Hast Du Dich schon einmal gefragt, wieso ein Raum gleichmäßig durch eine Heizung erwärmt werden kann? Der Grund dafür liegt nämlich in der Konvektion und den Konvektionsströmungen, die damit einhergehen.
Die Konvektion ist bei der Wärmeübertragung von großer Bedeutung. Sie erklärt aber auch plattentektonische Prozesse durch die Mantelkonvektion. Konvektion spielt in mehreren Bereichen, wie Geographie, Physik oder Geologie eine große Rolle und sogar auf der Sonne gibt es Konvektionszonen.
Was versteht man aber genau unter einer Konvektion? Wie kommt es dazu und was hat die Konvektion mit Wolken zu tun?
Konvektion Geographie
Die Konvektion ist ein wichtiger Prozess, der sowohl in der Physik, Geographie, Geologie und weiteren Bereichen vorkommt. Allein in der Geographie gibt es verschiedenen Arten der Konvektion, darunter gehören unter anderem:
Konvektion Definition
Die Konvektion hat, je nach Bereich, eine andere Definition. Allgemein lässt sich dieser Prozess aber wie folgt definieren:
Unter Konvektion versteht man den Transport eines Mediums, wie Luft oder Wasser, durch Strömungen.
Die Strömungen werden zum Beispiel durch Unterschiede in der Temperatur oder der Luftfeuchtigkeit hervorgerufen.
Wie die Konvektion zustande kommt, erfährst Du in den nächsten Kapiteln.
In der Klimatologie, also der Wissenschaft des Klimas, wird die Konvektion als Transport von Luftmassen aufgrund von Temperaturunterschieden in der Atmosphäre definiert. Die Mantelkonvektion beschreibt die Konvektion im Erdmantel. Die Bewegung von Wassermassen wird in der Ozeanographie, den Meereswissenschaften, als Konvektion verstanden.
Konvektion einfach erklärt
Konvektion resultiert aus einem Ungleichgewicht, das durch Konvektionsströme ausgeglichen werden muss. Das Ungleichgewicht kann zum Beispiel durch Temperatur-, Dichte- oder Druckunterschiede entstehen.
Herrscht etwa ein Ungleichgewicht in der Atmosphäre, weil sich Luft unmittelbar an der Erdoberfläche erwärmt, steigt die Luft nach oben, um den Temperaturunterschied auszugleichen. Oben angekommen wird die kalte Luft verdrängt und sinkt ab, wo sie sich wieder erwärmt. Dadurch entsteht der Kreislauf, der Konvektion genannt wird.
Konvektion ist nicht nur auf Luft oder ein gasförmiges Transportmaterial beschränkt. Bei dem Transportmedium, wie Transportmaterial auch genannt werden kann, kann es sich auch um ein flüssiges Material handeln.
Du interessierst Dich für Hoch- und Tiefdruckgebiete? Dann schau bei der passenden Erklärung dazu vorbei, um mehr über dieses Thema zu lernen.
Konvektionsströme
Die Strömungen, die zur Konvektion führen, nennt man Konvektionsströme. Sie sorgen dafür, dass sich das Medium fortbewegen kann. Der Grund für solche Strömungen sind Unterschiede in Temperatur oder Dichte, es herrscht ein Ungleichgewicht.
Im Erdmantel herrscht ein Ungleichgewicht zwischen dem oberem und unterem Erdmantel, da unterschiedliche Temperaturen herrschen. Durch Konvektionsströmungen wird das Ungleichgewicht ausgeglichen.
Konvektion Beispiele
Die Konvektion ist auf verschiedene Bereiche anzuwenden und findet sowohl im Erdinnern als auch in der Atmosphäre statt. Sogar im Weltall, im Innern der Sonne, gibt es Konvektionsströme.
Konvektion Wärmeübertragung
In der Physik gibt es verschiedene Arten zur Wärmeübertragung. Eine davon ist die Wärmekonvektion. Dabei wird Wärme durch Flüssigkeiten transportiert. Man unterscheidet hierbei zwischen der gezwungenen und der natürlichen Konvektion.
Bei der gezwungenen Konvektion handelt es sich um eine Konvektion, die zum Beispiel durch eine Pumpe angetrieben wird.
Im Gegensatz dazu steht die natürliche Konvektion, die durch natürliche Prozesse entsteht.
