Inhalt
- Wärmeübertragung oder bewegte Wärme
- Konvektionsströme im Mantel
- Tektonische Platten bewegen
- Konvektionsströmungen und Geographie
Als Alfred Wegener zum ersten Mal vorschlug, Kontinente seien in ihre jetzigen Positionen gerutscht, hörten nur wenige Menschen zu. Denn welche mögliche Kraft könnte etwas bewegen, das so groß ist wie ein Kontinent?
Während Wegeners nicht lange genug lebte, um sich zu rechtfertigen, entwickelte sich aus der Theorie der Plattentektonik die Hypothese der Kontinentalverschiebung. Ein Mechanismus zum Bewegen der Kontinente beinhaltet Konvektionsströme im Mantel.
Wärmeübertragung oder bewegte Wärme
Wärme wandert von Bereichen mit höherer Temperatur zu Bereichen mit niedrigerer Temperatur. Die drei Mechanismen für die Wärmeübertragung sind Strahlung, Leitung und Konvektion.
Strahlung bewegt Energie ohne Kontakt zwischen Teilchen, wie die Strahlung von Energie von der Sonne zur Erde durch das Vakuum des Weltraums.
Die Wärmeleitung überträgt die Energie von einem Molekül auf ein anderes durch Kontakt ohne Partikelbewegung, wenn sonnengewärmtes Land oder Wasser die Luft direkt darüber erwärmt.
Die Konvektion erfolgt durch die Bewegung von Partikeln. Wenn sich Partikel erwärmen, bewegen sich die Moleküle immer schneller und wenn sich die Moleküle auseinander bewegen, nimmt die Dichte ab. Das wärmere, weniger dichte Material steigt im Vergleich zum umgebenden kühleren Material mit höherer Dichte an. Während sich Konvektion im Allgemeinen auf den in Gasen und Flüssigkeiten auftretenden Flüssigkeitsstrom bezieht, tritt Konvektion in Festkörpern wie dem Mantel auf, jedoch mit einer langsameren Geschwindigkeit.
Konvektionsströme im Mantel
Die Wärme im Mantel kommt vom geschmolzenen Außenkern der Erde, dem Zerfall radioaktiver Elemente und im oberen Mantel der Reibung durch absteigende tektonische Platten. Die Wärme im äußeren Kern resultiert aus der Restenergie der erdbildenden Ereignisse und der Energie, die durch den Zerfall radioaktiver Elemente erzeugt wird. Diese Wärme erwärmt die Basis des Mantels auf geschätzte 7,230 ° F. An der Mantel-Krusten-Grenze. Die Manteltemperatur wird auf 392 ° F geschätzt.
Der Temperaturunterschied zwischen der oberen und der unteren Begrenzung des Mantels erfordert eine Wärmeübertragung. Während die Wärmeleitung die naheliegendste Methode zur Wärmeübertragung ist, tritt die Konvektion auch im Mantel auf. Das wärmere, weniger dichte Gesteinsmaterial in der Nähe des Kerns bewegt sich langsam nach oben.
Relativ kühleres Gestein von oben im Mantel sinkt langsam in Richtung Mantel. Wenn das wärmere Material ansteigt, kühlt es auch ab und wird schließlich von wärmerem aufsteigendem Material zur Seite gedrückt, das zum Kern zurücksinkt.
Mantelmaterial fließt langsam, wie dicker Asphalt oder Berggletscher. Während das Mantelmaterial fest bleibt, ermöglichen die Wärme und der Druck, dass Konvektionsströme das Mantelmaterial bewegen. (Siehe Ressourcen für ein Mantelkonvektionsdiagramm.)
Tektonische Platten bewegen
Die Plattentektonik liefert eine Erklärung für Wegeners driftende Kontinente. Kurz gesagt, die Plattentektonik besagt, dass die Erdoberfläche in Platten zerbrochen ist. Jede Platte besteht aus Lithosphärenplatten, der felsigen Außenschicht der Erde, die die Kruste und den obersten Mantel enthält. Diese lithosphärischen Stücke bewegen sich auf der Asthenosphäre, einer Plastikschicht innerhalb des Mantels.
Konvektionsströme innerhalb des Mantels liefern eine mögliche treibende Kraft für die Bewegung der Platte. Die plastische Bewegung des Mantelmaterials bewegt sich wie der Fluss der Berggletscher und trägt die lithosphärischen Platten mit sich, während die Konvektionsbewegung im Mantel die Asthenosphäre bewegt.
Das Ziehen der Bramme, das Ansaugen der Bramme (Graben) und das Drücken der Grate können ebenfalls zur Bewegung der Platte beitragen. Plattenzug und Plattenabsaugung bedeuten, dass die Masse der absteigenden Platte die nachlaufende lithosphärische Platte über die Asthenosphäre und in die Subduktionszone zieht.
Laut Ridge Push nimmt die Dichte des Materials zu, wenn das weniger dichte neue Magma, das in das Zentrum der ozeanischen Grate aufsteigt, abkühlt. Die erhöhte Dichte beschleunigt die lithosphärische Platte in Richtung der Subduktionszone.
Konvektionsströmungen und Geographie
Wärmeübertragung findet auch in der Atmosphäre und in der Hydrosphäre statt, um zwei Erdschichten zu nennen, in denen Konvektionsströme stattfinden. Strahlungswärme von der Sonne erwärmt die Erdoberfläche. Diese Wärme überträgt sich über die Leitung auf die angrenzende Luftmasse. Die erwärmte Luft steigt auf und wird durch kühlere Luft ersetzt, wodurch Konvektionsströme in der Atmosphäre entstehen.
In ähnlicher Weise überträgt von der Sonne erwärmtes Wasser Wärme durch Wärmeleitung an niedere Wassermoleküle. Wenn die Lufttemperaturen jedoch sinken, bewegt sich das wärmere Wasser unten zurück zur Oberfläche und das kältere Oberflächenwasser sinkt, wodurch saisonale Konvektionsströme in der Hydrosphäre entstehen.
Darüber hinaus bewegt die Erdrotation warmes Wasser vom Äquator zu den Polen, was zu Meeresströmungen führt, die Wärme vom Äquator zu den Polen befördern und kaltes Wasser von den Polen zum Äquator drängen.