Wat is een convectiecel?

Het convectieproces is het belangrijkste middel voor warmteoverdracht binnen een vloeistof die wordt blootgesteld aan een warmtebron.Gewoonlijk wordt de vloeistof, die een vloeistof of een gas kan zijn, van onderverwarmd door een warm oppervlak;De temperatuurstijging resulteert in een afname van de dichtheid, waardoor de vloeistof stijgt en koelere vloeistof naar binnen stroomt om deze te vervangen.Naarmate het stijgt, verliest het warmte in zijn omgeving en wordt het dichter en zwaarder dan de vloeistof hieronder.Het kan niet afdalen door deze stijgende vloeistof, dus het verspreidt zich horizontaal voordat het terugvalt naar het oppervlak en wordt getrokken naar het startpunt door de stijgende vloeistof.Dit systeem staat bekend als een convectiecel en is een kenmerk van vloeistofdynamiek die kan worden waargenomen in verschillende situaties, van water dat in een pot wordt verwarmd tot processen op een planetaire of stellaire schaal.

De atmosfeer van de aarde heeft convectiecellenOp grote schaal: de equatoriale gebieden ontvangen meer warmte van de zon dan de polen, waardoor warme lucht stijgt en vervolgens naar hogere breedtegraden stroomt, waar het afdaalt om terug te stromen naar de evenaar, waardoor een enorme convectiecel aan weerszijden wordt gevormd.Deze staan bekend als Hadley -cellen.Waterdamp in de stijgende lucht condenseert terwijl de lucht afkoelt op hogere hoogten en kan torenhoge cumulonimbuswolken vormen die onweersbuien produceren.De lucht daalt meestal af ongeveer 30 graden ten noorden en ten zuiden van de evenaar, tegen welke tijd het het grootste deel van zijn vocht heeft verloren;Als gevolg hiervan zijn deze regio's meestal droge en bevatten enkele van de grote woestijnen ter wereld.De daaropvolgende beweging van lucht terug naar de evenaar is verantwoordelijk voor de handelswinden.

Warmte van de kern van de aarde handhaaft de circulatie van hete, vloeibare rots in de bovenste mantel, waardoor convectiecellen onder de korst worden gevormd.De resulterende beweging van gesmolten of semi-molten rots stimuleert het proces dat bekend staat als plaattektoniek dat verantwoordelijk is voor het splitsen van de korst in continentale "platen" die zich verlaat ten opzichte van elkaar.Dit fenomeen is verantwoordelijk voor aardbevingen en vulkanische activiteit.Gebieden van het aardoppervlak die direct boven een convectiecel zitten, kunnen splitsen en uit elkaar gaan, waardoor nieuwe platen worden gevormd, zoals in de Rift -vallei van Afrika.Een bestaande plaat, voortgestuwd door convectiestromen hieronder, kan in een andere plaat duwen en bergketens zoals de Himalaya bouwen.

Convectiecellen bestaan ook in de zon.Beelden van het oppervlak van de zon onthullen een korrelige structuur die bestaat uit heldere, hete gebieden omgeven door donkere, koelere grenzen.Elke korrel geeft de bovenkant van een convectiecel aan gevormd door plasma die van onderaf wordt verwarmd en naar het oppervlak stijgt, afkoelt en zich vervolgens verspreidt en opnieuw daalt bij de grens.