Keď Alfred Wegener prvýkrát navrhol, aby sa kontinenty dostali do svojich súčasných pozícií, len málo ľudí ich počúvalo. Napokon, aká možná sila by mohla pohnúť niečím veľkým ako kontinent?
Aj keď nežil dosť dlho na to, aby bol obhájený, predpokladal Wegenerov hypotézny kontinentálny drift v teórii platňovej tektoniky. Jeden mechanizmus na presun kontinentov zahŕňa konvekčné prúdy v plášti.
Prenos tepla alebo pohyb tepla
Teplo sa pohybuje z oblastí s vyššou teplotou do oblastí s nižšou teplotou. Tri mechanizmy na prenos tepla sú žiarenie, vedenie a konvekcia.
Žiarenie prenáša energiu bez kontaktu medzi časticami, ako je vyžarovanie energie zo Slnka na Zem cez vesmírne vákuum.
Vedenie prenáša energiu z jednej molekuly na druhú kontaktom bez pohybu častíc, ako keď slnkom ohriata zem alebo voda ohrieva vzduch priamo nad ním.
Konvekcia nastáva pohybom častíc. Keď sa častice zahrejú, molekuly sa pohybujú čoraz rýchlejšie a s od seba vzdialenými molekulami klesá hustota. Teplejší, menej hustý materiál stúpa v porovnaní s okolitým chladnejším materiálom s vyššou hustotou. Zatiaľ čo konvekcia sa všeobecne vzťahuje na tok tekutín, ktorý sa vyskytuje v plynoch a kvapalinách, ku konvekcii v pevných látkach, ako je plášť, dochádza, ale pomalšie.
Konvekčné prúdy v plášti
Teplo v plášti pochádza z roztaveného vonkajšieho jadra Zeme, rozpadu rádioaktívnych prvkov a v hornom plášti trenie zo zostupných tektonických dosiek. Teplo vo vonkajšom jadre je výsledkom zvyškovej energie z formatívnych dejov Zeme a energie generovanej rozpadajúcimi sa rádioaktívnymi prvkami. Toto teplo ohrieva základňu plášťa na odhadovaných 7 230 ° F. Na hranici plášťa a kôry. teplota plášťa sa odhaduje na 392 ° F.
Teplotný rozdiel medzi hornou a dolnou hranicou plášťa vyžaduje, aby došlo k prenosu tepla. Aj keď sa vedenie zdá byť zrejmejšou metódou prenosu tepla, ku konvekcii dochádza aj v plášti. Teplejší, menej hustý skalný materiál v blízkosti jadra sa pomaly posúva nahor.
Pomerne chladnejšia hornina z vyšších miest v plášti pomaly klesá k plášťu. Keď teplejší materiál stúpa, tiež sa ochladzuje, nakoniec ho odstrčí teplejší stúpajúci materiál a klesne späť k jadru.
Materiál plášťa tečie pomaly, ako hustý asfalt alebo horské ľadovce. Zatiaľ čo materiál plášťa zostáva pevný, teplo a tlak umožňujú konvekčným prúdom pohyb materiálu plášťa. (Pozri Zdroje pre diagram konvekcie plášťa.)
Premiestňovanie tektonických dosiek
Dosková tektonika poskytuje vysvetlenie pre driftujúce sa kontinenty Wegenera. Dosková tektonika v skratke uvádza, že povrch Zeme je rozbitý na dosky. Každá doska sa skladá z dosiek litosféry, kamennej vonkajšej vrstvy Zeme, ktorá zahŕňa kôru a najvyšší plášť. Tieto litosférické kúsky sa pohybujú na vrchu astenosféry, plastovej vrstvy v plášti.
Konvekčné prúdy v plášti poskytujú jednu potenciálnu hnaciu silu pre pohyb platne. Plastický pohyb materiálu plášťa sa pohybuje ako tok horských ľadovcov a prenáša litosférické platne, zatiaľ čo konvekčný pohyb plášťa hýbe astenosférou.
K pohybu platne môže prispieť aj ťahanie dosky, sanie dosky (priekopa) a stlačenie hrebeňa. Sanie ťahu dosky a odsávanie dosky znamená, že hmotnosť klesajúcej dosky ťahá koncovú litosférickú dosku cez astenosféru a do subdukčnej zóny.
Ridge push hovorí, že keď sa menej hustá nová magma stúpajúca do stredu oceánskych chrbtov ochladzuje, hustota materiálu rastie. Zvýšená hustota urýchľuje litosférickú platňu smerom k subdukčnej zóne.
Konvekčné prúdy a geografia
K prenosu tepla dochádza aj v atmosfére a hydrosfére, aby sme pomenovali dve vrstvy zeme, v ktorých prebiehajú konvekčné prúdy. Sálavé kúrenie zo Slnka ohrieva povrch Zeme. Toto teplo sa prenáša na priľahlú vzdušnú hmotu vedením. Ohriaty vzduch stúpa a je nahradený chladnejším vzduchom a vytvára tak v atmosfére konvekčné prúdy.
Podobne voda ohrievaná slnkom prenáša teplo vedením na nižšie molekuly vody. Keď teploty vzduchu klesajú, teplejšia voda pod sebou sa pohybuje späť k povrchu a chladnejšia povrchová voda klesá a vytvára v hydrosfére sezónne konvekčné prúdy.
Okrem toho rotácia Zeme posúva teplú vodu z rovníka smerom k pólom, čo vedie k oceánu prúdy, ktoré prenášajú teplo z rovníka na póly a tlačia studenú vodu z pólov smerom k rovník.