Ein Beispiel für eine Wärmekonvektion ist Deine Heizung. Der Heizkörper sorgt dafür, dass sich die Luft in der Umgebung erwärmt. Die Temperaturunterschiede führen dazu, dass die Luft nach oben steigt, abkühlt und wieder absinkt. Dadurch verteilt sich die Temperatur gleichmäßig im Raum.
Mehr über Wärmeübertragung und Wärmekonvektion kannst Du in den passenden Erklärungen erfahren.
Mantelkonvektion
Im Erdinnern, genauer gesagt im Erdmantel, kommt es zur Mantelkonvektion. Diese Form von Konvektion ist unter anderem der Ursprung der Plattentektonik.
Als Mantelkonvektion wird der Prozess bezeichnet, bei dem Wärme von dem Erdkern an den oberen Erdmantel übertragen wird.
Das bedeutet, dass der untere Erdmantel durch den heißen Erdkern aufgeheizt wird. Dadurch bewegt sich das flüssige Mantelmaterial in Richtung des oberen Erdmantels. Das kühle Material aus dem oberen Erdmantel sinkt dann nach unten zum unteren Erdmantel ab, wo es durch den Erdkern erwärmt wird und wieder nach oben steigen kann. Dadurch entsteht ein Kreislauf.
Die Mantelkonvektion wird mit der Plattentektonik in Verbindung gebracht und konnte zum Beispiel durch die Seismologie genauer erforscht werden. Falls Du mehr darüber lernen möchtest, solltest Du Dir die passende Erklärung zur Mantelkonvektion anschauen.
Konvektion Wolken
Hast Du gewusst, dass Du anhand von Wolken erkennen kannst, wie stark die Konvektion in der Atmosphäre ist? Diese Wolken nennt man konvektive Wolken.
Es gibt verschiedene Wolkenarten. Zu den konvektiven Wolken gehören Cumuluswolken. Sie werden auch aufgrund ihres Aussehens Haufenwolken genannt. Cumuluswolken haben eine hohe Dichte und einen hohen Wassergehalt. In der folgenden Abbildung siehst Du Cumuluswolken.
Abb. 1 - Cumuluswolken
Gewitterwolken, auch Cumulonimben genannt, zeigen eine starke und schnelle Konvektion an. Sie sind noch dichter als Cumuluswolken und haben einen höheren Wassergehalt. Sie können bis zu 10 Kilometer groß werden.
Du kannst Dir also merken: Je stärker die Konvektion in der Atmosphäre, desto dichter und größer sind die Wolken.
In der Erklärung zu Wolken kannst Du mehr über die Entstehung und die verschiedenen Arten an Wolken lernen.
Konvektionszone Sonne
Der Aufbau der Erde erfolgt in Schichten, darunter gehört z. B. der Erdkern und der Erdmantel. Die Sonne kann auch in solche Schichten eingeteilt werden. Darunter gehört die Konvektionszone.
Die Konvektionszone der Sonne ist mit dem Erdmantel zu vergleichen. In dieser Zone steigen heiße Sonnengranulen an die Oberfläche der Sonne auf und kühlen ab. Nach der Abkühlung sinken sie wieder ab.
Sonnengranulen sind große Brocken an dem Medium, was sich im Innern der Sonne befindet. Sie steigen in der Konvektionszone auf und nach der Abkühlung wieder ab.
In den Erklärungen zur Sonne und dem Aufbau der Erde kannst Du mehr darüber lernen.
Konvektion – Das Wichtigste
- Unter Konvektion versteht man den Transport eines Mediums durch Strömungen.
- Die Strömungen resultieren aus Temperatur-, Dichte- oder Druckunterschieden. Es herrscht also ein Ungleichgewicht, dass ausgeglichen werden muss.
- Konvektion findet in verschiedenen Bereichen seine Verwendung, dazu gehören: Geographie, Klimatologie, Physik und andere Bereiche.
- Strömungen, die mit einer Konvektion zusammenhängen, nennt man Konvektionsströmungen.
- Beispiele für die Konvektionen sind: die Mantelkonvektion, die Konvektion von Wolken, die Konvektionszone der Sonne und die Wärmeübertragung durch Wärmekonvektion.
Nachweise
- wetter.de: Konvektion. (12.11.2022)
- spektrum.de: Konvektion. (12.11.2022)
- geo.de: Aufbau der Sonne. (11.12.2022)
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