コンセプト
対流は、伝導および放射と区別される熱伝達の手段の名前です。 それはまた、大気、水、および固体地球に影響を与えるプロセスを記述する用語です。 大気中では、熱い空気が対流電流で上昇し、循環して雲と風を作り出します。 同様に、水圏の対流は水を循環させ、海洋の温度勾配を安定に保ちます。, 対流という用語は、一般的に液体と気体を意味する流体の動きを指しますが、地球科学では、対流も固体地球で起こるプロセスを記述するために使 それが知られているように、この地質対流は、プレートテクトニクスの重要な側面の一つであるプレート移動を駆動します。
それはどのように動作します
対流の紹介
いくつかの概念や現象は、対流の物理的なプロセスである例である地球科学の分野の境界, これは、地質、大気、および水文科学、またはそれぞれ、地球圏、大気、および水圏に関係する研究の領域で働く科学者と同等の関連性があります。 対流によって直接影響を受けない地球システムの唯一の主要なコンポーネントは生物圏ですが、異なるサブシステム間の相互接続の高度を考えると、対流は間接的に空気、水、および固体地球の生物圏に影響を与えます。,
対流は、最終的に温度の違いによってもたらされる密度の違いから生じる垂直循環として定義することができ、それはある場所から別の場所への熱い流体の動きを通して熱の移動を伴う。 物理科学では、流体という用語は、流れる物質を指し、したがって明確な形をしていません。 これは通常、液体と気体を意味しますが、地球科学ではゆっくりと流れる固体を指すことさえあります。, 地球科学者によって研究された時間の大きな広がりにわたって、特定の状況（例えば、氷河の氷）における固体の正味の流れは実質的であり得る。
対流と熱
前項で示したように、対流は熱と温度と密接に関連しており、間接的に別の現象である熱エネルギーと関連しています。 人々が通常熱と呼ぶのは、実際には熱エネルギー、または運動エネルギー（運動に関連するエネルギー）であり、互いに相対的に運動している分子によって生成さ,
熱は、その科学的意味において、ある物質から別の物質へ、またはより高い温度の系からより低い温度の系へと流れる内部熱エネルギーである。 したがって、温度は系の平均分子運動エネルギーの尺度として定義することができる。 温度はまた、二つのシステム間の内部エネルギー流れの方向を支配する。 同じ温度にある二つの系は熱平衡状態にあると言われており、これが起こると熱の交換はなく、したがって熱は二つの系間の移動にのみ存在する。,
寒さのようなものはありません、熱がないだけです。 熱がシステム間の輸送中にのみ存在する場合、熱流の方向は常により高い温度のシステムからより低い温度のシステムへでなければならないこ（この事実は、エネルギーと地球で、ここで言及されている他のトピックと一緒に議論されている熱力学の第二法則に具体化されています。 伝導、対流、および放射：）熱伝達は、三つの手段を介して発生します。
伝導および放射。,
伝導には、連続した分子衝突と接触している二つの体間の熱の移動が含まれます。 それは通常固体で発生します。 対流は、ある場所から別の場所への流体の動きを必要とし、我々が指摘したように、それはゆっくりと流れる流体のように振る舞う液体、気体、または近くの固体中で起こることができる。 最後に、放射線は電磁波を含み、転送のために水や空気などの物理的媒体を必要としません。
金属棒の一端を火の中に入れてから数分後に”涼しい”端に触れると、それはもはや涼しくないことがわかります。, これは、伝導による加熱の例であり、運動エネルギーは、秘密が肩から肩に立っている人々のラインに沿ってある人から別の人に渡されるのと同じように、分子から分子に渡される。 秘密の元のフレージングが文字化けするように、いくつかの運動エネルギーは必然的に一連の転送で失われるため、火の外のロッドの端はまだ炎の中に座っているものよりもはるかに涼しいです。
