Содержание
- Теплопередача или движущаяся жара
- Конвекционные токи в мантии
- Перемещение тектонических плит
- Конвекционные потоки и география
Когда Альфред Вегенер впервые предположил, что континенты заняли свои нынешние позиции, мало кто слушал. В конце концов, какая возможная сила может переместить нечто такое же большое, как континент?
Хотя он не жил достаточно долго, чтобы оправдаться, Вегенерс предположил, что континентальный дрейф развился в теории тектоники плит. Один из механизмов перемещения континентов включает конвекционные потоки в мантии.
Теплопередача или движущаяся жара
Тепло перемещается из областей с более высокой температурой в области с более низкой температурой. Три механизма для передачи тепла - это излучение, проводимость и конвекция.
Излучение перемещает энергию без контакта между частицами, подобно излучению энергии от Солнца к Земле через космический вакуум.
Проводимость передает энергию от одной молекулы к другой через контакт, без движения частиц, как когда нагретая солнцем земля или вода нагревают воздух прямо над ним.
Конвекция происходит за счет движения частиц. Когда частицы нагреваются, молекулы движутся все быстрее и быстрее, а когда молекулы раздвигаются, плотность уменьшается. Более теплый, менее плотный материал поднимается по сравнению с окружающим более холодным материалом с более высокой плотностью. Хотя конвекция обычно относится к потоку жидкости, возникающему в газах и жидкостях, конвекция в твердых телах, таких как мантия, происходит, но с меньшей скоростью.
Конвекционные токи в мантии
Тепло в мантии происходит от расплавленного внешнего ядра Земли, распада радиоактивных элементов и, в верхней мантии, трения от нисходящих тектонических плит. Тепло во внешнем ядре происходит от остаточной энергии от формирующих событий Земли и энергии, генерируемой распадающимися радиоактивными элементами. Это тепло нагревает основание мантии примерно до 7230 ° F. На границе мантии и коры. температура мантий составляет около 392 ° F.
Разница температур между верхней и нижней границами мантии требует передачи тепла. В то время как проводимость кажется более очевидным методом передачи тепла, конвекция также происходит в мантии. Более теплый, менее плотный горный материал вблизи ядра медленно движется вверх.
Относительно холодная порода сверху в мантии медленно опускается к мантии. Когда теплый материал поднимается, он также охлаждается, в конечном итоге отталкивается теплым поднимающимся материалом и опускается обратно к ядру.
Материал мантии течет медленно, как густой асфальт или горные ледники. Пока материал мантии остается твердым, тепло и давление позволяют конвекционным потокам перемещать материал мантии. (См. Ресурсы для мантийной диаграммы конвекции.)
Перемещение тектонических плит
Тектоника плит объясняет дрейфующие континенты Вегенера. Тектоника плит, вкратце, утверждает, что поверхность Земли разбита на плиты. Каждая плита состоит из плит литосферы, каменистого внешнего слоя Земли, который включает в себя земную кору и верхнюю мантию. Эти литосферные фрагменты движутся поверх астеносферы, пластического слоя внутри мантии.
Конвекционные токи внутри мантии обеспечивают одну потенциальную движущую силу для движения плиты. Пластическое движение материала мантии движется подобно потоку горных ледников, унося литосферные плиты вместе с конвекционным движением в мантии, перемещая астеносферу.
Тяга плиты, всасывание плиты (траншеи) и толчок ребра также могут способствовать движению плиты. Тяга плиты и всасывание плиты означают, что масса нисходящей плиты тянет заднюю литосферную плиту через астеносферу в зону субдукции.
Ридж толчок говорит, что, поскольку менее плотная новая магма, поднимающаяся в центр океанических хребтов, охлаждается, плотность материала увеличивается. Повышенная плотность ускоряет литосферную плиту в направлении зоны субдукции.
Конвекционные потоки и география
Теплопередача также происходит в атмосфере и гидросфере, чтобы назвать два слоя земли, в которых происходят конвекционные потоки. Лучистое отопление от Солнца согревает поверхность Земли. Это тепло передается в соседнюю воздушную массу через проводимость. Нагретый воздух поднимается и заменяется более холодным воздухом, создавая конвекционные потоки в атмосфере.
Точно так же вода, нагретая солнцем, передает тепло более низким молекулам воды посредством проводимости. Однако, когда температура воздуха падает, более теплая вода ниже перемещается обратно к поверхности, а более холодные поверхностные воды опускаются, создавая сезонные конвекционные потоки в гидросфере.
Кроме того, вращение Земли перемещает теплую воду от экватора к полюсам, в результате чего возникают океанские потоки, которые перемещают тепло от экватора к полюсам и толкают холодную воду от полюсов к экватору.