Что является первопричиной и движущей силой протекания в жидкости классической тепловой конвекции?

Общеизвестно, что сущность тепловой конвекции заключается в обмене веществ между верхней и нижней ветвями «конвекционирующей жидкости» из-за разительного отличия некоторых физических параметров слагающих этих ветвей веществ, а именно – их температуры и плотности (собственного веса). При этом, в данном случае плотность (вес) вещества является функцией температуры, т.е. именно изменение температуры приводит к изменению плотности частиц вещества, что и является первопричиной конвекционного кругооборота. Так, считается, что частицы жидкости в ее нижней кромке с повышением температуры расширяются, становятся легче окружающей среды и начинают подниматься к верхней кромке, «выталкиваемые» поступающими на их место еще не разогретыми тяжелыми частицами. Заново остыв на верхней кромке жидкости, они становятся снова тяжелее (плотнее) и под действием силы тяжести опять опускаются вниз, чтобы вновь «вытолкнуть» облегченные посредством непрерывно поступающего на уровень нижней кромки тепла частиц вверх.

Указанные условия никак не может быть сохранены применительно к разрезу подастеносферной мантии, что наглядно вытекает из особенностей температуры и плотности вещества в ее (подастеносферной мантии) верхней и нижней кромках.

По классической схеме тепловой конвекции, разуплотненные за счет тепла молекулы «жидкости», дойдя до ее верхней кромки, должны не только «остыть», но и заново приобрести исходную плотность, чем и стимулируется в принципе нисходящий поток. В нашем случае данное условие не соблюдается, поскольку уровню кровли подастеносферной мантии заведомо присуща плотность в 3,65 г/см3 и вещество этого рубежа даже сравнительно низком значении температуры (2100°С) не может приобрести исходную плотность (5,69 г/см3).

Как свидетельствует приведенное выше обсуждение вопроса, в подастеносферной мантии отсутствуют необходимые условия для формирования нисходящего потока материи, значит, в этой геосфере никак не может «работать» конвекционный механизм переноса тепла и вещества в его классическом понимании. Если к этому добавить, что возможность конвекционного кругооборота вещества в подастеносферной мантии затруднена еще и в связи с высокими вязкостными свойствами ее вещества, то вывод должен быть однозначен: в разрезе подастеносферной мантии не может существовать механизм конвекционного кругооборота вещества, поскольку физическое состояние слагающего ее вещества (температура, плотность, вязкость) никак не располагает возникновению кругооборота, тогда как эти условия предопределяют только односторонний (вверх) конвективный поток тепла и материи.


Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:  



double arrow
Сейчас читают про: