Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Сұйық динамикасында конвекциялық жасуша – сұйық немесе газ денелеріндегі тығыздық айырмашылықтары туындаған кезде пайда болатын құбылыс. Бұл тығыздық айырмашылықтары конвекциялық ағындардың жоғары көтерілуіне және/немесе төмен түсуіне әкеледі, бұл конвекциялық жасушаның негізгі ерекшеліктері болып табылады. Сұйық көлемі қызғанда, ол кеңейіп, тығыздығы төмендейді, демек, айналадағы сұйыққа қарағанда жеңілдейді. Сұйықтың салқын, тығыз бөлігі төменге түсіп, жылы, тығыздығы төмен сұйықтың астына орналасады, бұл жылы сұйықтың жоғары көтерілуіне себеп болады. Мұндай қозғалыс конвекция деп аталады, ал қозғалатын сұйық денесі конвекциялық жасуша деп аталады. Сұйықтың көлденең қабаты төменнен қыздырылатын конвекцияның осы ерекше түрі Рейли–Бенард конвекциясы деп аталады. Конвекция әдетте гравитациялық өріс талап етеді, бірақ микрогравитациялық тәжірибелерде гравитациялық әсерлерсіз термиялық конвекция байқалды. Сұйықтар – ағыс қасиеттерін көрсететін материалдар ретінде қарастырылады; алайда, бұл қасиет тек сұйықтарға ғана тән емес. Сұйық қасиеттері газдарда және тіпті бөлшектік қатты денелерде де (мысалы, құм, қиыршық тас және тау көшкіні кезіндегі ірі заттар) байқалады. Конвекциялық жасуша энергияны босату және тасымалдау арқылы бұлттардың пайда болуында ерекше көзге түседі. Ауа жер бетімен қозғалғанда жылуды сіңіріп, тығыздығы төмендеп, атмосфераға көтеріледі. Атмосфераға енген кезде, онда ауа қысымы төмен болғандықтан, төменгі биіктіктегіден кем сұйықтық ұстай алады, сондықтан ылғалды ауасын босатып, жаңбыр жауады. Бұл процесте жылы ауа салқындайды, тығыздығы артып, жерге түседі және жасуша циклді қайталайды. Конвекциялық жасушалар кез келген сұйықта, соның ішінде Жер атмосферасында (мұнда олар Хэдли жасушалары деп аталады), қайнап жатқан суда, сорпада (жасушаларды олар тасымалдаған бөлшектер арқылы, мысалы, күріш дәндері арқылы анықтауға болады), мұхитта немесе Күн бетінде пайда болуы мүмкін. Конвекциялық жасушалардың мөлшері көбінесе сұйықтың қасиеттерімен анықталады. Конвекциялық жасушалар сұйықтың қызуы біркелкі болған кезде де пайда болуы мүмкін.
In fluid dynamics, a convection cell is the phenomenon that occurs when density differences exist within a body of liquid or gas. These density differences result in rising and/or falling convection currents, which are the key characteristics of a convection cell. When a volume of fluid is heated, it expands and becomes less dense and thus more buoyant than the surrounding fluid. The colder, denser part of the fluid descends to settle below the warmer, less dense fluid, and this causes the warmer fluid to rise. Such movement is called convection, and the moving body of liquid is referred to as a convection cell. This particular type of convection, where a horizontal layer of fluid is heated from below, is known as Rayleigh–Bénard convection. Convection usually requires a gravitational field, but in microgravity experiments, thermal convection has been observed without gravitational effects. Fluids are generalized as materials that exhibit the property of flow; however, this behavior is not unique to liquids. Fluid properties can also be observed in gases and even in particulate solids (such as sand, gravel, and larger objects during rock slides). A convection cell is most notable in the formation of clouds with its release and transportation of energy. As air moves along the ground it absorbs heat, loses density and moves up into the atmosphere. When it is forced into the atmosphere, which has a lower air pressure, it cannot contain as much fluid as at a lower altitude, so it releases its moist air, producing rain. In this process the warm air is cooled; it gains density and falls towards the earth and the cell repeats the cycle. Convection cells can form in any fluid, including the Earth's atmosphere (where they are called Hadley cells), boiling water, soup (where the cells can be identified by the particles they transport, such as grains of rice), the ocean, or the surface of the Sun. The size of convection cells is largely determined by the fluid's properties. Convection cells can even occur when the heating of a fluid is uniform.
