Amikor Alfred Wegener először azt javasolta, hogy a kontinensek sodródjanak jelenlegi helyzetükbe, kevesen hallgatták meg. Végül is milyen lehetséges erő mozgathat akkorát, mint egy kontinens?
Noha nem élt elég sokáig ahhoz, hogy igazolható legyen, Wegener feltételezett kontinentális sodródása a lemezes tektonika elméletében alakult ki. A kontinensek mozgatásának egyik mechanizmusa magában foglalja a köpenyben lévő konvekciós áramokat.
Hőátadás, vagy mozgó hő
A hő a magasabb hőmérsékletű területekről az alacsonyabb hőmérsékletű területekre mozog. A hőátadás három mechanizmusa a sugárzás, a vezetés és a konvekció.
A sugárzás mozgatja az energiát a részecskék közötti érintkezés nélkül, mint például a Napból a Földre sugárzó energia sugárzása az űr vákuumán keresztül.
A vezetés energiát visz át az egyik molekulából a másikba érintkezés útján, részecskemozgás nélkül, mint amikor a nap által felmelegedett föld vagy víz felmelegíti a levegőt közvetlenül felett.
A konvekció a részecskék mozgása révén történik. A részecskék felmelegedésével a molekulák egyre gyorsabban mozognak, és ahogy a molekulák egymástól távolodnak, a sűrűség csökken. A melegebb, kevésbé sűrű anyag emelkedik a környező hűvösebb, nagyobb sűrűségű anyaghoz képest. Míg a konvekció általában a gázokban és folyadékokban előforduló folyadékáramra vonatkozik, addig a szilárd anyagokban a palásthoz hasonló konvekció bekövetkezik, de lassabban.
Konvekciós áramok a palántában
A köpenyben lévő hő a Föld megolvadt külső magjából, a radioaktív elemek bomlásából, a felső köpenyben pedig a leszálló tektonikus lemezek súrlódásából származik. A külső mag hője a Föld kialakulási eseményeinek maradék energiájából és a bomló radioaktív elemek által létrehozott energiából származik. Ez a hő a köpeny alapját 7230 ° F-ra becsüli. A köpeny-kéreg határán. a palást hőmérséklete hozzávetőlegesen 392 ° F.
A palást felső és alsó határa közötti hőmérséklet-különbséghez hőátadás szükséges. Míg a vezetés tűnik a hőátadás nyilvánvalóbb módszerének, a köpenyben konvekció is előfordul. A mag közelében lévő melegebb, kevésbé sűrű kőzetanyag lassan felfelé mozog.
Viszonylag hűvösebb kőzet a palást felső részéből lassan a köpeny felé süllyed. Amint a melegebb anyag felemelkedik, hűl is, végül a melegebb emelkedő anyag félretolja, és visszasüllyed a mag felé.
A mantra anyaga lassan folyik, mint a vastag aszfalt vagy a hegyi gleccser. Míg a palást anyaga szilárd marad, a hő és a nyomás lehetővé teszi a konvekciós áramok számára a palást anyagának mozgatását. (A köpeny konvekciós diagramját lásd az erőforrásokban.)
A tektonikai lemezek mozgatása
A lemeztektonika magyarázatot ad Wegener sodródó kontinenseire. A lemeztektonika röviden kijelenti, hogy a Föld felszíne lemezekre van bontva. Mindegyik lemez a Föld sziklás külső rétegéből, a földkéregből és a legfelső palástból álló litoszféra tábláiból áll. Ezek a litoszférikus darabok az asztenoszféra tetején mozognak, amely egy műanyag réteg a paláston belül.
A paláston belüli konvekciós áramok egy potenciális hajtóerőt biztosítanak a lemez mozgásához. A köpeny anyagának plasztikus mozgása úgy mozog, mint a hegyi gleccserek áramlása, és a litoszferikus lemezeket tovább viszi, miközben a köpenyben lévő konvekciós mozgás mozgatja az asztenoszférát.
A lap mozgatása, a födém (árok) szívása és a gerinc nyomása szintén hozzájárulhat a lemez mozgásához. A födémhúzás és födémszívás azt jelenti, hogy az ereszkedő lemez tömege áthúzza a hátul lévő litoszferikus födelet az asztenoszférán és a szubdukciós zónába.
A Ridge push azt mondja, hogy ahogy az óceáni gerincek közepére emelkedő kevésbé sűrű új magma lehűl, az anyag sűrűsége növekszik. A megnövekedett sűrűség felgyorsítja a litoszferikus lemezt a szubdukciós zóna felé.
Konvekciós áramok és földrajz
Hőátadás történik a légkörben és a hidroszférában is, hogy megnevezzünk két olyan földréteget, amelyekben konvekciós áramok játszódnak le. A Nap sugárzó fűtése felmelegíti a Föld felszínét. Ez a meleg vezetés útján jut át a szomszédos légtömegbe. A felmelegedett levegő emelkedik, és helyébe hűvösebb levegő gondoskodik, konvekciós áramokat hozva létre a légkörben.
Hasonlóképpen, a nap által felmelegített víz vezetés útján hőt visz át az alacsonyabb vízmolekulákra. A léghőmérséklet csökkenésével azonban a lenti melegebb víz visszaköltözik a felszín felé, a hidegebb felszíni víz pedig elsüllyed, szezonális konvekciós áramokat hozva létre a hidroszférában.
Ezenkívül a Föld forgása meleg vizet mozgat az Egyenlítőtől a pólusok felé, ami óceánt eredményez áramok, amelyek a hőt az Egyenlítőtől a pólusokig mozgatják, és a pólusok hideg vízét a egyenlítő.