放射に関しては、それがその移動のために媒体を必要としないという事実のために伝導および対流と区別される。, これは、宇宙が冷たい理由を説明しますまだ太陽の光線暖かい地球：光線は電磁エネルギーの一形態であり、彼らは宇宙を放射線によって移動します。 宇宙は、もちろん、媒体の事実上の不在ですが、地球の大気に入ると、電磁線からの熱は、大気、水圏、地球圏、生物圏の様々な媒体に伝達されます。 その熱は対流および伝導によってそれから移ります。
対流による熱伝達。
伝導と同様に、放射とは異なり、対流には媒体が必要です。, しかしながら、伝導では熱はある分子から別の分子に伝達されるのに対し、対流では加熱された流体自体が実際に動いている。 それがそうであるように、それはその経路の冷たい空気を除去または置換する。 この状況での加熱された流体の流れは対流電流と呼ばれます。
対流は、自然と強制の二つのタイプのものです。 加熱された空気の上昇は自然対流の一例です。 熱気にそれの上の大気でより涼しい空気のそれより低密度があり、従って浮力があります;しかし上がると同時にエネルギーを失い、冷却します。, この冷却された空気は、その周りの空気よりも密度が高くなり、再び沈み、風を発生させる繰り返しサイクルを作り出します。
強制対流は、ポンプまたは他の機構が加熱された流体を移動させるときに起こる。 強制対流装置の例には、いくつかのタイプのオーブン、さらには冷蔵庫またはエアコンが含まれる。 先に述べたように、高温リザーバから低温リザーバにのみ熱を伝達することが可能であり、したがって、これらの冷却機は熱風を除去することによって, 冷蔵庫はそのコンパートメントから熱を引っ張って周囲の部屋に排出し、エアコンは部屋や建物から熱を引っ張って外部に放出します。
強制対流は必ずしも人工機械を伴わない：人間の心臓はポンプであり、血液は身体によって生成された余分な熱を皮膚に運ぶ。 熱は伝導によって皮膚を通過し、皮膚の表面では、主に汗の冷却蒸発によって、いくつかの方法で身体から除去される。,
現実のアプリケーション
対流細胞
対流の一つの重要なメカニズムは、空気、水、あるいは固体地球中かどうか、時には対流セルとして知ら 後者は、温められた流体の上昇および冷却された流体の沈下によって生成される円形パターンとして定義され得る。 対流細胞はわずか数ミリメートルであってもよいし、地球自体よりも大きいかもしれません。
これらの細胞は、多くのスケールで観察することができる。 スープのボウルの中で、熱された液体は上がり、冷却された液体は低下する。, これらのプロセスは、問題の料理が日本の味噌汁のようなものでない限り、通常は見るのが難しいです。 この場合、味噌の部分は、加熱すると上昇し、次に内部に落ちて再び加熱されるのを観察することができる。
はるかに大きなスケールでは、対流細胞は太陽の下に存在する。 これらの広大な細胞は、細胞の部分間の温度の変化によって形成される粒状のパターンとして太陽の表面に現れる。, 明るいスポットは上昇する対流電流の頂点であり、暗い領域は太陽の内部に向かう途中で冷却されたガスであり、そこで加熱されて再び上昇する。
積乱雲、または”サンダーヘッドは、”対流セルの特に劇的な例です。 これらは今まで見た中で最も印象的な雲の形成のいくつかであり、このため、黒澤明監督は1985年の叙事詩”Ran”にサンダーヘッズのシーンを使用して大気の質を（文字通り）加えた。, わずか数分の間に、暖かく湿った空気が上昇し、冷却して落下するように、これらの垂直方向の雲の塔が形成されます。 その結果、力と落ち着きのなさの両方を体現しているように見える雲であり、黒澤は戦いの前夜に起こるシーンで積乱雲を使用しています。
潮風。
