Cos'è una cella di convezione?

Il processo di convezione è il principale mezzo di trasferimento di calore all'interno di un fluido esposto a una fonte di calore.Di solito, il fluido, che può essere un liquido o un gas, viene riscaldato dal basso da una superficie calda;L'aumento della temperatura provoca una riduzione della densità, causando il aumento del fluido del fluido e il fluido più freddo verso l'interno per sostituirlo.Man mano che si alza, perde calore nei suoi dintorni, diventando più denso e più pesante del fluido sottostante.Non può scendere attraverso questo fluido in aumento, quindi si diffonde orizzontalmente prima di cadere verso la superficie e essere attratto verso il suo punto di partenza dal fluido in aumento.Questo sistema è noto come una cellula di convezione ed è una caratteristica della fluidodinamica che può essere osservata in una varietà di situazioni, dall'acqua che viene riscaldata in una pentola ai processi su una scala planetaria o stellare.

L'atmosfera terrestre caratterizza le cellule di convezioneSu una vasta scala: le regioni equatoriali ricevono più calore dal sole rispetto ai poli, causando l'arrivo dell'aria calda, quindi scorre verso latitudini più elevate, dove scende per fluire verso l'equatore, formando un'enorme cella di convezione su entrambi i lati.Questi sono noti come celle Hadley.Il vapore acqueo nell'aria in aumento si condensa mentre l'aria si raffredda ad altitudini più elevate e può formare le torreggianti nuvole di cumulonimbus che producono temporali.L'aria generalmente scende di circa 30 gradi a nord e sud dell'equatore, quando ha perso la maggior parte della sua umidità;Di conseguenza, queste regioni sono generalmente aride e contengono alcuni dei grandi deserti del mondo.Il successivo movimento dell'aria verso l'equatore è responsabile dei venti commerciali.

Il calore dal nucleo terrestre mantiene la circolazione della roccia fluida calda nel mantello superiore, formando celle di convezione sotto la crosta.Il movimento risultante di roccia fusa o semi-colpita guida il processo noto come tettonica della piastra che è responsabile della suddivisione della crosta in "piastre" continentali che si muovono l'una rispetto all'altra.Questo fenomeno è responsabile dei terremoti e dell'attività vulcanica.Le aree della superficie terrestre che si trovano direttamente sopra una cella di convezione possono separarsi e muoversi, formando nuove piastre, come nella Rift Valley dell'Africa.Un piatto esistente, spinto dalle correnti di convezione sotto, può spingere in un altro piatto, costruendo catene montuose come l'Himalaya.

Le cellule di convezione esistono anche al sole.Le immagini della superficie del sole rivelano una struttura granulare costituita da aree luminose e calde circondate da confini più scuri e più freddi.Ogni granulo indica la parte superiore di una cella di convezione formata dal plasma che viene riscaldata dal basso e si alza in superficie, il raffreddamento quindi si diffonde e scende di nuovo al confine.