Konvekcinė ląstelė yra sistema, kurioje skystis pašildomas, praranda tankį ir yra priverstas į didesnio tankio sritį. Ciklas kartojasi ir susidaro judesio modelis. Žemės atmosferoje esančios konvekcinės ląstelės yra atsakingos už vėjo pūtimą, jų gali būti įvairiuose kituose gamtos ir žmogaus sukurtuose reiškiniuose.
Konvekcijos pagrindai
Konvekcija kartu su laidumu ir spinduliuote yra vienas iš trijų šilumos perdavimo būdų. Konvekcija vyksta per faktinį materijos judėjimą. Tai reiškia, kad konvekcija gali vykti tik dujose, skysčiuose ir plazmoje, o ne kietojoje medžiagoje. Geras konvekcijos pavyzdys yra oro balionas. Kai oras balione yra kaitinamas, jo molekulės pasklinda. Dėl to padidėja oro tūris, dėl kurio sumažėja tankis. Tanki materija pereina į mažiau tankią medžiagą, kai tik turi galimybę. Šiltą oro baliono orą stumia į viršų vėsesnis aplinkos atmosferos oras, pasiimdamas balioną su savimi.
Natūrali ir priverstinė konvekcija
Natūrali konvekcija vyksta tada, kai judesį lemia tik šilto ir šalto materijos tankio skirtumai. Priverstinė konvekcija įvyksta, kai prie judesio prisideda kita jėga, pavyzdžiui, ventiliatorius ar siurblys.
Konvekcinės ląstelės
Norint susidaryti konvekcinei ląstelei, reikalingas šilumos šaltinis. Skystis pašildomas šilumos šaltinio ir nustumiamas. Tada skystis pradeda prarasti šilumą ir neišvengiamai atvėsta. Šią vėsesnę, tankesnę medžiagą naujai pašildytos medžiagos srautas priverčia atgal link pradinio šilumos šaltinio. Susiformuoja judėjimo sistema, vadinama konvekcine ląstele. Skystis judės tol, kol bus šilumos šaltinis.
Konvekcinės ląstelės atmosferoje
Konvekcinės ląstelės Žemės atmosferoje atsiranda tiek mažu, tiek dideliu masteliu. Pavyzdžiui, jūros vėjelis gali būti konvekcinės ląstelės rezultatas. Vanduo sulaiko šilumą geriau nei žemė. Tai reiškia, kad saulei tekant oras sausumoje sušyla greičiau nei oras virš vandens. Virš žemės susidaro mažo tankio teritorija. Didesnio tankio vanduo iš vandens siekia jį pakeisti, sukurdamas vandenyno vėją. Naktį vyksta tas pats, bet atvirkščiai. Didesniu mastu oras pašildomas aukštesnės temperatūros ties pusiauju, kyla ir plinta į šiaurę ir pietus link ašigalių, kur jis atvėsinamas.
Kitos konvekcinės ląstelės
Konvekcinės ląstelės yra atsakingos už tai, kad makaronai pakiltų ir paskęstų puode su verdančiu vandeniu. Viena iš jėgų, prisidedančių prie lavos išsiveržimo iš ugnikalnio, yra konvekcija. Konvekcinių ląstelių galima rasti net ant saulės.