Kaj povzroča konvekcijske tokove na plašču?

Ko je Alfred Wegener prvič predlagal, da so se celine premaknile na sedanje položaje, je le malo ljudi poslušalo. Konec koncev, katera možna sila bi lahko premaknila nekaj tako velikega kot celina?

Čeprav ni živel dovolj dolgo, da bi bil upravičen, se je Wegenerjev hipotetični kontinentalni premik razvil v teoriji tektonike plošč. Eden od mehanizmov za premikanje celin vključuje konvekcijske tokove v plašču.

Toplota se iz območij z višjo temperaturo premika na območja z nižjo temperaturo. Trije mehanizmi za prenos toplote so sevanje, prevodnost in konvekcija.

Sevanje premika energijo brez stika med delci, tako kot sevanje energije od Sonca do Zemlje skozi vesoljski vakuum.

Prevajanje prenaša energijo iz ene molekule v drugo s stikom, brez premikanja delcev, kot če sonce ogreta zemlja ali voda segreje zrak neposredno zgoraj.

Konvekcija poteka s premikanjem delcev. Ko se delci segrejejo, se molekule premikajo vse hitreje in ko se molekule odmikajo, se gostota zmanjšuje. Toplejši, manj gost material se dviga v primerjavi z okoliškim hladnejšim materialom z večjo gostoto. Medtem ko se konvekcija na splošno nanaša na pretok tekočine v plinih in tekočinah, se konvekcija v trdnih snoveh, kot je plašč, pojavlja, vendar počasneje.

Toplota v plašču prihaja iz staljenega zunanjega jedra Zemlje, razpad radioaktivnih elementov in v zgornjem plašču trenje s padajočih tektonskih plošč. Toplota v zunanjem jedru je posledica preostale energije zemeljskih tvorb in energije, ki jo ustvarjajo razpadajoči radioaktivni elementi. Ta toplota segreje dno plašča na približno 7.230 ° F. Na meji plašča in skorje. temperatura plašča je ocenjena na 392 ° F.

Temperaturna razlika med zgornjo in spodnjo mejo plašča zahteva prenos toplote. Čeprav se zdi, da je prevod bolj očitna metoda za prenos toplote, se konvekcija pojavi tudi v plašču. Toplejši, manj gost kamniti material v bližini jedra se počasi premika navzgor.

Sorazmerno hladnejša kamnina od višjega plašča počasi tone proti plašču. Ko se toplejši material dvigne, se tudi ohladi, sčasoma ga toplejši naraščajoči material potisne v stran in potone nazaj proti jedru.

Material plašča teče počasi, kot debel asfalt ali gorski ledeniki. Medtem ko material plašča ostaja trden, toplota in tlak omogočata, da konvekcijski tokovi premikajo material plašča. (Glejte Vire za konvekcijski diagram plašča.)

Tektonika plošč daje razlago Wegenerjevih plavajočih celin. Tektonika plošč na kratko navaja, da je Zemljina površina razbita na plošče. Vsaka plošča je sestavljena iz plošč litosfere, skalnate zunanje plasti Zemlje, ki vključuje skorjo in zgornji plašč. Ti litosferni deli se premikajo na vrhu astenosfere, plastičnega sloja znotraj plašča.

Konvekcijski tokovi znotraj plašča predstavljajo eno potencialno silo gibanja plošče. Plastično gibanje materiala plašča se premika kot tok gorskih ledenikov, ki nosijo litosferske plošče skupaj, ko konvekcijsko gibanje plašča premika astenosfero.

Vlečenje plošče, sesanje plošče (jarka) in potiskanje grebena lahko prav tako prispevajo k gibanju plošče. Vlečenje plošče in sesanje plošče pomenita, da masa padajoče plošče potegne zaostalo litosferno ploščo preko astenosfere in v subdukcijsko območje.

Ridge push pravi, da ko se manj gosta nova magma, ki se dviga v središče oceanskih grebenov, ohladi, se gostota materiala poveča. Povečana gostota pospešuje litosfersko ploščo proti subdukcijskemu območju.

Prenos toplote se pojavi tudi v ozračju in hidrosferi, da poimenujemo dve plasti zemlje, v katerih potekajo konvekcijski tokovi. Sevalno ogrevanje sonca ogreje površino Zemlje. Ta toplota se s prevodnostjo prenese na sosednjo zračno maso. Ogrevan zrak se dvigne in ga nadomesti hladnejši zrak, kar ustvarja konvekcijske tokove v ozračju.

Podobno tudi voda, ki jo ogreje sonce, s prevodnostjo prenaša toploto na nižje molekule vode. Ko se temperature zraka spustijo, pa se toplejša voda spodaj premakne nazaj proti površini, hladnejša površinska voda pa ponikne, kar ustvarja sezonske konvekcijske tokove v hidrosferi.

Poleg tega rotacija Zemlje premika toplo vodo z ekvatorja proti polovom, kar ima za posledico ocean tokovi, ki premikajo toploto z ekvatorja na polove in potiskajo hladno vodo s polov proti ekvator.