Definicja prądów konwekcyjnych, badania i repliki

The prądy konwekcyjne są to ciągły ruch, który stale wykonują płyty naziemne. Chociaż mają tendencję do występowania na dużą skalę, istnieją badania, które pokazują, że istnieją również na mniejszą skalę.

Planeta Ziemia jest utworzona przez jądro, płaszcz i skorupę ziemską. Płaszcz jest warstwą, którą możemy znaleźć między jądrem a skorupą. Głębokość tego zmienia się w zależności od punktu planety, na którym jesteśmy, i może rozciągać się z głębokości 30 km od powierzchni, do 2900 km.

Płaszcz różni się od rdzenia i skorupy, ponieważ ma zachowanie mechaniczne. Tworzy go stały lepki materiał. Jest w stanie lepkim ze względu na wysokie ciśnienie, któremu podlega.

Temperatury płaszcza mogą oscylować między 600 ° C, aż do 3500 ° C. Ma niższe temperatury, im bliżej powierzchni i wyższe temperatury, tym bliżej rdzenia.

Możemy rozdzielić płaszcz na dwie części, górną i dolną. Niższy płaszcz wypływa z nieciągłości Mohorovičicia na głębokość około 650 km.

Ta nieciągłość, powszechnie znana jako Moho, znajduje się na średniej głębokości 35 km, będąc zaledwie 10 km poniżej dna oceanu. Dolny płaszcz byłby częścią o głębokości 650 km, do granicy z wewnętrznym rdzeniem planety.

Ze względu na różnicę termiczną między rdzeniem a skorupą ziemską w całym płaszczu wytwarzane są prądy konwekcyjne.

Prądy konwekcyjne: pochodzenie hipotez

W roku 1915 hipoteza opracowana przez Alfreda Wegenera postulowała ruch mas kontynentalnych. Wegener powiedział, że kontynenty poruszają się na dnie oceanu, ale nie wiedział, jak to udowodnić.

W 1929 roku Arthur Holmes, znany brytyjski geolog, postulował hipotezę, że pod skorupą ziemską możemy znaleźć koc stopionej skały, który spowodował prądy konwekcji lawy, które miały siłę do poruszania płyt tektonicznych, a więc kontynentów.

Chociaż teoria była spójna, nie przyjęto jej do lat 60. XX wieku, że teorie dotyczące tektoniki płyt zaczęły być rozwijane.

W tych sformułowaniach utrzymywano, że ziemskie płyty poruszały się z powodu sił konwekcji ziemi, powodując wstrząsy, które są odpowiedzialne za kształtowanie powierzchni ziemi.

Czym oni wtedy są??

Prądy konwekcyjne to prądy materiałów, które występują w płaszczu ziemi za pomocą grawitacji.

Prądy te są odpowiedzialne za poruszanie nie tylko kontynentów, jak postulował Wegener, ale wszystkich płyt litosferycznych, które są powyżej płaszcza.

Prądy te powstają w wyniku różnic temperatury i gęstości. Pomagany przez grawitację sprawia, że ​​cieplejsze materiały wznoszą się w kierunku powierzchni, ponieważ są mniej ciężkie.

Oznacza to, że zimniejsze materiały są gęstsze i cięższe, więc schodzą w kierunku rdzenia Ziemi.

Jak wspomnieliśmy wcześniej, płaszcz jest wykonany z litych materiałów, ale zachowuje się tak, jakby był lepkim materiałem, który odkształca się i rozciąga, który porusza się bez złamania. Zachowuje się w ten sposób ze względu na wysokie temperatury i duże ciśnienie, jakim poddawane są te materiały.

W obszarze blisko jądra Ziemi temperatury mogą osiągnąć 3500 ° C, a skały znajdujące się w tej części płaszcza mogą się stopić.

Gdy materiały stałe topią się, tracą gęstość, więc stają się jaśniejsze i wznoszą się na powierzchnię. Ciśnienie stałych materiałów, które ma powyżej, sprawia, że ​​starają się zejść pod ciężarem, co pozwala na wyjście gorętszych materiałów w kierunku powierzchni.

Te prądy materiałów o rosnącej formie są znane jako pióra lub pióropusze termiczne.

Materiały, które docierają do litosfery, mogą ją przekroczyć i to właśnie powoduje fragmentację kontynentów.

Litosfera oceaniczna ma temperaturę znacznie niższą niż płaszcz, więc duże zimne kawałki zanurzają się w płaszcz, powodując prądy w dół. Te prądy skierowane w dół mogą przenosić kawałki zimnej litosfery oceanicznej w okolice jądra.

Te wytwarzane prądy, niezależnie od tego, czy rosną, czy maleją, działają jak walec, tworząc komórki konwekcyjne, co prowadzi do wyjaśnienia ruchu płyt tektonicznych skorupy ziemskiej.

Krytyka tych teorii

Nowe badania zmodyfikowały nieco teorię komórek konwekcyjnych. Gdyby ta teoria była prawdziwa, wszystkie płyty tworzące powierzchnię Ziemi powinny mieć komórkę konwekcyjną.

Istnieją jednak płyty tak duże, że pojedyncza cela konwekcyjna powinna mieć dużą średnicę i dużą głębokość. Spowodowałoby to, że niektóre komórki osiągnęłyby głębokość jądra.

Do tych ostatnich badań doszła idea, że ​​istnieją dwa oddzielne układy konwekcyjne, dlatego ziemia utrzymuje ciepło przez tak długi czas.

Badania fal sejsmicznych pozwoliły uzyskać dane o wewnętrznej temperaturze Ziemi i realizacji mapy ciepła.

Te dane uzyskane dzięki aktywności sejsmicznej potwierdzają teorię, że istnieje różnica między dwoma typami komórek konwekcyjnych, niektóre bliżej skorupy ziemskiej, a inne bliżej jądra..

Badania te sugerują również, że ruchy płyt tektonicznych wynikają nie tylko z komórek konwekcyjnych, ale siła grawitacji pomaga popychać najbardziej wewnętrzne części w kierunku powierzchni.

Gdy płyta jest rozciągnięta przez siły konwekcji, siła grawitacji wywiera na nią nacisk i ostatecznie pęka.

Referencje

1. Dan, Mckencie; Frank Ritcher (1997) Prądy konwekcyjne w płaszczu ziemskim. Magazyn naukowy i naukowy nr 4.
2. Archibald Geikie (1874) Geologia.
3. JACKSON, Julia A. Słownik geologii. Słownik geologii JA Jacksona. Berlin: Springer.
4. DAVIS, John C.; SAMPSON, Robert J. Statystyka i analiza danych w geologii.
5. DAVIS, George Herbert; REYNOLDS, Stephen J. Strukturalna geologia skał i regionów. W geologii strukturalnej skał i regionów. Wiley, 1996.
6. SUPPE, John. Zasady geologii strukturalnej. Prentice Hall, 1985.
7. BILLINGS, Marland P.Structural geology. Prentice-Hall, 1954.