Co to są prądy konwekcyjne?

Prądy konwekcyjne to ruchy spowodowane zmianami temperatury w cieczy lub gazowych ciał.W takich ciałach cieplejszy materiał ma tendencję do wzrostu, wypierając chłodniejszą materię, która krąży gdzie indziej;Ciągły ruch stworzony przez ten proces jest znany jako komórka konwekcyjna.Prądy konwekcyjne są odpowiedzialne za wiele zjawisk w świecie przyrody, chociaż ich znaczenie jest często pomijane.Oceany, chmury burzowe i skorupa ziemska to systemy na dużą skalę dotknięte tymi prądami.W mniejszych łuskach można je zaobserwować w garnku z wrzącej wody lub filiżanki kawy.

Ciepło powoduje gwałtownie poruszanie się poszczególnych cząsteczek materii.W płynie, co oznacza, że w tym przypadku jakakolwiek substancja cieczy lub gazowa, te podgrzewane cząsteczki rozszerzają się, stając się mniej gęste.Powoduje to, że wznoszą się w płynie, wypierając wszelkie chłodniejsze cząsteczki już obecne.Te chłodniejsze cząsteczki poruszają się gdzie indziej w płynie;Jeśli napotkają źródło ciepła, zostaną poruszone i wznoszą się, podczas gdy wcześniej podgrzewane cząsteczki będą ostygły i zejdą.Efekt ten tworzy komórki konwekcyjne, co z kolei powoduje prądy konwekcyjne.

Prądy konwekcyjne powodują skutki, które można zobaczyć na patelni z ogrzewaniem wody na kuchence.Woda na dnie patelni, najbliżej palnika, nagrzewa się szybko i unosi się na powierzchnię.Pęcherzyki pokazują pobudzenie podgrzewanych cząsteczek wody, które krążą ciepło, aż cała woda się zacznie.Efekt można łatwiej zaobserwować, wlewając śmietanę do gorącej filiżanki kawy.Nawet bez mieszania krem zacznie krążyć przez cieplejszą kawę, a różnica kolorów w dwóch płytach sprawia, że wzory konwekcji są łatwe do zaobserwowania.

Na bardzo dużą skalę prądy konwekcyjne rządzą ruchem atmosfery wokółZiemia.Powietrze ogrzewane przez słońce porusza się do chłodniejszych regionów i obszarów, powodując zmianę wzorów pogodowych.Chmury powstają, gdy ciepłe powietrze o wilgotności wzrasta i napotyka chłodniejsze powietrze na wyższych wysokościach.Działania komórek konwekcyjnych na chmury mogą powodować burze, a czasami bardziej spektakularne zdarzenia.Zarówno tornada, jak i huragany wynikają z gwałtownego pobudzenia powietrza i wilgoci spowodowanej ciepłem poruszającymi się przez atmosferę.

Wśród różnych innych efektów prądy konwekcyjne są również odpowiedzialne za trzęsienia ziemi i aktywność sejsmiczną.Powierzchnia Ziemi składa się z serii solidnych mas lądowych unoszących się na prądach skały skroplonej.Ta podziemna ciecz, zwana magmą, podlega ruchowi komórek konwekcyjnych, podobnie jak inne ciecze.Prądy konwekcyjne w magmie mogą powodować, że masy lądowe, zwane płytkami tektonicznymi, wznoszą się lub zderzają ze sobą.Może to spowodować erupcje wulkaniczne, trzęsienia ziemi i inna katastrofalna aktywność sejsmiczna.