กระแสพาความร้อนคืออะไร?

กระแสพาความร้อนถ่ายเทความร้อนจากที่หนึ่งไปยังอีกที่หนึ่งโดยการเคลื่อนที่ของมวลของของไหล เช่น น้ำ อากาศ หรือหินหลอมเหลว ฟังก์ชันการถ่ายเทความร้อนของกระแสพาความร้อนจะขับเคลื่อนกระแสน้ำในมหาสมุทรของโลก สภาพอากาศในชั้นบรรยากาศ และธรณีวิทยา การพาความร้อนแตกต่างจากการนำซึ่งเป็นการถ่ายเทความร้อนระหว่างสารที่สัมผัสกันโดยตรง

ทีแอล; DR (ยาวเกินไป; ไม่ได้อ่าน)

กระแสการพาความร้อนขึ้นอยู่กับการเคลื่อนที่ของอากาศ น้ำ และสารอื่นๆ เป็นวัฏจักรคงที่เพื่อกระจายความร้อน ตัวอย่างเช่น เมื่ออากาศร้อนขึ้น มันจะดึงอากาศที่เย็นกว่าเข้ามาแทนที่ ซึ่งเป็นที่ที่สามารถทำให้ร้อน ลอยขึ้น และดึงอากาศเย็นเข้ามาได้

กระแสการพาความร้อนเกิดขึ้นเนื่องจากของเหลวที่ให้ความร้อนขยายตัวและมีความหนาแน่นน้อยลง ของเหลวที่ให้ความร้อนที่มีความหนาแน่นน้อยกว่าจะลอยตัวออกจากแหล่งความร้อน เมื่อมันลอยขึ้น มันจะดึงของเหลวเย็นลงเพื่อแทนที่ ในทางกลับกันของเหลวนี้จะถูกทำให้ร้อน เพิ่มขึ้นและดึงของเหลวที่เย็นลงมากขึ้น วัฏจักรนี้สร้างกระแสเป็นวงกลมซึ่งจะหยุดเมื่อความร้อนกระจายไปทั่วของเหลวเท่านั้น ตัวอย่างเช่น หม้อน้ำร้อนจะทำให้อากาศรอบตัวร้อนทันที อากาศขึ้นสู่เพดานดึงอากาศเย็นลงจากเพดานไปยังหม้อน้ำเพื่อให้ความร้อน กระบวนการนี้จะเกิดขึ้นซ้ำๆ จนกว่าอากาศในห้องจะร้อนเท่ากัน

การพาความร้อนขับกระแสน้ำกัลฟ์สตรีมและกระแสน้ำอื่นๆ ที่พลิกกลับและผสมน้ำในมหาสมุทรของโลก น้ำขั้วโลกเย็นถูกดึงลงมาจากละติจูดที่สูงขึ้นและจมลงสู่ก้นมหาสมุทร ดึงลงมายังเส้นศูนย์สูตรเมื่อน้ำทะเลที่เบากว่าและอุ่นกว่าลอยขึ้นสู่พื้นผิวมหาสมุทร น้ำอุ่นจะถูกดึงไปทางเหนือเพื่อแทนที่น้ำเย็นที่ถูกดึงไปทางทิศใต้ กระบวนการนี้กระจายความร้อนและสารอาหารที่ละลายน้ำได้ทั่วโลก

การพาความร้อนทำให้เกิดการหมุนเวียนของอากาศในชั้นบรรยากาศของโลก ดวงอาทิตย์ทำให้อากาศร้อนบริเวณเส้นศูนย์สูตรของโลกซึ่งมีความหนาแน่นน้อยลงและสูงขึ้น เมื่อมันลอยขึ้น มันจะเย็นลงและมีความหนาแน่นน้อยกว่าอากาศรอบๆ ตัว กระจายออกไปและเคลื่อนลงมายังเส้นศูนย์สูตรอีกครั้ง เซลล์อากาศอุ่นและเย็นที่เคลื่อนที่ตลอดเวลาเหล่านี้ เรียกว่า Hadley Cells ขับเคลื่อนการหมุนเวียนของอากาศอย่างต่อเนื่องบนพื้นผิวโลกที่เราเรียกว่าลม กระแสการพาความร้อนในบรรยากาศยังเป็นสิ่งที่ทำให้เมฆสูงขึ้น

นักธรณีวิทยาเชื่อว่าหินหลอมเหลวที่อยู่ลึกเข้าไปในโลกนั้นไหลเวียนโดยกระแสหมุนเวียน หินมีสถานะกึ่งของเหลวและควรมีลักษณะเหมือนของเหลวอื่นๆ โดยจะลอยขึ้นจากด้านล่างของเสื้อคลุมหลังจากที่ร้อนขึ้นและหนาแน่นน้อยลงจากความร้อนของแกนโลก เมื่อหินสูญเสียความร้อนในเปลือกโลก หินจะเย็นลงและหนาแน่นขึ้น และจะจมกลับลงไปที่แกนกลาง เซลล์ที่หมุนเวียนอยู่ตลอดเวลาของหินหลอมเหลวที่ร้อนและเย็นกว่านั้น เชื่อว่าจะช่วยให้พื้นผิวร้อนขึ้น นักธรณีวิทยาบางคนเชื่อว่ากระแสพาความร้อนภายในโลกเป็นสาเหตุของภูเขาไฟ แผ่นดินไหว และการเคลื่อนตัวของทวีป