对流

流体中的电流是对流。更具体地说，流体——液体、气体和流体——经历运动对流．对流在热传递中起着重要作用。在流体中，如果发生布朗运动，流体中的质量运动和流体中包含的热量都以随机的方式发生。然而，在平流过程中，流体中产生了较大的运动，不仅移动了它的质量，还移动了它所含的能量。对流是指通过扩散和平流运动来传递质量和热量。热是能量转移从一个身体到另一个身体。热是流体中对流的原因之一，因为流体运动是由发生在流体中的能量传递引起并继续进行的。

液体受热时膨胀。如果流体的一部分比另一部分更冷，那么它的密度就更大，它就会下沉到流体中。然而，相反的情况发生在被加热到能量状态大于周围部分的流体的一部分。因此，它获得浮力并上升，因为重力导致流体中密度较大的部分下沉。这种效应被称为对流。对流流允许流体进行对流换热。对流是这是自然界中非常常见的现象。对流在水中，在大气中，以及在地幔:地球的地幔．它就像火上上升的暖空气，或者从一锅加热的水或汤中上升的蒸汽。这些熟悉的例子是非常本地化的;然而，在大气中，同样的原理在更大范围内起作用。

地球表面被太阳能加热。然而，照射到地球上的阳光并不是均匀的。云层阻挡了部分太阳能;它会撞击明亮的表面，比如冰盖然后被反射，或者到达黑暗区域被吸收，所以地球表面的热量是非常不均匀的。撞击地球的能量会以辐射能的形式转移到大气中。地面、树、草、水或其他表面辐射能量，但非常不均匀，所以这些表面上的空气被加热不均匀。局部对流结合在大气中形成更大的对流，覆盖范围越来越大。其结果就是风或其他大气现象。当被加热的空气上升时，其较轻的密度导致空气上升的表面压力较低，低于周围较冷的压力。密度较大的空气随后进入，填充较低的压力区域，现在就像真空一样。较热的空气也会取代上方较冷的空气，因此当较热的空气上升时，较冷的空气下沉，促进对流和热量传递。

非常局部的对流可见沙漠地区是尘暴。这些都是热对流由上升的热空气组成的气流已经开始旋转，就像一个微型龙卷风。所有的大天气现象，如雷暴，气旋，飓风，最终全球大气环流都是由对流锻造而成的。一个对流室是交替加热和冷却的单一空气区域。它的对流可以引起横向运动，引起微风、风和其他天气现象。

海洋受到这个变量的影响太阳辐射分布他们接受。热带水域接受大量的阳光直射。它们在开阔的海洋中变暖，在夏季变得相当温暖，特别是在相对较浅的地区，如墨西哥湾。然后，温水流向极地地区，冷水流向热带地区，以填补温水形成的低压区。然而，对流也可以在没有热量参与的情况下发生。例如，会议现在这不是由于热量，而是由于气团所含水蒸气量的变化而引起的运动。

浮力可以由物质密度的变化引起，而不是由加热引起的。例如，海洋洋流可以由海平面的变化引起海洋盐度水。洋流是由海水盐度的不同所驱动的。生理盐水的差异温盐对流．温暖的盐水和盐度较低的冷水在密度上的差异使得密度较高的盐水下沉，带出密度较低的冷水。与此同时，热量被传递和运输。

自由对流是自然的热对流在自然界中发现的。它不同于强制热对流。在强制对流中，热传递不是由于自然浮力。相反，它是通过人工手段插入的流体运动的结果。风扇、泵、对流炉和其他形式的循环热空气或流体导致系统不平衡。

由此产生的不平衡通过强制对流应用于各种任务。地核在巨大的压力下被加热。它的部分热量来自放射性衰变。地核的运动通常是对流。外核有密集的金属，主要是镍和铁，它们是地球磁场的一部分。当它们在巨大的压力下以流体的方式运动时，它们会释放出电流，从而产生磁场。

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参见:云反馈；飓风及台风；阳光;天气。

参考书目。e·m·阿吉、t·阿赛主编。，云动力学(Springer-Verlag, 1982);Adrian Bejan，对流传热(John Wiley & Sons, 2004);B.M. Boubnov和G.S. Golitsyn，旋转流体中的对流(Springer-Verlag, 1995);K.A.伊曼纽尔，大气对流(牛津大学出版社，1994);C.F. Kennel，对流和次风暴:磁层现象学范式(牛津大学出版社，1996)。

Andrew J. Waskey Dalton州立大学

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