將空氣或水加熱,就會發(fā)生對流。
空氣的對流
溫度差導致氣體及液體的流動
觀察盛在碗里的豆醬湯,可以看到豆醬的顆粒動個不停,水面上無色透明的部分和褐色的部分形成各種圖案。如果液體中存在溫度差,為了讓液體的溫度變得均一,液體內部就會發(fā)生流動,這種現(xiàn)象就稱之為對流。
在日本有些浴缸有加熱的功能。如果在加熱過程中進入浴缸,常常會發(fā)現(xiàn)水溫上面熱下面冷。這是因為在對流過程中,較熱的液體相對較輕,上浮到表面;較冷的液體相對較重,下沉到底部所致。
除了液體,氣體也會發(fā)生對流。和液體一樣,相對較輕的熱空氣會向上升,較重的冷空氣則會向下降。也就是說,包裹著我們的大氣也會發(fā)生對流。大氣的對流現(xiàn)象會形成云,并帶來天氣變化。在地球上,對流現(xiàn)象比較活躍的是地表以上約10km的部分,這部分就是對流層。
大氣中的貝納爾對流
地面將大氣下層的廣大區(qū)間進行均等加熱,導致上下層溫差增大時,會發(fā)生像生物細胞一樣的規(guī)則對流。這種對流稱為貝納爾對流。
貝納爾對流分為開放細胞型和封閉細胞型兩種。開放細胞型對流中,上升氣流發(fā)生于細胞外側,從上面看,形成蜂窩狀的云。相反,封閉細胞型對流中,上升氣流發(fā)生于細胞的中心,從上面看,顆粒狀的云散布其間。一般認為,當上下溫差較大時,發(fā)生開放細胞型貝納爾對流;當上下溫差較小時,發(fā)生封閉細胞型貝納爾對流。時??梢栽跉庀笮l(wèi)星云圖上觀測到貝納爾對流的現(xiàn)象。
開放細胞型和封閉細胞型
(原始圖片由日本氣象廳提供,著者進行修飾)
貝納爾對流(開放細胞型)
貝納爾對流(封閉細胞型)
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