Όταν ο Alfred Wegener πρότεινε για πρώτη φορά ότι οι ηπείροι είχαν στραφεί στις τρέχουσες θέσεις τους, λίγοι άνθρωποι άκουσαν. Σε τελική ανάλυση, ποια δυνατή δύναμη θα μπορούσε να μετακινήσει κάτι τόσο μεγάλο όσο μια ήπειρο;
Ενώ δεν ζούσε αρκετά για να δικαιωθεί, η υποθετική ηπειρωτική μετατόπιση του Wegener εξελίχθηκε στη θεωρία της τεκτονικής των πλακών. Ένας μηχανισμός για τη μετακίνηση των ηπείρων περιλαμβάνει ρεύματα μεταφοράς στο μανδύα.
Μεταφορά θερμότητας ή μετακίνηση θερμότητας
Η θερμότητα μετακινείται από περιοχές υψηλότερης θερμοκρασίας σε περιοχές χαμηλότερης θερμοκρασίας. Οι τρεις μηχανισμοί μεταφοράς θερμότητας είναι η ακτινοβολία, η αγωγή και η μεταφορά.
Η ακτινοβολία μετακινεί την ενέργεια χωρίς επαφή μεταξύ σωματιδίων, όπως η ακτινοβολία ενέργειας από τον Ήλιο στη Γη μέσω του κενού του διαστήματος.
Η αγωγιμότητα μεταφέρει ενέργεια από το ένα μόριο στο άλλο μέσω επαφής, χωρίς κίνηση σωματιδίων, όπως όταν η θερμαινόμενη γη ή το νερό θερμαίνει τον αέρα ακριβώς πάνω.
Η μεταφορά γίνεται μέσω της κίνησης των σωματιδίων. Καθώς τα σωματίδια θερμαίνονται, τα μόρια κινούνται γρηγορότερα και καθώς τα μόρια κινούνται, η πυκνότητα μειώνεται. Το θερμότερο, λιγότερο πυκνό υλικό αυξάνεται σε σύγκριση με το περιβάλλον ψυχρότερο υλικό υψηλότερης πυκνότητας. Ενώ η μεταφορά γενικά αναφέρεται στη ροή ρευστού που συμβαίνει σε αέρια και υγρά, η μεταφορά σε στερεά όπως το μανδύα συμβαίνει αλλά με βραδύτερο ρυθμό.
Ρεύματα μεταφοράς στο μανδύα
Η θερμότητα στον μανδύα προέρχεται από τον λιωμένο εξωτερικό πυρήνα της Γης, την αποσύνθεση ραδιενεργών στοιχείων και, στον άνω μανδύα, τριβή από φθίνουσες τεκτονικές πλάκες. Η θερμότητα στον εξωτερικό πυρήνα προκύπτει από υπολειμματική ενέργεια από τα σχηματικά γεγονότα της Γης και από την ενέργεια που παράγεται από αποσυντιθέμενα ραδιενεργά στοιχεία. Αυτή η θερμότητα θερμαίνει τη βάση του μανδύα στους 7.230 ° F περίπου. Στο όριο του μανδύα-κρούστα. η θερμοκρασία του μανδύα εκτιμάται στους 392 ° F.
Η διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ των άνω και κάτω ορίων του μανδύα απαιτεί την πραγματοποίηση μεταφοράς θερμότητας. Ενώ η αγωγιμότητα φαίνεται η πιο προφανής μέθοδος μεταφοράς θερμότητας, η μεταφορά γίνεται επίσης στον μανδύα. Το θερμότερο, λιγότερο πυκνό υλικό βράχου κοντά στον πυρήνα κινείται αργά προς τα πάνω.
Σχετικά πιο κρύο βράχο από ψηλότερα στον μανδύα βυθίζεται αργά προς το μανδύα. Καθώς το θερμότερο υλικό ανεβαίνει, επίσης κρυώνει, τελικά παρασύρεται από το θερμότερο ανερχόμενο υλικό και βυθίζεται πίσω στον πυρήνα.
