Quando Alfred Wegener propose per la prima volta che i continenti fossero andati alla deriva nelle loro posizioni attuali, poche persone ascoltarono. Dopotutto, quale possibile forza potrebbe muovere qualcosa delle dimensioni di un continente?
Sebbene non visse abbastanza a lungo per essere vendicato, la deriva dei continenti ipotizzata da Wegener si è evoluta nella teoria della tettonica a zolle. Un meccanismo per spostare i continenti coinvolge le correnti di convezione nel mantello.
Trasferimento di calore o calore in movimento
Il calore si sposta da zone a temperatura più alta a zone a temperatura più bassa. I tre meccanismi di trasferimento del calore sono irraggiamento, conduzione e convezione.
La radiazione sposta l'energia senza contatto tra le particelle, come la radiazione di energia dal Sole alla Terra attraverso il vuoto dello spazio.
La conduzione trasferisce energia da una molecola all'altra attraverso il contatto, senza movimento delle particelle, come quando la terra o l'acqua riscaldate dal sole riscaldano l'aria direttamente sopra.
La convezione avviene attraverso il movimento delle particelle. Man mano che le particelle si riscaldano, le molecole si muovono sempre più velocemente e, man mano che le molecole si allontanano, la densità diminuisce. Il materiale più caldo e meno denso sale rispetto al materiale circostante più fresco e a densità più elevata. Mentre la convezione si riferisce generalmente al flusso del fluido che si verifica nei gas e nei liquidi, la convezione nei solidi come il mantello si verifica ma a una velocità inferiore.
Correnti di convezione nel mantello
Il calore nel mantello proviene dal nucleo esterno fuso della Terra, dal decadimento degli elementi radioattivi e, nel mantello superiore, dall'attrito delle placche tettoniche discendenti. Il calore nel nucleo esterno deriva dall'energia residua degli eventi formativi della Terra e dall'energia generata dagli elementi radioattivi in decadimento. Questo calore riscalda la base del mantello a una temperatura stimata di 7,230°F. Al confine mantello-crosta. la temperatura del mantello è stimata di 392°F.
La differenza di temperatura tra i limiti superiore e inferiore del mantello richiede il trasferimento di calore. Mentre la conduzione sembra il metodo più ovvio per il trasferimento di calore, la convezione si verifica anche nel mantello. Il materiale roccioso più caldo e meno denso vicino al nucleo si muove lentamente verso l'alto.
La roccia relativamente più fredda proveniente dall'alto nel mantello sprofonda lentamente verso il mantello. Man mano che il materiale più caldo sale, si raffredda, alla fine spinto da parte dal materiale più caldo in aumento e sprofondando verso il nucleo.
Il materiale del mantello scorre lentamente, come lo spesso asfalto oi ghiacciai di montagna. Mentre il materiale del mantello rimane solido, il calore e la pressione consentono alle correnti di convezione di spostare il materiale del mantello. (Vedi Risorse per un diagramma di convezione del mantello.)
Spostare le placche tettoniche
La tettonica a zolle fornisce una spiegazione per i continenti alla deriva di Wegener. La tettonica a zolle, in breve, afferma che la superficie terrestre è suddivisa in placche. Ogni placca è costituita da lastre di litosfera, lo strato roccioso esterno della Terra, che comprende la crosta e il mantello più superficiale. Questi pezzi litosferici si muovono sopra l'astenosfera, uno strato di plastica all'interno del mantello.
Le correnti di convezione all'interno del mantello forniscono una potenziale forza motrice per il movimento delle placche. Il movimento plastico del materiale del mantello si muove come il flusso dei ghiacciai montani, trascinando le placche litosferiche mentre il movimento di convezione nel mantello sposta l'astenosfera.
Anche la trazione della lastra, l'aspirazione della lastra (trincea) e la spinta del colmo possono contribuire al movimento della piastra. La trazione della lastra e l'aspirazione della lastra significano che la massa della placca discendente trascina la lastra litosferica trascinante attraverso l'astenosfera e nella zona di subduzione.
La spinta della cresta dice che quando il nuovo magma meno denso che sale al centro delle creste oceaniche si raffredda, la densità del materiale aumenta. L'aumento della densità accelera la placca litosferica verso la zona di subduzione.
Correnti di convezione e geografia
Il trasferimento di calore avviene anche nell'atmosfera e nell'idrosfera, per citare due strati di terra in cui avvengono le correnti di convezione. Il riscaldamento radiante dal Sole riscalda la superficie della Terra. Quel calore si trasferisce alla massa d'aria adiacente per conduzione. L'aria calda sale e viene sostituita da aria più fredda, creando correnti convettive nell'atmosfera.
Allo stesso modo, l'acqua riscaldata dal sole trasferisce il calore alle molecole d'acqua più basse attraverso la conduzione. Quando le temperature dell'aria scendono, tuttavia, l'acqua più calda sottostante si sposta indietro verso la superficie e l'acqua di superficie più fredda affonda, creando correnti convettive stagionali nell'idrosfera.
Inoltre, la rotazione della Terra sposta l'acqua calda dall'equatore verso i poli, con conseguente oceano correnti che spostano il calore dall'equatore ai poli e spingono l'acqua fredda dai poli verso il equatore.