対流細胞は、対流電流とともに、なぜ通常ビーチに風があるのかを説明するのに役立ちます。 海辺にはもちろん、地表と水面があり、両方とも太陽の光にさらされています。, このような暴露の下では、土地の温度は水の温度よりも速く上昇する。 その理由は、水が非常に高い比熱容量を持っていることです—すなわち、33.8°F（1°C）によってその温度を変化させるために、特定の物質のために質量単位に添加または除去されなければならない熱の量です。 したがって、湖、川、または海は常に暑い夏の日に冷やすのに適した場所です。
土地は、その上の空気がそうであるように、より迅速に加熱する傾向があります。, この加熱された空気は対流電流で上昇するが、上昇して重力の引きを克服するにつれて、エネルギーを消費し、したがって冷却を開始する。 冷却された空気はそれから沈む。 そして、それは加熱された空気が上昇し、冷却空気が沈んで、継続的に空気を循環させる対流セルを形成し、風を作り出します。
私たちの足の下の対流細胞。,
対流細胞はまた、固体地球に存在することができ、地殻とマントルの上部の脆い部分を含む地球の内部の上層であるリソスフェアのプレート（可 したがって、彼らは地球科学における研究の最も重要な分野の一つであるプレートテクトニクスにおいて役割を果たしている。 プレートテクトニクスは、大陸の漂流から地震や火山に至るまで、さまざまな現象を説明します。 （この主題については、プレートテクトニクスを参照してください。,太陽の電磁エネルギーは大気対流の背後にある熱源であるのに対し、地質対流を駆動するエネルギーは地熱であり、放射性崩壊の結果として地球のコアから立ち上がっています。 （エネルギーと地球を参照。）対流細胞は、約60-215マイルの深さで非常に高い圧力の領域であるアセノスフェアに形成される。 （約100-350キロメートル）、岩が巨大な応力によって変形している場所。,
アセノスフェアでは、加熱された物質は、リソスフェアの底（地殻とマントルの上部を構成する地球の内部の上層）に当たるまで対流電流で上昇し、それを超えて上昇することはできません。 したがって、それは横方向または水平に移動し始め、それがそうするように、それはリソスフェアの一部を引きずります。 同時に、この加熱された材料は、その経路においてより涼しく密度の高い材料を押し出す。 より涼しい材料は、マントル（厚くて緻密な岩の層、約1,429mi）の下に沈みます。, 地球の地殻とコアの間の厚い）それが再び加熱され、最終的に上昇し、従ってサイクルを伝播するまで。
沈下：晴れやかな天候とファウル
対流セルと同様に、沈下は大気や地球圏で発生する可能性があります。 沈下という用語は、大気または固体地球の一部で沈下するプロセス、または固体地球の場合には結果として生じる形成のいずれかを指すことがで したがって、空気の下向きの動き、地面の沈み込み、または地球のうつ病としてさまざまに定義されています。, 現在の文脈では、対流とより密接に関連している大気沈下について議論する。 （地質学の詳細については、地形学および質量の項を参照のこと。）
大気中では、沈下は対流電流の通常の上向きの流れの乱れに起因する。 これらの電流は、我々が見てきたように、対流セルを設定するように作用し、その結果、微風の流れをもたらす可能性がある。 空気中の水蒸気は、冷却するにつれて凝縮し、状態を液体に変えて雲を形成することがあります。, 対流は、サイクロンとして知られている現象である地球の表面近くの収束する風を伴う低圧の領域を作り出すことができます。 一方、地盤沈下が起こると、高気圧と呼ばれる高圧領域が形成されます。
空気パーセルは、それらの上部の密度が周囲の大気の密度と等しくなるまで対流電流で上昇し続け、その時点で空気の柱が安定する。, 一方、数千フィートの高度の空気が必ずしも涼しくないか湿っていない周囲の空気よりも密度が高くなると、沈下が起こる可能性があります。 実際、この空気は異常に乾燥しており、暖かいか寒いかもしれません。 その密度はそれを沈ませ、そしてそれがするように、それはそれの周りの空気を圧縮する。 その結果、表面では高圧が発生し、表面のすぐ上では風が発散します。
