Когато Алфред Вегенер за пръв път предположи, че континентите са се изместили на сегашните си позиции, малко хора са го слушали. В крайна сметка каква възможна сила би могла да придвижи нещо толкова голямо, колкото континент?
Въпреки че той не е живял достатъчно дълго, за да бъде оправдан, хипотезният континентален дрейф на Вегенер еволюира в теорията за тектониката на плочите. Един механизъм за придвижване на континентите включва конвекционни течения в мантията.
Пренос на топлина или преместване на топлина
Топлината се премества от области с по-висока температура към области с по-ниска температура. Трите механизма за пренос на топлина са радиация, проводимост и конвекция.
Радиацията премества енергията без контакт между частиците, подобно на излъчването на енергия от Слънцето към Земята през вакуума на космоса.
Провеждането прехвърля енергията от една молекула към друга чрез контакт, без движение на частици, както когато затоплена от слънцето земя или вода загрява въздуха директно отгоре.
Конвекцията възниква чрез движението на частиците. С нагряването на частиците молекулите се движат все по-бързо и по-бързо, а когато молекулите се раздалечават, плътността намалява. По-топлият, по-малко плътен материал се издига в сравнение с околния по-хладен материал с по-висока плътност. Докато конвекцията обикновено се отнася до флуидния поток, протичащ в газове и течности, конвекцията в твърди вещества като мантията се случва, но с по-бавна скорост.
Конвекционни течения в мантията
Топлината в мантията идва от разтопеното външно ядро на Земята, разпадането на радиоактивни елементи и, в горната мантия, триенето от низходящите тектонски плочи. Топлината във външното ядро е резултат от остатъчна енергия от формиращите събития на Земята и енергията, генерирана от разлагащи се радиоактивни елементи. Тази топлина затопля основата на мантията до приблизително 7230 ° F. На границата мантия-кора. температурата на мантията е около 392 ° F.
Температурната разлика между горната и долната граница на мантията изисква пренос на топлина. Докато кондукцията изглежда по-очевидният метод за пренос на топлина, конвекцията се появява и в мантията. По-топлият, по-малко плътен скален материал близо до ядрото бавно се движи нагоре.
Относително по-хладна скала от по-високо в мантията бавно потъва към мантията. Тъй като по-топлият материал се издига, той също се охлажда, в крайна сметка изтласкан от по-топъл изгряващ материал и потъва обратно към сърцевината.
Мантийният материал тече бавно, като дебел асфалт или планински ледници. Докато материалът на мантията остава твърд, топлината и налягането позволяват конвекционните токове да движат материала на мантията. (Вижте Ресурси за диаграма на конвекцията на мантията.)
Преместване на тектонските плочи
Тектониката на плочите дава обяснение за плаващите континенти на Вегенер. Накратко тектониката на плочите заявява, че земната повърхност е разбита на плочи. Всяка плоча се състои от плочи от литосфера, скалистия външен слой на Земята, който включва кората и най-горната мантия. Тези литосферни парчета се движат на върха на астеносферата, пластмасов слой в мантията.
Конвекционните токове в мантията осигуряват една потенциална движеща сила за движението на плочата. Пластичното движение на материала на мантията се движи подобно на потока от планински ледници, носейки литосферните плочи, докато конвекционното движение в мантията движи астеносферата.
Издърпване на плоча, засмукване на плоча (изкоп) и натиск на билото също могат да допринесат за движението на плочата. Издърпване на плочата и засмукване на плоча означава, че масата на низходящата плоча изтегля задната литосферна плоча през астеносферата и в зоната на субдукция.
Ridge push казва, че докато по-малко гъстата нова магма, издигаща се в центъра на океанските хребети, се охлажда, плътността на материала се увеличава. Повишената плътност ускорява литосферната плоча към зоната на субдукция.
Конвекционни течения и география
Преносът на топлина също се случва в атмосферата и хидросферата, за да се назоват два слоя земя, в които протичат конвекционни течения. Лъчистото нагряване от Слънцето затопля повърхността на Земята. Тази топлина се пренася към съседната въздушна маса чрез проводимост. Затопленият въздух се издига и се заменя с по-студен въздух, създавайки конвекционни течения в атмосферата.
По същия начин водата, затоплена от слънцето, пренася топлината към по-ниските молекули на водата чрез проводимост. С падането на температурите на въздуха обаче по-топлата вода отдолу се придвижва обратно към повърхността и по-студената повърхностна вода потъва, създавайки сезонни конвекционни течения в хидросферата.
В допълнение, въртенето на Земята премества топлата вода от екватора към полюсите, което води до океана течения, които преместват топлината от екватора към полюсите и изтласкват студена вода от полюсите към екватор.