Mitä ovat konvektiovirrat?

Konvektiovirrat siirtävät lämpöä paikasta toiseen nesteen, kuten veden, ilman tai sulan kiven, massaliikkeellä. Konvektiovirtojen lämmönsiirtofunktio ohjaa maapallon valtameren virtauksia, ilmakehän säätä ja geologiaa. Konvektio eroaa johtumisesta, joka on lämmön siirtyminen suorassa kosketuksessa olevien aineiden välillä.

TL; DR (liian pitkä; Ei lukenut)

Konvektiovirrat ovat riippuvaisia ​​ilman, veden ja muiden aineiden jatkuvasta syklisestä liikkeestä lämmön jakamiseksi. Kun lämmitetty ilma esimerkiksi nousee, se vetää viileämpää ilmaa paikoilleen - missä sitä voidaan lämmittää, nousta ja vetää lisää viileää ilmaa.

Konvektiovirrat muodostuvat, koska lämmitetty neste laajenee ja muuttuu vähemmän tiheäksi. Vähemmän tiheä lämmitetty neste nousee pois lämmönlähteestä. Kun se nousee, se vetää viileämpää nestettä alas korvaamaan sen. Tämä neste puolestaan ​​lämmitetään, nousee ja vetää alas enemmän viileää nestettä. Tämä sykli muodostaa pyöreän virran, joka pysähtyy vain, kun lämpö jakautuu tasaisesti nesteeseen. Esimerkiksi kuuma jäähdytin lämmittää ilman välittömästi sen ympärillä. Ilma nousee kohti kattoa vetämällä viileämpää ilmaa alas katosta lämmitettävään patteriin. Tämä prosessi toistuu, kunnes huoneilma lämpenee tasaisesti.

Konvektio ajaa Golfvirtaa ja muita virtauksia, jotka kääntyvät ja sekoittavat maailman valtamerien vedet. Kylmä polaarivesi vedetään alas korkeammilta leveysasteilta ja uppoaa valtameren pohjaan, vedetään alas kohti päiväntasaajaa, kun kevyempi ja lämpimämpi vesi nousee meren pinnalle. Lämmin vesi vedetään pohjoiseen korvaamaan etelään vedetty kylmä vesi. Tämä prosessi jakaa lämpöä ja liukoisia ravinteita ympäri maailmaa.

Konvektio ohjaa ilman kiertoa maan ilmakehässä. Aurinko lämmittää maapallon päiväntasaajan lähellä olevan ilman, joka muuttuu vähemmän tiheäksi ja nousee ylöspäin. Kun se nousee, se jäähtyy ja muuttuu vähemmän tiheäksi kuin ympäröivä ilma, levittäen ja laskeutuen jälleen kohti päiväntasaajaa. Nämä jatkuvasti liikkuvat lämpimän ja kylmän ilman solut, jotka tunnetaan nimellä Hadley Cells, ajavat jatkuvaa ilman kiertoa maan pinnalla, jota kutsumme tuuleksi. Ilmakehän konvektiovirrat pitävät myös pilvet korkeina.

Geologit uskovat, että maan sisällä oleva sula kivi kiertää konvektiovirroilla. Kivi on puoliksi nestemäisessä tilassa ja sen tulisi käyttäytyä kuten mikä tahansa muu neste, joka nousee ylös vaipan pohjasta tullessaan kuumemmaksi ja vähemmän tiheäksi maan ytimen kuumuudesta. Kun kallio menettää lämmön maankuoressa, se muuttuu suhteellisen viileämmäksi ja tiheämmäksi uppoamalla takaisin ytimeen. Näiden jatkuvasti kiertävien kuumemman ja viileämmän sulan kiven solujen uskotaan auttavan lämmittämään pintaa. Jotkut geologit uskovat, että maapallon konvektiovirrat ovat syynä tulivuoriin, maanjäristyksiin ja mannertaajumiin.