Da Alfred Wegener først foreslog, at kontinenterne havde drevet ind i deres nuværende position, lyttede kun få mennesker. Når alt kommer til alt, hvilken mulig styrke kunne bevæge noget så stort som et kontinent?
Mens han ikke levede længe nok til at blive retfærdiggjort, udviklede Wegeners hypotese kontinentale drift i teorien om pladetektonik. En mekanisme til at flytte kontinenterne involverer konvektionsstrømme i kappen.
Varmeoverførsel eller bevægelig varme
Varme bevæger sig fra områder med højere temperatur til områder med lavere temperatur. De tre mekanismer til varmeoverførsel er stråling, ledning og konvektion.
Stråling bevæger energi uden kontakt mellem partikler, ligesom stråling af energi fra solen til jorden gennem rumets vakuum.
Ledning overfører energi fra et molekyle til et andet gennem kontakt uden partikelbevægelse, som når solopvarmet jord eller vand varmer luften direkte over.
Konvektion sker gennem bevægelse af partikler. Når partikler bliver opvarmede, bevæger molekylerne sig hurtigere og hurtigere, og når molekyler bevæger sig fra hinanden, falder densiteten. Det varmere, mindre tætte materiale stiger sammenlignet med det omgivende køligere materiale med højere densitet. Mens konvektion generelt henviser til væskestrømmen, der forekommer i gasser og væsker, forekommer konvektion i faste stoffer som kappen, men i en lavere hastighed.
Konvektionsstrømme i kappen
Varme i kappen kommer fra jordens smeltede ydre kerne, forfald af radioaktive elementer og i den øvre kappe friktion fra nedadgående tektoniske plader. Varmen i den ydre kerne skyldes resterende energi fra Jordens formative begivenheder og den energi, der genereres ved forfaldne radioaktive elementer. Denne varme varmer bunden af kappen til en anslået 7.230 ° F. Ved grænsen til kappeskorpen. kappens temperatur er anslået til 392 ° F.
Temperaturforskellen mellem de øvre og nedre grænser for kappen kræver, at der sker varmeoverførsel. Mens ledning synes at være den mere oplagte metode til varmeoverførsel, forekommer konvektion også i kappen. Det varmere, mindre tætte stenmateriale nær kernen bevæger sig langsomt opad.
Relativt køligere sten fra højere i kappen synker langsomt mod kappen. Når det varmere materiale stiger, afkøles det også, til sidst skubbet til side af varmere stigende materiale og synker tilbage mod kernen.
Mantelmateriale strømmer langsomt som tyk asfalt eller bjerggletsjere. Mens kappematerialet forbliver fast, tillader varmen og trykket konvektionsstrømme at flytte kappematerialet. (Se ressourcer for et kappekonvektionsdiagram.)
Flytning af de tektoniske plader
Pladetektonik giver en forklaring på Wegeners drivende kontinenter. Pladetektonik siger kort sagt, at Jordens overflade er brudt i plader. Hver plade består af plader af lithosfæren, det stenrige ydre lag på jorden, der inkluderer skorpe og øverste kappe. Disse litosfæriske stykker bevæger sig oven på asthenosfæren, et plastlag inde i kappen.
Konvektionsstrømme inden i kappen giver en potentiel drivkraft til pladebevægelse. Mantelmaterialets plastiske bevægelse bevæger sig som strømmen af bjerggletsjere, der bærer de litosfæriske plader, mens konvektionsbevægelsen i kappen bevæger asthenosfæren.
Pladetræk, pladesugning og rygskub kan også bidrage til pladens bevægelse. Pladesugning og pladesugning betyder, at massen af den nedadgående plade trækker den bageste litosfæriske plade over asthenosfæren og ind i subduktionszonen.
Ridge push siger, at når den mindre tætte nye magma, der stiger ind i centrum af oceaniske højderygge, køler ned, stiger densiteten af materialet. Den øgede tæthed fremskynder den litosfæriske plade mod subduktionszonen.
Konvektionsstrømme og geografi
Varmeoverførsel forekommer også i atmosfæren og hydrosfæren for at nævne to jordlag, hvor konvektionsstrømme finder sted. Strålende opvarmning fra solen varmer jordens overflade. Denne varme overføres til den tilstødende luftmasse via ledning. Den opvarmede luft stiger og erstattes af køligere luft, hvilket skaber konvektionsstrømme i atmosfæren.
Tilsvarende overfører vand opvarmet af solen varme til lavere vandmolekyler gennem ledning. Når lufttemperaturen falder, bevæger det varmere vand under sig imidlertid tilbage mod overfladen, og det koldere overfladevand synker, hvilket skaber sæsonbestemte konvektionsstrømme i hydrosfæren.
Derudover bevæger jordens rotation varmt vand fra ækvator mod polerne, hvilket resulterer i hav strømme, der bevæger varmen fra ækvator til polerne og skubber koldt vand fra polerne mod ækvator.