Was ist eine Konvektionszelle?

Der Konvektionsprozess ist das Hauptmittel für die Wärmeübertragung in einer Flüssigkeit, die einer Wärmequelle ausgesetzt ist.Normalerweise wird die Flüssigkeit, die eine Flüssigkeit oder ein Gas sein kann, von unten durch eine warme Oberfläche erhitzt.Der Temperaturanstieg führt zu einer Abnahme der Dichte, wodurch die Flüssigkeit steigt und die kühlere Flüssigkeit nach innen fließt, um sie zu ersetzen.Wenn es aufsteigt, verliert es Wärme an seine Umgebung und wird dichter und schwerer als die Flüssigkeit unten.Es kann nicht durch diese steigende Flüssigkeit herabsteigen, sodass es sich horizontal ausbreitet, bevor es von der steigenden Flüssigkeit auf die Oberfläche zurückfällt und sich auf seinen Ausgangspunkt hingezogen wird.Dieses System ist als Konvektionszelle bekannt und ist ein Merkmal der Flüssigkeitsdynamik, das in einer Vielzahl von Situationen beobachtet werden kann, von Wasser, das in einem Topf bis zu Prozessen auf einer planetarischen oder stellaren Skala erhitzt wird.In einer riesigen Skala: Die Äquatorbereiche erhalten mehr Wärme von der Sonne als die Pole, wodurch sich warme Luft steigt und dann zu höheren Breiten fließt, wo sie zum Äquator zurückfließen und auf beiden Seiten eine riesige Konvektionszelle bilden.Diese sind als Hadley -Zellen bekannt.Wasserdampf in der steigenden Luft kondensiert, wenn sich die Luft in höheren Höhen abkühlt und hoch aufragende Cumulonimbus -Wolken bilden kann, die Gewitter produzieren.Die Luft steigt im Allgemeinen etwa 30 Grad nördlich und südlich des Äquators ab, bis zu dieser Zeit hat sie den größten Teil seiner Feuchtigkeit verloren;Infolgedessen sind diese Regionen normalerweise trocken und enthalten einige der großen Wüsten der Welt.Die anschließende Bewegung von Luft zurück zum Äquator ist für die Handelswinde verantwortlich.

Wärme aus dem Erdkern behält die Zirkulation von heißem, flüssigem Gestein im oberen Mantel und bildet Konvektionszellen unter der Kruste.Die daraus resultierende Bewegung von geschmolzenem oder semi-moltenem Gestein treibt den als Plattentektonik bezeichneten Prozess an, der für die Aufteilung der Kruste in kontinentale „Platten“ verantwortlich ist, die sich relativ zueinander bewegen.Dieses Phänomen ist für Erdbeben und vulkanische Aktivität verantwortlich.Bereiche der Erdoberfläche, die sich direkt über einer Konvektionszelle befinden, können sich teilen und auseinander bewegen und neue Platten bilden, wie in Afrikas Rift Valley.Eine vorhandene Platte, die von Konvektionsströmen darunter angetrieben wird, kann in einen anderen Teller schieben und Bergketten wie den Himalaya bauen.

Konvektionszellen existieren auch in der Sonne.Bilder der Sonnenoberfläche zeigen eine körnige Struktur, die aus hellen, heißen Bereichen besteht, die von dunkleren, kühleren Grenzen umgeben sind.Jedes Granulat zeigt die Oberseite einer Konvektionszelle an, die durch Plasma gebildet wird, die von unten erhitzt wird und zur Oberfläche steigt, abkühlt und dann an der Grenze wieder ausbreitet und wieder herabsteigt.