Kai Alfredas Wegeneris pirmą kartą pasiūlė, kad žemynai pasislinks į dabartines pozicijas, mažai žmonių klausėsi. Galų gale, kokia galima jėga galėtų pajudinti kažką tokio didelio kaip žemynas?
Nors jis negyveno pakankamai ilgai, kad būtų patvirtintas, Wegenerio hipotezinis žemyno dreifas vystėsi plokščių tektonikos teorijoje. Vienas žemynų judėjimo mechanizmas apima konvekcines sroves mantijoje.
Šilumos perdavimas arba judanti šiluma
Šiluma juda iš aukštesnės temperatūros sričių į žemesnės temperatūros sritis. Trys šilumos perdavimo mechanizmai yra radiacija, laidumas ir konvekcija.
Spinduliavimas perneša energiją be kontakto tarp dalelių, pavyzdžiui, saulės spinduliavimas iš Žemės į Žemę per kosmoso vakuumą.
Laidumas perduoda energiją iš vienos molekulės į kitą per kontaktą, be dalelių judėjimo, kaip tada, kai saulės pašildyta žemė ar vanduo šildo orą tiesiai virš.
Konvekcija įvyksta judant dalelėms. Kai dalelės įkaista, molekulės juda vis greičiau, o molekulėms tolstant, tankis mažėja. Šiltesnė, mažiau tanki medžiaga kyla, palyginti su aplinkine vėsesne, didesnio tankio medžiaga. Nors konvekcija paprastai reiškia skysčių srautą, vykstantį dujose ir skysčiuose, konvekcija kietosiose medžiagose, tokiose kaip mantija, vyksta, bet lėčiau.
Konvekcijos srovės mantijoje
Šiluma mantijoje gaunama iš išlydyto išorinio Žemės šerdies, radioaktyviųjų elementų irimo ir viršutinėje mantijoje - trinties nuo besileidžiančių tektoninių plokščių. Išorinio šerdies šiluma atsiranda dėl liekamosios energijos, atsirandančios dėl Žemės formuojamųjų įvykių, ir dėl energijos, kurią sukuria skilę radioaktyvieji elementai. Ši šiluma sušildo mantijos pagrindą iki maždaug 7230 ° F. Ties mantijos-plutos riba. apytiksliai mantijos temperatūra yra 392 ° F.
Temperatūros skirtumui tarp viršutinės ir apatinės mantijos ribų reikia šilumos perdavimo. Nors laidumas atrodo akivaizdesnis šilumos perdavimo metodas, konvekcija taip pat atsiranda mantijoje. Šiltesnė, mažiau tanki uolienos medžiaga šalia šerdies lėtai juda aukštyn.
Palyginti vėsesnė uola iš aukštesnio apsiausto lėtai skęsta mantijos link. Kylant šiltai medžiagai, ji taip pat atvėsta, ilgainiui nustumiama į šalį kylančios medžiagos ir nugrimzta atgal į šerdį.
Mantijos medžiaga teka lėtai, kaip storas asfalto ar kalnų ledynas. Nors mantijos medžiaga išlieka tvirta, šiluma ir slėgis leidžia konvekcijos srovėms judinti mantijos medžiagą. (Žiūrėkite skydo konvekcijos diagramos išteklius.)
Tektoninių plokščių judėjimas
Plokštės tektonika pateikia Wegenerio dreifuojančių žemynų paaiškinimą. Plokštės tektonika trumpai teigia, kad Žemės paviršius yra suskaidytas į plokštes. Kiekvieną plokštelę sudaro litosferos plokštės, uolėtas išorinis Žemės sluoksnis, apimantis plutą ir viršutinę mantiją. Šie litosferos gabalai juda ant astenosferos, plastiko sluoksnio, esančio mantijoje.
Konvekcinės srovės mantijoje suteikia vieną potencialią jėgą plokštelės judėjimui. Plastikinis mantijos medžiagos judėjimas juda kaip kalnų ledynų srautas, nešdamas litosferos plokštes, kai konvekcinis judėjimas mantijoje judina astenosferą.
Plokštės traukimas, plokštės (tranšėjos) įsiurbimas ir kraigo stūmimas taip pat gali prisidėti prie plokštės judėjimo. Plokštės traukimas ir plokštės siurbimas reiškia, kad nusileidžiančios plokštės masė traukia galinę litosferos plokštę per astenosferą ir į subdukcijos zoną.
Krašto stūmimas sako, kad atvėsus mažiau tankiai naujai magmai, kylančiai į vandenyno keterų centrą, medžiagos tankis didėja. Padidėjęs tankis pagreitina litosferos plokštelę link subdukcijos zonos.
Konvekcijos srovės ir geografija
Šilumos perdavimas vyksta ir atmosferoje bei hidrosferoje, norint įvardyti du žemės sluoksnius, kuriuose vyksta konvekcinės srovės. Spinduliuojantis saulės kaitinimas sušildo Žemės paviršių. Ta šiluma laidumo būdu perduodama į gretimą oro masę. Pašildytas oras pakyla ir pakeičiamas vėsesniu oru, sukuriant konvekcijos sroves atmosferoje.
Panašiai saulės pašildytas vanduo laidumo būdu perduoda šilumą žemesnėms vandens molekulėms. Tačiau krintant oro temperatūrai, žemiau esantis šiltesnis vanduo juda atgal į paviršių, o šaltesnis paviršinis vanduo grimzta, sukurdamas sezoninės konvekcijos sroves hidrosferoje.
Be to, Žemės sukimasis šiltu vandeniu iš pusiaujo juda polių link, todėl susidaro vandenynas srovės, kurios šilumą perkelia iš pusiaujo į polius ir iš polių stumia šaltą vandenį link pusiaujas.