي يمكن أن تتحرك في شيء كبير مثل القارة؟

على الرغم من أنه لم يعش طويلاً بما يكفي ليتم تبريره ، فقد تطورت فرضية فيجنر عن الانجراف القاري في نظرية الصفائح التكتونية. تتضمن إحدى الآليات لتحريك القارات التيارات الحرارية في الوشاح.

تنتقل الحرارة من المناطق ذات درجة الحرارة المرتفعة إلى المناطق ذات درجة الحرارة المنخفضة. الآليات الثلاث لنقل الحرارة هي الإشعاع والتوصيل والحمل الحراري.

ينقل الإشعاع الطاقة دون اتصال بين الجسيمات ، مثل إشعاع الطاقة من الشمس إلى الأرض عبر فراغ الفضاء.

ينقل التوصيل الطاقة من جزيء إلى آخر من خلال التلامس ، دون حركة الجسيمات ، كما يحدث عندما تسخن الأرض أو الماء الدافئ من الشمس الهواء فوقها مباشرة.

يحدث الحمل من خلال حركة الجسيمات. عندما يتم تسخين الجسيمات ، تتحرك الجزيئات بشكل أسرع وأسرع ، وعندما تتباعد الجزيئات ، تقل الكثافة. ترتفع المادة الأكثر دفئًا والأقل كثافة مقارنةً بالمواد المحيطة الأكثر برودة والأكثر كثافة. بينما يشير الحمل الحراري عمومًا إلى تدفق السوائل الذي يحدث في الغازات والسوائل ، يحدث الحمل الحراري في المواد الصلبة مثل الوشاح ولكن بمعدل أبطأ.

تأتي الحرارة في الوشاح من اللب الخارجي المنصهر للأرض ، ومن اضمحلال العناصر المشعة ، وفي الوشاح العلوي ، الاحتكاك من الصفائح التكتونية الهابطة. تنتج الحرارة في اللب الخارجي عن الطاقة المتبقية من الأحداث التكوينية للأرض والطاقة الناتجة عن تحلل العناصر المشعة. تعمل هذه الحرارة على تسخين قاعدة الوشاح إلى ما يقدر بـ 7230 درجة فهرنهايت. على حدود قشرة الوشاح. تقدر درجة حرارة الوشاح بحوالي 392 درجة فهرنهايت.

يتطلب اختلاف درجة الحرارة بين الحدود العليا والسفلى للوشاح حدوث انتقال للحرارة. بينما يبدو التوصيل الطريقة الأكثر وضوحًا لنقل الحرارة ، يحدث الحمل الحراري أيضًا في الوشاح. تتحرك المادة الصخرية الأكثر دفئًا والأقل كثافة بالقرب من القلب ببطء إلى أعلى.

الصخور الأكثر برودة نسبيًا من أعلى في الوشاح تغرق ببطء نحو الوشاح. عندما ترتفع المادة الأكثر دفئًا ، فإنها تبرد أيضًا ، وتُدفع في النهاية جانباً بواسطة مادة صاعدة أكثر دفئًا وتغرق مرة أخرى نحو القلب.

تتدفق مواد الوشاح ببطء ، مثل الأسفلت الكثيف أو الأنهار الجليدية الجبلية. بينما تظل مادة الوشاح صلبة ، تسمح الحرارة والضغط لتيارات الحمل بتحريك مادة الوشاح. (انظر الموارد للحصول على مخطط الحمل الحراري في الوشاح).

تقدم الصفائح التكتونية تفسيراً لقارات فيجنر المنجرفة. باختصار ، تشير الصفائح التكتونية إلى أن سطح الأرض ينقسم إلى صفائح. تتكون كل لوحة من ألواح من الغلاف الصخري ، وهي الطبقة الخارجية الصخرية للأرض ، والتي تشمل القشرة والغطاء العلوي. تتحرك قطع الغلاف الصخري هذه فوق طبقة الأثينوسفير ، وهي طبقة بلاستيكية داخل الوشاح.

توفر التيارات الحرارية داخل الوشاح قوة دافعة واحدة محتملة لحركة اللوحة. تتحرك الحركة البلاستيكية لمادة الوشاح مثل تدفق الأنهار الجليدية الجبلية ، وتحمل ألواح الغلاف الصخري جنبًا إلى جنب مع حركة الحمل الحراري في الوشاح التي تحرك الغلاف الموري.

قد يساهم أيضًا سحب البلاطة وشفط البلاطة (الخندق) ودفع التلال في حركة اللوحة. يعني سحب اللوح وشفط اللوح أن كتلة اللوح النازل تسحب لوح الغلاف الصخري المتخلف عبر الغلاف الموري وفي منطقة الاندساس.

يقول ريدج دفع أنه كلما ارتفعت الصهارة الجديدة الأقل كثافة إلى مركز التلال المحيطية ، تزداد كثافة المادة. تعمل الكثافة المتزايدة على تسريع صفيحة الغلاف الصخري باتجاه منطقة الاندساس.

يحدث انتقال الحرارة أيضًا في الغلاف الجوي والغلاف المائي ، لتسمية طبقتين من الأرض تحدث فيهما تيارات الحمل. تعمل التسخين المشع من الشمس على تدفئة سطح الأرض. ينتقل هذا الدفء إلى كتلة الهواء المجاورة عن طريق التوصيل. يرتفع الهواء الدافئ ويحل محله هواء أكثر برودة ، مما يخلق تيارات حرارية في الغلاف الجوي.

وبالمثل ، فإن الماء الذي تسخنه الشمس ينقل الحرارة لخفض جزيئات الماء من خلال التوصيل. ومع ذلك ، مع انخفاض درجات حرارة الهواء ، يتحرك الماء الأكثر دفئًا أدناه نحو السطح ويغرق الماء السطحي البارد ، مما يؤدي إلى تيارات الحمل الموسمية في الغلاف المائي.

بالإضافة إلى ذلك ، فإن دوران الأرض يحرك الماء الدافئ من خط الاستواء نحو القطبين ، مما يؤدي إلى المحيط التيارات التي تنقل الحرارة من خط الاستواء إلى القطبين وتدفع الماء البارد من القطبين نحو خط الاستواء.