Процесс
Көтеріліп келе жатқан сұйық денесі әдетте суық бетке кездескенде, тікелей алмасу арқылы салқын сұйықтан жылу алғанда немесе Жер атмосферасы мысалында, жылуды сәулелендіргенде жылуын жоғалтады. Бір кезде сұйық, әлі де көтеріліп жатқан төмендегі сұйықтан тығыз болады. Ол көтеріліп жатқан сұйық арқылы төмен түсе алмай, жанына қарай жылжиды. Белгілі бір қашықтықта оның төмен қарай бағытталған күші, төмендегі көтерілу күшін басып, сұйық төмен түсе бастайды. Төмен түскенде, ол беттік байланыс немесе жылу өткізгіштік арқылы қайта жылынады және цикл қайталанады.
A rising body of fluid typically loses heat when it encounters a cold surface when it exchanges heat with colder liquid through direct exchange, or in the example of the Earth's atmosphere, when it radiates heat. At some point, the fluid becomes denser than the fluid beneath it, which is still rising. Since it cannot descend through the rising fluid, it moves to one side. At some distance, its downward force overcomes the rising force beneath it, and the fluid begins to descend. As it descends, it warms again through surface contact or conductivity and the cycle repeats.
Күн күркірейді
Жылы ауаның тығыздығы салқын ауадан төмен болғандықтан, жылы ауа салқын ауаның ішінде көтеріледі, бұл ыстық ауа шарына ұқсас. Бұлттар салыстырмалы түрде жылы әрі ылғалды ауаның көтерілуінен, салқын ауаның ішінде пайда болады. Ылғалды ауа көтерілген сайын салқындап, көтерілген ауа пакетіндегі су буының бір бөлігі конденсацияланады. Ылғал конденсацияланғанда, буланудың жасырын жылуы деп аталатын энергия бөлінеді, бұл көтерілген ауа пакетінің айналасындағы ауадан аз суынуына мүмкіндік береді, соның арқасында бұлттың көтерілуі жалғасады. Атмосферада жеткілікті тұрақсыздық болса, бұл процесс найзағай мен күн күркіреуіне себеп болатын кумулонимбус бұлттарының қалыптасуына жетеді. Әдетте, найзағайдың пайда болуы үшін үш жағдай қажет: ылғал, тұрақсыз ауа массасы және көтеру күші (жылу). Барлық найзағайлар, түріне қарамастан, үш кезеңнен өтеді: "даму кезеңі", "жетілу кезеңі" және "таралу кезеңі". Орташа найзағайдың диаметрі болады. Атмосферадағы жағдайларға байланысты, осы үш кезеңнен өтуге шамамен 30 минут уақыт кетеді.
Warm air has a lower density than cool air, so warm air rises within cooler air, similar to hot air balloons. Clouds form as relatively warmer air carrying moisture rises within cooler air. As the moist air rises, it cools, causing some of the water vapor in the rising packet of air to condense. When the moisture condenses, it releases energy known as the latent heat of vaporisation, which allows the rising packet of air to cool less than its surrounding air, continuing the cloud's ascension. If enough instability is present in the atmosphere, this process will continue long enough for cumulonimbus clouds to form, which support lightning and thunder. Generally, thunderstorms require three conditions to form: moisture, an unstable air mass, and a lifting force (heat). All thunderstorms, regardless of type, go through three stages: a 'developing stage', a 'mature stage', and a 'dissipating stage'. The average thunderstorm has a diameter. Depending on the conditions present in the atmosphere, these three stages take an average of 30 minutes to go through.
Адиабатикалық процестер
Төмен түсетін ауаның қысылуынан туындайтын жылу, қысқы құбылыстарға, мысалы, Батыс Солтүстік Америкадағы чинук немесе Альпідегі фён сияқты желдерге себеп болады.
Heating caused by the compression of descending air is responsible for such winter phenomena as the chinook (as it is known in western North America) or the Föhn (in the Alps).
Күннің ішінде
Күн фотосферасы гранулалар деп аталатын конвекциялық жасушалардан құралған, олардың диаметрі шамамен 1000 километр болатын аса қыздырылған (5800 °C) плазманың көтерілетін бағаналары. Плазма гранулалар арасындағы тар кеңістіктерде көтеріліп, төмен түскенде салқындайды.
The Sun's photosphere is composed of convection cells called granules, which are rising columns of superheated (5,800 °C) plasma averaging about 1,000 kilometres in diameter. The plasma cools as it rises and descends in the narrow spaces between the granules.