Da Alfred Wegener først foreslo at kontinenter hadde drevet inn i deres nåværende stillinger, var det få som lyttet. Tross alt, hvilken mulig styrke kan bevege noe så stort som et kontinent?
Mens han ikke levde lenge nok til å bli rettferdiggjort, utviklet Wegeners hypotese kontinentale drift i teorien om platetektonikk. En mekanisme for å flytte kontinentene innebærer konveksjonsstrømmer i kappen.
Varmeoverføring, eller bevegelig varme
Varme beveger seg fra områder med høyere temperatur til områder med lavere temperatur. De tre mekanismene for varmeoverføring er stråling, ledning og konveksjon.
Stråling beveger energi uten kontakt mellom partikler, som stråling av energi fra solen til jorden gjennom vakuumet i rommet.
Ledning overfører energi fra ett molekyl til et annet gjennom kontakt, uten partikkelbevegelse, som når solvarmt land eller vann varmer opp luften rett over.
Konveksjon skjer gjennom bevegelse av partikler. Når partikler blir oppvarmet, beveger molekylene seg raskere og raskere, og når molekyler beveger seg fra hverandre, reduseres tettheten. Det varmere, mindre tette materialet stiger sammenlignet med det omgivende kjøligere materialet med høyere tetthet. Mens konveksjon vanligvis refererer til væskestrømmen som forekommer i gasser og væsker, oppstår konveksjon i faste stoffer som kappen, men i en lavere hastighet.
Konveksjonsstrømmer i mantelen
Varme i kappen kommer fra jordens smeltede ytre kjerne, forfall av radioaktive elementer og i den øvre kappen friksjon fra synkende tektoniske plater. Varmen i den ytre kjernen skyldes gjenværende energi fra jordens formende hendelser og energien som genereres av råtnende radioaktive elementer. Denne varmen varmer kappens bunn til estimert 7,230 ° F. Ved kappeskorpen. kappens temperatur er estimert til 392 ° F.
Temperaturforskjellen mellom kappens øvre og nedre grense krever at varmeoverføring skjer. Mens ledning virker som den mer åpenbare metoden for varmeoverføring, oppstår konveksjon også i kappen. Det varmere, mindre tette bergmaterialet nær kjernen beveger seg sakte oppover.
Relativt kjøligere stein fra høyere i kappen synker sakte mot kappen. Når det varmere materialet stiger, avkjøles det også, til slutt skyves til side av varmere stigende materiale og synker tilbake mot kjernen.
Mantelmateriale flyter sakte, som tykk asfalt eller fjellbreer. Mens kappematerialet forblir solid, tillater varme og trykk konveksjonsstrømmer å flytte kappematerialet. (Se Ressurser for et kappekonveksjonsdiagram.)
Flytte de tektoniske platene
Platetektonikk gir en forklaring på Wegeners drivende kontinenter. Platetektonikk sier i korte trekk at jordoverflaten er brutt i plater. Hver plate består av plater av litosfæren, det steinete ytre laget av jorden, som inkluderer skorpe og øverste kappe. Disse litosfæriske stykkene beveger seg på toppen av astenosfæren, et plastlag i kappen.
Konveksjonsstrømmer i kappen gir en potensiell drivkraft for platebevegelse. Mantelmaterialets plastiske bevegelse beveger seg som strømmen av fjellbreer, og bærer de litosfæriske platene mens konveksjonsbevegelsen i mantelen beveger asthenosfæren.
Trekk, skive (grøft) og ryggtrykk kan også bidra til platebevegelse. Plateopptak og platesuging betyr at massen til den nedadgående platen trekker den etterfølgende litosfæriske platen over astenosfæren og inn i subduksjonssonen.
Ridge push sier at når den mindre tette nye magmaen som stiger inn i sentrum av havryggene, avkjøles, øker tettheten av materialet. Den økte tettheten akselererer den litosfæriske platen mot subduksjonssonen.
Konveksjonsstrømmer og geografi
Varmeoverføring skjer også i atmosfæren og hydrosfæren, for å nevne to jordlag der konveksjonsstrømmer finner sted. Strålende oppvarming fra solen varmer jordoverflaten. Den varmen overføres til den tilstøtende luftmassen via ledning. Den oppvarmede luften stiger og erstattes av kjøligere luft, noe som skaper konveksjonsstrømmer i atmosfæren.
Tilsvarende overfører vann oppvarmet av solen varme til lavere vannmolekyler gjennom ledning. Når lufttemperaturen faller, beveger det varmere vannet under seg imidlertid tilbake mot overflaten, og det kaldere overflatevannet synker, og skaper sesongbaserte konveksjonsstrømmer i hydrosfæren.
I tillegg beveger jordens rotasjon varmt vann fra ekvator mot polene, noe som resulterer i hav strømmer som beveger varmen fra ekvator til polene og skyver kaldt vann fra polene mot ekvator.