Te prądy konwekcyjne są w ciągłym ruchu stale wykonywane Ziemi jest talerze. Chociaż mają tendencję do występowania na dużą skalę, istnieją badania, które pokazują, że są one również na mniejszą skalę.
Planeta Ziemia składa się z rdzenia, płaszcza i skorupy ziemskiej. Płaszcz to warstwa, którą możemy znaleźć między rdzeniem a skorupą. Głębokość tego jest różna w zależności od miejsca na planecie, w którym się znajdujemy i może sięgać od głębokości 30 km w stosunku do powierzchni do 2900 km.
Zdjęcie z blog.educastur.es
Płaszcz różni się od rdzenia i skorupy, ponieważ ma właściwości mechaniczne. Składa się z solidnego, lepkiego materiału. Jest w stanie lepkim z powodu wysokich ciśnień, którym jest poddawany.
Temperatura płaszcza może wynosić od 600ºC do 3500ºC. Im bliżej powierzchni znajduje się powierzchnia, tym niższe temperatury, a im bliżej rdzenia, tym wyższe temperatury.
Płaszcz możemy rozdzielić na dwie części, górną i dolną. Dolny płaszcz zbiega się z nieciągłości Mohorovičić na głębokość około 650 km.
Ta nieciągłość, powszechnie znana jako Moho, znajduje się na średniej głębokości 35 km i można ją znaleźć zaledwie 10 km poniżej dna oceanów. Płaszcz dolny byłby częścią głęboką na 650 km, aż do granicy z wewnętrznym jądrem planety.
Ze względu na różnicę termiczną między rdzeniem a skorupą ziemską prądy konwekcyjne wytwarzane są w całym płaszczu.
Prądy konwekcyjne: geneza hipotez
W 1915 r. Hipoteza Alfreda Wegenera postulowała ruch mas kontynentalnych. Wegener powiedział, że kontynenty poruszają się po dnie oceanu, chociaż nie wiedział, jak to udowodnić.
W 1929 roku Arthur Holmes, znany brytyjski geolog, postawił hipotezę, że pod skorupą ziemską możemy znaleźć płaszcz ze stopionej skały, który spowodował prądy konwekcyjne lawy, która miała siłę poruszającą płyty tektoniczne, a tym samym kontynenty.
Chociaż teoria była spójna, została przyjęta dopiero w latach sześćdziesiątych XX wieku, kiedy zaczęły się rozwijać teorie tektoniki płyt.
W sformułowaniach tych utrzymywano, że płyty ziemi poruszały się pod wpływem sił konwekcyjnych ziemi, powodując wstrząsy, które są odpowiedzialne za kształtowanie powierzchni ziemi.
Co to są prądy konwekcyjne?
Prądy konwekcyjne to prądy materiałów, które są wytwarzane w płaszczu Ziemi za pomocą grawitacji. Prądy te są odpowiedzialne za przemieszczanie nie tylko kontynentów, jak postulował Wegener, ale także wszystkich płyt litosferycznych znajdujących się nad płaszczem.
Prądy te powstają w wyniku różnic temperatury i gęstości. Wspomagane grawitacją sprawiają, że najgorętsze materiały unoszą się w kierunku powierzchni, ponieważ są mniej ciężkie.
Oznacza to zatem, że najzimniejsze materiały są gęstsze i cięższe, dlatego schodzą w kierunku jądra Ziemi.
Jak omówiliśmy wcześniej, płaszcz jest wykonany z solidnych materiałów, ale zachowuje się tak, jakby był lepkim materiałem, który odkształca się i rozciąga, który porusza się bez pękania. Zachowuje się w ten sposób z powodu wysokich temperatur i dużego nacisku, na jakie narażone są te materiały.
W okolicy jądra Ziemi temperatura może dochodzić do 3500ºC, a skały znajdujące się w tej części płaszcza mogą się stopić.
Gdy ciała stałe topią się, tracą gęstość, przez co stają się lżejsze i wypływają na powierzchnię. Nacisk materiałów stałych nad nią sprawia, że ze względu na swój ciężar próbują opadać, pozwalając najgorętszym materiałom wydostać się na powierzchnię.
Te skierowane ku górze strumienie materiałów są znane jako smugi termiczne lub smugi termiczne.
Materiały, które docierają do litosfery, mogą ją przekroczyć i to właśnie powoduje fragmentację kontynentów.
Litosfera oceaniczna ma temperaturę znacznie niższą niż temperatura płaszcza, więc duże zimne kawałki zapadają się w płaszcz, powodując przeciągi. Te prądy opadowe mogą przenosić kawałki zimnej oceanicznej litosfery w pobliże rdzenia.
Te wytwarzane prądy, wznoszące się lub opadające, działają jak wałek, tworząc komórki konwekcyjne, co wyjaśnia ruch płyt tektonicznych skorupy ziemskiej.
Krytykujesz te teorie
Nowe badania zmodyfikowały nieco teorię komórek konwekcyjnych. Gdyby ta teoria była prawdziwa, wszystkie płyty tworzące powierzchnię Ziemi powinny mieć komórkę konwekcyjną.
Istnieją jednak płyty, które są tak duże, że pojedyncza komórka konwekcyjna powinna mieć dużą średnicę i dużą głębokość. Spowodowałoby to, że niektóre komórki wniknęłyby głęboko w jądro.
Dzięki tym ostatnim badaniom doszedł do wniosku, że istnieją dwa oddzielne układy konwekcyjne, co jest powodem, dla którego Ziemia tak długo utrzymuje ciepło.
Badania fal sejsmicznych umożliwiły uzyskanie danych o wewnętrznej temperaturze ziemi i sporządzenie mapy ciepła.
Te dane uzyskane w wyniku aktywności sejsmicznej potwierdzają teorię, że istnieją dwa typy komórek konwekcyjnych, niektóre bliżej skorupy ziemskiej, a inne bliżej jądra.
Badania te sugerują również, że ruchy płyt tektonicznych są spowodowane nie tylko komórkami konwekcyjnymi, ale także siłą grawitacji, która pomaga w popychaniu najbardziej wewnętrznych części w kierunku powierzchni.
Kiedy płyta jest rozciągnięta przez siły konwekcyjne, siła grawitacji wywiera na nią nacisk, co kończy się pęknięciem.
Bibliografia
- Dan, Mckencie; Frank Ritcher (1997) Prądy konwekcyjne w płaszczu Ziemi. Research and Science Magazine nr 4.
- Archibald Geikie (1874) Geologia.
- JACKSON, Julia A. Słowniczek geologii. Glosariusz geologii, JA Jackson. Berlin: Springer.
- DAVIS, John C.; SAMPSON, Robert J. Statystyka i analiza danych w geologii.
- DAVIS, George Herbert; REYNOLDS, Stephen J. Geologia strukturalna skał i regionów. W geologii strukturalnej skał i regionów. Wiley, 1996.
- SUPPE, John. Zasady geologii strukturalnej. Prentice Hall, 1985.
- BILLINGS, Marland P. Geologia strukturalna. Prentice-Hall, 1954.