Το υλικό μανδύα ρέει αργά, όπως παχιά άσφαλτος ή παγετώνες στο βουνό. Ενώ το υλικό μανδύα παραμένει στερεό, η θερμότητα και η πίεση επιτρέπουν στα ρεύματα μεταφοράς να μετακινήσουν το υλικό μανδύα. (Δείτε πόρους για ένα διάγραμμα μεταφοράς μανδύα.)
Μετακίνηση των τεκτονικών πλακών
Η τεκτονική πλακών παρέχει μια εξήγηση για τις παρασυρόμενες ηπείρους του Wegener. Η τεκτονική πλάκας, εν συντομία, δηλώνει ότι η επιφάνεια της Γης χωρίζεται σε πλάκες. Κάθε πλάκα αποτελείται από πλάκες λιθόσφαιρας, το βραχώδες εξωτερικό στρώμα της Γης, που περιλαμβάνει τον φλοιό και τον ανώτερο μανδύα. Αυτά τα λιθοσφαιρικά κομμάτια κινούνται στην κορυφή της αστενοσφαίρας, ένα πλαστικό στρώμα μέσα στο μανδύα.
Τα ρεύματα μεταφοράς εντός του μανδύα παρέχουν μια πιθανή κινητήρια δύναμη για την κίνηση της πλάκας. Η πλαστική κίνηση του υλικού μανδύα κινείται όπως η ροή των παγετώνων του βουνού, μεταφέροντας τις λιθοσφαιρικές πλάκες καθώς η κίνηση μεταφοράς στο μανδύα κινεί την ασθενόσφαιρα.
Η έλξη πλάκας, η αναρρόφηση πλάκας και η ώθηση της ράχης μπορεί επίσης να συμβάλλουν στην κίνηση της πλάκας. Η αναρρόφηση πλακών και η αναρρόφηση πλακών σημαίνουν ότι η μάζα της φθίνουσας πλάκας τραβά την ακολουθούσα λιθοσφαιρική πλάκα κατά μήκος της ασθενόσφαιρας και στη ζώνη υποαγωγής
Το Ridge push λέει ότι καθώς το λιγότερο πυκνό νέο μάγμα ανεβαίνει στο κέντρο των ωκεανών κορυφογραμμών, η πυκνότητα του υλικού αυξάνεται. Η αυξημένη πυκνότητα επιταχύνει τη λιθοσφαιρική πλάκα προς τη ζώνη υποαγωγής.
Ρεύματα μεταφοράς και γεωγραφία
Η μεταφορά θερμότητας συμβαίνει επίσης στην ατμόσφαιρα και την υδρόσφαιρα, για να αναφέρουμε δύο στρώματα γης στα οποία λαμβάνουν χώρα ρεύματα μεταφοράς. Η ακτινοβόλη θέρμανση από τον Ήλιο θερμαίνει την επιφάνεια της Γης. Αυτή η ζεστασιά μεταφέρεται στην παρακείμενη μάζα αέρα μέσω αγωγιμότητας. Ο θερμός αέρας ανεβαίνει και αντικαθίσταται από ψυχρότερο αέρα, δημιουργώντας ρεύματα μεταφοράς στην ατμόσφαιρα.
Ομοίως, το νερό που θερμαίνεται από τον ήλιο μεταφέρει θερμότητα σε χαμηλότερα μόρια νερού μέσω της αγωγής. Ωστόσο, καθώς οι θερμοκρασίες του αέρα πέφτουν, το θερμότερο νερό κάτω κινείται πίσω προς την επιφάνεια και το ψυχρότερο επιφανειακό νερό βυθίζεται, δημιουργώντας εποχιακά ρεύματα μεταφοράς στην υδρόσφαιρα.
Επιπλέον, η περιστροφή της Γης μετακινεί ζεστό νερό από τον ισημερινό προς τους πόλους, με αποτέλεσμα τον ωκεανό ρεύματα που μεταφέρουν θερμότητα από τον ισημερινό στους πόλους και ωθούν κρύο νερό από τους πόλους προς το ισημερινός.