ここで説明されている大気沈下の形態は、高圧システムが通常公平な天候に関連している理由を説明する、快適な結果をもたらす。, 一方、沈下する空気がより涼しい空気の上に落ち着くと、沈下反転として知られているものが作り出され、結果ははるかに有益ではありません。 このような状況では、暖かい空気層は、数百または数千フィートの高さで、その上下のより涼しい層の間に閉じ込められるようになります。 これは、大気汚染も同様に閉じ込められ、潜在的な健康被害を引き起こすことを意味します。 地盤沈下反転は、冬の間は極北で、夏の終わりには米国東部で最も頻繁に発生します。,
非流体が流体のように作用するとき
これまでは、主に大気と地球圏の対流について話してきましたが、海洋においても重要です。 先に示した味噌汁の例は、液体中に対流セルが設定されているときに起こり得る流体の動き、つまり粒子の動きを示しています。
同様に、海洋対流では、表面からの熱と底部の地熱エネルギーの両方によって駆動され、水を一定の循環に保ちます。, 海洋対流は深さ全体の熱の移動をもたらし、海洋を安定して成層状態に保ちます。 言い換えれば、様々な温度レベルに対応する層は安定しており、激しく変動することはありません。
海水は流体の最も一般的な日常的な定義に合っていますが、このエッセイの冒頭で述べたように、流体は流れるものであってもよいです—ガスまたは、特別な状況では、固体を含みます。 固体の岩石または固体の氷は、氷河の形で、材料が十分に変形していれば流れるようにすることができます。, これは、例えば、氷河の重さが底の氷を変形させ、氷河全体を移動させるときに起こります。 同様に、地熱エネルギーは、岩を加熱し、それを流すことができ、文字通り地球を動かす先に説明したプレートテクトニクスの対流プロセスを動かす。
より多くを学ぶためにどこ
対流への教育者のガイド（Webサイト）。 <http://www.solarviews.com/eng/edu/convect.htm>.
エリクソン、ジョン。 プレートテクトニクス：地球の謎を解明する。 ニューヨーク：ファイル上の事実、1992。
ヘス、ハリー。, “海盆の歴史”（ウェブサイト）。 <http://www-geology.ucdavis.edu/~GEL102/hess/jesse.htm>.
ジョーンズ、ヘレン。 外洋深部対流：フィールドガイド（Webサイト）。 <http://puddle.mit.edu/~helen/oodc.html>.
オーシャンオアシス教師のガイドアクティビティ4（Webサイト）。 <http://www.oceanoasis.org/teachersguide/activity4.html>.
サントリー、ローレンス、ロイドバーミンガム。 ヒート マフワー、ニュージャージー州：トロール-アソシエイツ、1985。
スコアラー、R.S.、およびArjen Verkaik。 ゆったりとした空。 ニュートン-アボット、イギリス：デビッドとチャールズ、1989。
シグルドソン、ハラルドゥール。, 地球を溶かす：火山噴火に関するアイデアの歴史。 ニューヨーク：オックスフォード大学出版、1999。
スミス、デイヴィッドG.地球科学のケンブリッジ百科事典。 ニューヨーク：ケンブリッジ大学出版社、1981。
重要な用語
アセノスフェア：
岩が巨大な応力によって変形しているリソスフェアの基礎となる非常に高い圧力の領域。 アセノスフィアは約60-215マイルの深さで。 （約100-350キロ）。
大気：
一般に、大気は惑星を取り巻くガスのブランケットです。, しかし、特に特定されていない限り、この用語は、窒素（78％）、酸素（21％）、アルゴン（0.93％）、および水蒸気、二酸化炭素、オゾン、ネオンなどの希ガスを含む他の物質からなる地球の大気を指し、0.07％を含む。
