Kui Alfred Wegener tegi esimest korda ettepaneku, et mandrid oleks praegustele positsioonidele triivinud, kuulasid seda vähesed inimesed. Lõppude lõpuks, milline võimalik jõud võiks liigutada midagi nii suurt kui mandril?
Kuigi ta ei elanud õigeks tunnistamiseks piisavalt kaua, arenes Wegeneri hüpoteesitud mandri triiv plaattektoonika teoorias. Mandrite liikumise üks mehhanism hõlmab mantlil konvektsioonivoolusid.
Soojusülekanne ehk liikuv soojus
Soojus liigub kõrgema temperatuuriga piirkondadest madalama temperatuuriga aladesse. Kolm soojusülekande mehhanismi on kiirgus, juhtivus ja konvektsioon.
Kiirgus liigutab energiat osakestevahelise kontaktita, nagu näiteks Päikeselt Maale kulgev energia kiirgus läbi ruumi vaakumi.
Juhtivus kannab energiat ühest molekulist teise kontakti kaudu, ilma osakeste liikumiseta, nagu siis, kui päikese käes soojenenud maa või vesi soojendab õhku otse selle kohal.
Konvektsioon toimub osakeste liikumise kaudu. Kui osakesed kuumenevad, liiguvad molekulid järjest kiiremini ja molekulide lahku liikudes tihedus väheneb. Soojem, vähem tihe materjal tõuseb ümbritseva jahedama suurema tihedusega materjaliga võrreldes. Kui konvektsioon viitab üldiselt gaasides ja vedelikes esinevale vedeliku voolule, siis konvektsioon tahketes ainetes nagu mantel toimub, kuid aeglasemalt.
Konvektsioonivoolud mantlis
Kuumus mantlis tuleb Maa sulanud välisest südamikust, radioaktiivsete elementide lagunemisest ja ülemisest mantlist laskuvate tektooniliste plaatide hõõrdumisest. Välise südamiku soojus tuleneb Maa moodustavate sündmuste jääkenergiast ja lagunevate radioaktiivsete elementide tekitatud energiast. See kuumus soojendab mantli aluse hinnanguliselt 7230 ° F-ni. Mantli-maakoore piiril. mantli temperatuur on hinnanguliselt 392 ° F.
Temperatuuri erinevus mantli ülemise ja alumise piiri vahel nõuab soojusülekannet. Kui soojusülekanne näib juhtivus olevat ilmsem meetod, siis konvektsioon toimub ka mantlis. Südamiku lähedal asuv soojem ja vähem tihe kivimimaterjal liigub aeglaselt ülespoole.
Mantli kõrguselt suhteliselt jahedam kivi vajub aeglaselt mantli poole. Soojema materjali tõustes see ka jahtub, lõpuks tõuseb soojema kerkiva materjali poolt kõrvale ja vajub tagasi südamiku poole.
Mantli materjal voolab aeglaselt, nagu paks asfalt või mäeliustik. Kuigi mantli materjal jääb tahkeks, võimaldavad kuumus ja rõhk konvektsioonivooludel mantli materjali liikuda. (Mantli konvektsiooniskeemi leiate jaotisest Ressursid.)
Tektooniliste plaatide liigutamine
Plaattektoonika annab selgituse Wegeneri triivivatele mandritele. Plaattektoonika ütleb lühidalt, et Maa pind on purustatud plaatideks. Iga plaat koosneb litosfääri plaatidest, mis on Maa kivine välimine kiht, mis sisaldab maakoore ja ülemist mantlit. Need litosfäärilised tükid liiguvad astenosfääri peal, mis on plastkiht mantli sees.
Konvektsioonivoolud mantlis annavad ühe potentsiaalse jõu plaadi liikumiseks. Mantelmaterjali plastiline liikumine liigub nagu mäeliustike voog, kandes litosfäärilisi plaate mööda, kui mantli konvektsioonliikumine liigutab astenosfääri.
Plaadi liikumisele võivad kaasa aidata ka plaadi tõmbamine, plaadi (kaeviku) imemine ja harja surumine. Plaatide tõmbamine ja plaatide imemine tähendavad, et laskuva plaadi mass tõmbab tagumise litosfäärilise plaadi üle astenosfääri ja subduktsioonitsooni.
Ridge push ütleb, et kui ookeaniharja keskele kerkiv vähem tihe uus magma jahtub, suureneb materjali tihedus. Suurenenud tihedus kiirendab litosfäärilist plaati subduktsioonitsooni poole.
Konvektsioonivoolud ja geograafia
Soojusülekanne toimub ka atmosfääris ja hüdrosfääris, kui nimetada kahte maakihti, milles konvektsioonivoolud toimuvad. Päikese kiirgussoojendus soojendab Maa pinda. See soojus kandub juhtivuse kaudu edasi kõrvalasuvasse õhumassi. Soojenenud õhk tõuseb ja asendub jahedama õhuga, tekitades atmosfääris konvektsioonivoolusid.
Samamoodi kannab päikese käes soojendatud vesi juhtivuse kaudu soojust madalamatele veemolekulidele. Kui õhutemperatuur langeb, liigub allpool asuv soojem vesi tagasi pinna poole ja külmem pinnavesi vajub, tekitades hüdrosfääris hooajalisi konvektsioonivooge.
Lisaks liigutab Maa pöörlemine sooja vett ekvaatorilt pooluste suunas, mille tulemuseks on ookean voolud, mis liigutavad soojust ekvaatorilt poolustele ja suruvad poolustelt külma vett ekvaator.