¿Qué es una célula de convección?
El proceso de convección es el principal medio de transferencia de calor dentro de un fluido que está expuesto a una fuente de calor. Por lo general, el fluido, que puede ser un líquido o un gas, se calienta desde abajo por una superficie caliente; El aumento de la temperatura produce una disminución de la densidad, lo que hace que el fluido suba y que el fluido más frío fluya hacia adentro para reemplazarlo. A medida que sube, pierde calor a su alrededor, volviéndose más denso y pesado que el fluido que se encuentra debajo. No puede descender a través de este fluido ascendente, por lo que se extiende horizontalmente antes de caer hacia la superficie y ser arrastrado hacia su punto de partida por el fluido ascendente. Este sistema se conoce como celda de convección y es una característica de la dinámica de fluidos que se puede observar en una variedad de situaciones, desde agua que se calienta en una olla hasta procesos a escala planetaria o estelar.
La atmósfera de la Tierra presenta células de convección a gran escala: las regiones ecuatoriales reciben más calor del sol que los polos, lo que hace que el aire caliente se eleve y luego fluya hacia latitudes más altas, donde desciende para fluir hacia el ecuador, formando una gran célula de convección a cada lado. Estas se conocen como células de Hadley. El vapor de agua en el aire ascendente se condensa a medida que el aire se enfría en altitudes más altas y puede formar enormes nubes de cumulonimbos que producen tormentas eléctricas. El aire generalmente desciende unos 30 grados al norte y al sur del ecuador, momento en el cual ha perdido la mayor parte de su humedad; Como resultado, estas regiones son generalmente áridas y contienen algunos de los grandes desiertos del mundo. El posterior movimiento del aire hacia el ecuador es responsable de los vientos alisios.
El calor del núcleo de la Tierra mantiene la circulación de rocas calientes y fluidas en el manto superior, formando células de convección debajo de la corteza. El movimiento resultante de roca fundida o semi-fundida impulsa el proceso conocido como tectónica de placas que es responsable de dividir la corteza en "placas" continentales que se mueven una con respecto a la otra. Este fenómeno es responsable de los terremotos y la actividad volcánica. Las áreas de la superficie de la Tierra que se sientan directamente sobre una celda de convección pueden dividirse y separarse, formando nuevas placas, como en el Valle del Rift de África. Una placa existente, impulsada por las corrientes de convección debajo, puede empujar hacia otra placa, construyendo cordilleras como el Himalaya.
Las células de convección también existen en el sol. Las imágenes de la superficie del sol revelan una estructura granular que consiste en áreas brillantes y calientes rodeadas de límites más oscuros y fríos. Cada gránulo indica la parte superior de una celda de convección formada por plasma que se calienta desde abajo y sube a la superficie, se enfría y luego se extiende y desciende nuevamente en el límite.