Co to jest komórka konwekcyjna?

Proces konwekcji jest głównym środkiem przenoszenia ciepła w płynie narażonym na źródło ciepła.Zwykle płyn, który może być cieczą lub gazem, jest ogrzewany od dołu przez ciepłą powierzchnię;Wzrost temperatury powoduje spadek gęstości, powodując wzrost płynu i chłodniejszy płyn do wewnątrz, aby go zastąpić.W miarę podnoszenia traci ciepło w swoim otoczeniu, stając się gęstszym i cięższym niż płyn poniżej.Nie może zejść przez ten rosnący płyn, więc rozprzestrzenia się poziomo, zanim spadł w kierunku powierzchni i przyciągnie w kierunku jego punktu początkowego przez rosnący płyn.System ten jest znany jako komórka konwekcyjna i jest cechą dynamiki płynów, którą można zaobserwować w różnych sytuacjach, od wody ogrzewanej w doniczce do procesów w skali planetarnej lub gwiazdowej.

Atmosfera Ziemi ma komórki konwekcyjneNa rozległą skalę: Regiony równikowe otrzymują więcej ciepła od słońca niż bieguny, powodując wzrost ciepłego powietrza, a następnie płynie w kierunku wyższych szerokości geograficznych, gdzie schodzi z powrotem w kierunku równika, tworząc ogromną komórkę konwekcyjną po obu stronach.Są one znane jako komórki Hadley.Para wodna w rosnącym powietrzu kondensuje się, gdy powietrze chłodzi się na wyższych wysokościach i może tworzyć wysokie chmury Cumulonimbus, które wytwarzają burze.Powietrze zazwyczaj schodzi około 30 stopni na północ i na południe od równika, w tym czasie straciło większość swojej wilgoci;W rezultacie regiony te są zwykle suche i zawierają niektóre wielkie pustynie na świecie.Późniejszy ruch powietrza z powrotem w kierunku równika jest odpowiedzialny za wiatry handlowe.

Ciepło z rdzenia Ziemi utrzymuje krążenie gorącej, płynnej skały w górnym płaszczu, tworząc komórki konwekcyjne poniżej skorupy.Powstały ruch stopionej lub częściowo -łowcowej skały napędza proces znany jako tektonika płytowa, która jest odpowiedzialna za podzielenie skorupy na „płytki” kontynentalne, które poruszają się względnie siebie.Zjawisko to jest odpowiedzialne za trzęsienia ziemi i aktywność wulkaniczną.Obszary powierzchni Ziemi, które znajdują się bezpośrednio nad komórką konwekcyjną, mogą się podzielić i rozdzielić, tworząc nowe płyty, takie jak w Afryce Rift Valley.Istniejąca płyta, napędzana prądami konwekcyjnymi poniżej, może wepchnąć na inny płyt, budujący pasma górskie, takie jak Himalajów.

Komórki konwekcyjne również istnieją w słońcu.Obrazy powierzchni Słońca ujawniają ziarnistą strukturę składającą się z jasnych, gorących obszarów otoczonych ciemniejszymi, chłodniejszymi granicami.Każda granulka wskazuje górną część komórki konwekcyjnej utworzonej przez plazmę, która jest ogrzewana z dołu i unosi się na powierzchnię, chłodząc, a następnie rozprzestrzenia się i znów zstępuje na granicy.