Sisältö
- Lämmönsiirto tai siirtävä lämpö
- Konvektion virtaukset vaipassa
- Tektonisten levyjen liikuttaminen
- Konvektiovirrat ja maantiede
Kun Alfred Wegener ehdotti ensin, että maanosat olivat ajautuneet nykyiseen asemaansa, harvat ihmiset kuuntelivat. Loppujen lopuksi, mikä mahdollinen voima voisi liikuttaa jotain niin suurta kuin maanosa?
Vaikka hän ei elänyt tarpeeksi kauan voidakseen oikeuttaa, Wegeners hypoteesi, että mannermainen ajo on kehittynyt levytektonian teoriaan. Yksi mantereiden liikuttamismekanismi käsittää vaipan konvektiovirtaukset.
Lämmönsiirto tai siirtävä lämpö
Lämpö siirtyy korkeamman lämpötilan alueilta matalamman lämpötilan alueille. Kolme lämmönsiirtomekanismia ovat säteily, johtavuus ja konvektio.
Säteily siirtää energiaa ilman kosketusta hiukkasten välillä, kuten energian säteily auringosta maahan avaruuden tyhjiön kautta.
Johtavuus siirtää energiaa molekyylistä toiseen kosketuksen kautta, ilman hiukkasten liikettä, kuten silloin, kun aurinko lämmittää maata tai vettä lämmittää ilmaa suoraan yläpuolella.
Konvektio tapahtuu hiukkasten liikkumisen kautta. Kun hiukkaset kuumenevat, molekyylit liikkuvat nopeammin ja kun molekyylit liikkuvat toisistaan, tiheys vähenee. Lämpimämpi, vähemmän tiheä materiaali nousee verrattuna ympäröivään viileämpään ja tiheämpään materiaaliin. Vaikka konvektio viittaa yleensä kaasuissa ja nesteissä tapahtuvaan nestevirtaukseen, konvektio kiinteissä aineissa, kuten vaipana, tapahtuu, mutta hitaammin.
Konvektion virtaukset vaipassa
Vaipan lämpö tulee maapallon sulasta ulkosydämestä, radioaktiivisten elementtien hajoamisesta ja ylemmässä vaipeessa kitkaa laskevista tektonisista levyistä. Ulkosydämen lämpö johtuu maapallon muodostuvien tapahtumien jäännösenergiasta ja hajoavien radioaktiivisten elementtien tuottamasta energiasta. Tämä lämpö lämmittää vaipan pohjan arviolta 7 230 ° F. Vaippakuoren rajalla. vaipan lämpötila on arviolta 392 ° F.
Vaipan ylä- ja alarajojen lämpötilaero vaatii lämmönsiirtoa. Vaikka johtavuus vaikuttaa ilmeisimmältä menetelmältä lämmönsiirralle, konvektiota tapahtuu myös vaipassa. Lämpimämpi, vähemmän tiheä kivimateriaali lähellä ydintä liikkuu hitaasti ylöspäin.
Suhteellisen viileämpi kallio korkeammasta vaipasta uppoaa hitaasti vaippaa kohti. Kun lämpimämpi materiaali nousee, se myös jäähtyy, lopulta syrjäytyy lämpimämmin nousevasta materiaalista ja uppoaa takaisin kohti ydintä.
Vaippamateriaali virtaa hitaasti, kuten paksu asfaltti tai vuoristojäätiköt. Vaikka vaippamateriaali pysyy kiinteänä, lämpö ja paine sallivat konvektiovirtausten siirtää vaippamateriaalia. (Katso vaippakääntökaavio Resurssit.)
Tektonisten levyjen liikuttaminen
Levytektoniikka antaa selityksen Wegenersin ajautuville mantereille. Levytektoniikka lyhyesti sanoo, että Maan pinta on murtunut levyiksi. Jokainen levy koostuu litosfäärin laatoista, maan kallioisesta ulkokerroksesta, joka sisältää kuoren ja ylimmän vaipan. Nämä litosfäärin palat liikkuvat astenosfäärin päällä, muovikerroksen vaipan sisällä.
Vaipan sisällä olevat konvektiovirrat tarjoavat yhden potentiaalisen käyttövoiman levyn liikkeelle. Vaippamateriaalin plastinen liike liikkuu kuin vuoristojäätiköiden virtaus kantaen litosfäärin levyjä pitkin, kun vaipan konvektioliike siirtää astenosfääriä.
Levyjen veto, laattojen (kaivojen) imu ja harjanteen työntö voivat myös vaikuttaa levyn liikkeeseen. Levyveto ja laattojen imu tarkoittavat, että laskevan levyn massa vetää takaosan litosfäärilaatan astenosfäärin poikki ja subduktiovyöhykkeelle.
Ridge push sanoo, että kun vähemmän merenpohjan keskustaan nouseva uusi magma jäähtyy, materiaalin tiheys kasvaa. Lisääntynyt tiheys kiihdyttää litosfäärilevyä kohti subduktiovyöhykettä.
Konvektiovirrat ja maantiede
Lämmönsiirtoa tapahtuu myös ilmakehässä ja hydrosfäärissä, jotta voidaan nimetä kaksi maakerrosta, joissa tapahtuu konvektiovirtauksia. Auringon säteilylämmitys lämmittää maan pintaa. Tämä lämpö siirtyy viereisessä ilmamassaan johtavuuden kautta. Lämmitetty ilma nousee ja se korvataan viileämmällä ilmalla, mikä luo ilmakehään konvektiovirtauksia.
Samoin auringon lämmittämä vesi siirtää lämpöä johtavuuden kautta alempiin vesimolekyyleihin. Ilman lämpötilan laskiessa alla oleva lämpimämpi vesi liikkuu takaisin kohti pintaa ja kylmempi pintavesi vajoaa, jolloin hydrosfääriin muodostuu kausiluonteisia konvektiovirtauksia.
Lisäksi maapallon kierto siirtää lämmintä vettä päiväntasaajasta napojen suuntaan, mistä seuraa valtameren virtauksia, jotka siirtävät lämpöä päiväntasaajasta napoihin ja työntävät kylmää vettä navoilta kohti päiväntasaajaa.