Quand Alfred Wegener a proposé pour la première fois que les continents avaient dérivé vers leurs positions actuelles, peu de gens ont écouté. Après tout, quelle force possible pourrait déplacer quelque chose d'aussi grand qu'un continent ?
Bien qu'il n'ait pas vécu assez longtemps pour être justifié, la dérive des continents hypothétique de Wegener a évolué dans la théorie de la tectonique des plaques. Un mécanisme pour déplacer les continents implique des courants de convection dans le manteau.
Transfert de chaleur ou chaleur en mouvement
La chaleur se déplace des zones de température plus élevée vers les zones de température plus basse. Les trois mécanismes de transfert de chaleur sont le rayonnement, la conduction et la convection.
Le rayonnement déplace l'énergie sans contact entre les particules, comme le rayonnement d'énergie du Soleil vers la Terre à travers le vide de l'espace.
La conduction transfère l'énergie d'une molécule à une autre par contact, sans mouvement de particules, comme lorsque la terre ou l'eau chauffée par le soleil chauffe l'air directement au-dessus.
La convection se produit par le mouvement des particules. À mesure que les particules s'échauffent, les molécules se déplacent de plus en plus vite, et à mesure que les molécules s'éloignent, la densité diminue. Le matériau plus chaud et moins dense s'élève par rapport au matériau environnant, plus frais et de densité plus élevée. Alors que la convection fait généralement référence au flux de fluide se produisant dans les gaz et les liquides, la convection dans les solides comme le manteau se produit mais à un rythme plus lent.
Courants de convection dans le manteau
La chaleur dans le manteau provient du noyau externe en fusion de la Terre, de la désintégration des éléments radioactifs et, dans le manteau supérieur, de la friction des plaques tectoniques descendantes. La chaleur dans le noyau externe résulte de l'énergie résiduelle des événements de formation de la Terre et de l'énergie générée par les éléments radioactifs en décomposition. Cette chaleur réchauffe la base du manteau à environ 7,230°F. A la limite manteau-croûte. la température du manteau est estimée à 392°F.
La différence de température entre les limites supérieure et inférieure du manteau nécessite un transfert de chaleur. Alors que la conduction semble la méthode la plus évidente pour le transfert de chaleur, la convection se produit également dans le manteau. Le matériau rocheux plus chaud et moins dense près du noyau se déplace lentement vers le haut.
La roche relativement plus froide provenant du haut du manteau s'enfonce lentement vers le manteau. Au fur et à mesure que le matériau plus chaud monte, il se refroidit également, finalement repoussé par le matériau plus chaud qui monte et redescend vers le noyau.
Le matériau du manteau s'écoule lentement, comme de l'asphalte épais ou des glaciers de montagne. Alors que le matériau du manteau reste solide, la chaleur et la pression permettent aux courants de convection de déplacer le matériau du manteau. (Voir Ressources pour un diagramme de convection du manteau.)
Déplacer les plaques tectoniques
La tectonique des plaques fournit une explication à la dérive des continents de Wegener. La tectonique des plaques, en bref, affirme que la surface de la Terre est divisée en plaques. Chaque plaque est constituée de plaques de lithosphère, la couche externe rocheuse de la Terre, qui comprend la croûte et le manteau supérieur. Ces pièces lithosphériques se déplacent au-dessus de l'asthénosphère, une couche de plastique à l'intérieur du manteau.
Les courants de convection dans le manteau fournissent une force motrice potentielle pour le mouvement des plaques. Le mouvement plastique du matériau du manteau se déplace comme le flux des glaciers de montagne, entraînant les plaques lithosphériques tandis que le mouvement de convection dans le manteau déplace l'asthénosphère.
La traction de la dalle, l'aspiration de la dalle (tranchée) et la poussée du faîte peuvent également contribuer au mouvement des plaques. La traction de la dalle et l'aspiration de la dalle signifient que la masse de la plaque descendante tire la dalle lithosphérique arrière à travers l'asthénosphère et dans la zone de subduction.
La poussée des crêtes indique qu'à mesure que le nouveau magma moins dense s'élevant au centre des crêtes océaniques se refroidit, la densité du matériau augmente. La densité accrue accélère la plaque lithosphérique vers la zone de subduction.
Courants de convection et géographie
Le transfert de chaleur se produit également dans l'atmosphère et l'hydrosphère, pour nommer deux couches de terre dans lesquelles se produisent des courants de convection. Le chauffage radiant du Soleil réchauffe la surface de la Terre. Cette chaleur est transférée à la masse d'air adjacente par conduction. L'air réchauffé monte et est remplacé par de l'air plus frais, créant des courants de convection dans l'atmosphère.
De même, l'eau réchauffée par le soleil transfère de la chaleur aux molécules d'eau inférieures par conduction. Cependant, à mesure que les températures de l'air baissent, l'eau plus chaude en dessous remonte vers la surface et l'eau de surface plus froide coule, créant des courants de convection saisonniers dans l'hydrosphère.
De plus, la rotation de la Terre déplace l'eau chaude de l'équateur vers les pôles, ce qui courants qui déplacent la chaleur de l'équateur vers les pôles et poussent l'eau froide des pôles vers le équateur.