När Alfred Wegener först föreslog att kontinenter hade drivit in i sina nuvarande positioner lyssnade få människor. När allt kommer omkring, vilken möjlig kraft kan röra något så stort som en kontinent?
Medan han inte levde tillräckligt länge för att bli rättfärdigad, utvecklades Wegeners hypotes om kontinentaldrift i teorin om plåtektonik. En mekanism för att flytta kontinenterna involverar konvektionsströmmar i manteln.
Värmeöverföring eller rörlig värme
Värme flyttas från områden med högre temperatur till områden med lägre temperatur. De tre mekanismerna för värmeöverföring är strålning, ledning och konvektion.
Strålning flyttar energi utan kontakt mellan partiklar, som strålningen av energi från solen till jorden genom rymdets vakuum.
Ledning överför energi från en molekyl till en annan genom kontakt, utan partikelrörelse, som när solvärmt land eller vatten värmer upp luften direkt ovanför.
Konvektion sker genom rörelse av partiklar. När partiklar värms upp rör sig molekylerna snabbare och snabbare, och när molekylerna rör sig isär minskar densiteten. Det varmare, mindre täta materialet stiger jämfört med det omgivande svalare materialet med högre densitet. Medan konvektion i allmänhet avser vätskeflödet i gaser och vätskor, sker konvektion i fasta ämnen som manteln men med en lägre hastighet.
Konvektionsströmmar i manteln
Värme i manteln kommer från jordens smälta yttre kärna, förfall av radioaktiva element och i den övre manteln friktion från fallande tektoniska plattor. Värmen i den yttre kärnan beror på kvarvarande energi från jordens formande händelser och den energi som genereras av förfallna radioaktiva element. Denna värme värmer mantelns bas till uppskattningsvis 730 ° F. Vid mantelskorpans gräns. mantelns temperatur är uppskattad 392 ° F.
Temperaturskillnaden mellan mantels övre och nedre gräns kräver att värmeöverföring sker. Medan ledning verkar vara den mer uppenbara metoden för värmeöverföring, sker konvektion också i manteln. Det varmare, mindre täta bergmaterialet nära kärnan rör sig långsamt uppåt.
Relativt svalare sten från högre mantel sjunker långsamt mot manteln. När det varmare materialet stiger svalnar det också, så småningom skjuts det åt sidan av varmare stigande material och sjunker tillbaka mot kärnan.
Mantelmaterial flyter långsamt, som tjock asfalt eller bergsglaciärer. Medan mantelmaterialet förblir fast tillåter värme och tryck konvektionsströmmar att flytta mantelmaterialet. (Se resurser för ett mantelkonvektionsdiagram.)
Flytta de tektoniska plattorna
Plåtektonik ger en förklaring till Wegeners drivande kontinenter. Plåtektonik, i korthet, säger att jordens yta är uppdelad i plattor. Varje platta består av plattor av litosfär, det steniga yttre lagret på jorden, som inkluderar skorpan och den översta manteln. Dessa litosfäriska bitar rör sig ovanpå astenosfären, ett plastskikt i manteln.
Konvektionsströmmar i manteln ger en potentiell drivkraft för plattrörelse. Mantelmaterialets plaströrelse rör sig som flödet av bergsglaciärer och bär de litosfäriska plattorna med när konvektionsrörelsen i manteln flyttar astenosfären.
Dammsugning, dammsugning (dike) och åskörning kan också bidra till plattens rörelse. Plåtdragning och plåtsugning innebär att massan av den nedåtgående plattan drar den bakre litosfäriska plattan över astenosfären och in i subduktionszonen.
Ridge push säger att när den mindre täta nya magma som stiger in i mitten av oceaniska åsar svalnar, ökar densiteten hos materialet. Den ökade densiteten accelererar den litosfäriska plattan mot subduktionszonen.
Konvektionsströmmar och geografi
Värmeöverföring sker också i atmosfären och hydrosfären, för att nämna två jordskikt där konvektionsströmmar äger rum. Strålningsvärme från solen värmer jordens yta. Den värmen överförs till den intilliggande luftmassan via ledning. Den uppvärmda luften stiger och ersätts av svalare luft, vilket skapar konvektionsströmmar i atmosfären.
På samma sätt överför vatten som värms upp av solen värme till lägre vattenmolekyler genom ledning. När lufttemperaturen sjunker rör sig det varmare vattnet nedanför tillbaka mot ytan och det kallare ytvattnet sjunker, vilket skapar säsongsbetonade konvektionsströmmar i hydrosfären.
Dessutom flyttar jordens rotation varmt vatten från ekvatorn mot polerna, vilket resulterar i hav strömmar som förflyttar värme från ekvatorn till polerna och skjuter kallt vatten från polerna mot ekvator.