BIOSPHERE：
地球上のすべての生き物—植物、動物、鳥、海洋生物、昆虫、ウイルス、単細胞生物など-だけでなく、まだ分解していないすべての以前の生き物の組み合
伝導：
連続した分子衝突による熱の移動。, 伝導は、固体、特に金属における熱伝達の主な手段である。
対流：
密度の違いから生じる垂直循環は、最終的に温度の違いによってもたらされる。 対流は、ある場所から別の場所への熱い流体の動きを介して熱の移動を伴い、自然と強制の二つのタイプのものです。 （自然対流、強制対流を参照してください。 ）
対流電流：
対流によって加熱された材料の流れ。,
対流細胞：
暖められた流体の上昇と冷却された流体の沈み込みによって作成された円形パターン。 これは対流セルと呼ばれることもあります。
コア：
地球の中心、惑星の体積の約16％とその質量の32％を構成する面積。 主に鉄と別のより軽い元素（おそらく硫黄）で作られており、半径は約760miの固体内核の間で分割されています。(1,220km)および液体の外の中心about1,750mi。 （2,820,
地殻：
固体地球の最上部の部門は、その体積の1％未満を表し、3から37マイルまでの深さが変化します。 （5-60キロ）。 地殻の下にはマントルがあります。
流体：
物理科学では、流体という用語は流れる物質を指し、したがって明確な形状を持たない。 流体は、液体と気体の両方にすることができます。 地球科学では、固体のように見える物質（例えば、氷河の氷）が、実際にはゆっくりと流れていることがあります。,
強制対流：
ポンプまたは他の機構（人工または自然かどうか）の作用に起因し、加熱された流体を特定の目的地に向ける対流。
地球圏：
地球の大陸地殻の上部、または人間が住んでいる固体地球の部分であり、ほとんどの食糧と天然資源を提供しています。
熱：
物質のある体から別の体に流れる内部熱エネルギー。,
水圏：
大気中の水蒸気を除くが、すべての海、湖、小川、地下水、雪、氷を含む地球の水の全体。
運動エネルギー：
オブジェクトがその運動によって所有するエネルギー。
リソスフェア：
地殻とマントルの上部にある脆い部分を含む地球の内部の上層。
マントル：
岩石の緻密な層、約1,429マイル。 (2,300km)厚く、地球の地殻とそのコアの間にあります。,
自然対流：
それが上昇する原因となる加熱された流体の浮力から生じる対流。
プレートテクトニクス：
理論とテクトニクスの専門化の両方の名前。 研究の分野として、プレートテクトニクスは、リト球の大きな特徴とそれらを形作る力を扱っています。 無神論として、それはプレートとその動きの面で地球を形作ったプロセスを説明しています。
プレート：
リソスフェアの大きな、移動可能なセグメント。,
放射線：
移動のために物理的な媒体（例えば、水または空気）を必要としない電磁波によるエネルギーの移動。 地球は放射線によって電磁スペクトルを介して太陽のエネルギーを受け取ります。
沈下：
大気または固体地球の一部で沈下するプロセス、または固体地球の場合には結果として生じる形成を指す用語。 地盤沈下は、したがって、大気の下向きの動き、地面の沈下、または地球の地殻の陥没として様々に定義されます。,
システム：
研究、観察、および測定の目的のために宇宙の残りの部分から精神的に離れて設定することができる相互作用の任意のセット。
テクトニクス：
その原因と効果、最も顕著な造山運動を含むテクトニズムの研究。
テクトニズム：
リソスフェアの変形。
温度：
熱が伝達されているときの二つのシステム間の内部エネルギーの流れの方向。 温度対策の平均分子の運動エネルギー相互間の移動できます。,
熱エネルギー：
熱エネルギー、互いに関連して原子または分子粒子の運動によって生成される運動エネルギーの一形態。 これらの粒子の相対運動が大きいほど、熱エネルギーは大きくなります。
