Senda inn spurningu
Sólin Sólin Rís 05:19 • sest 21:35 í Reykjavík
Tunglið Tunglið Rís 25:18 • Sest 04:56 í Reykjavík
Flóð Flóð Árdegis: 07:07 • Síðdegis: 19:24 í Reykjavík
Fjaran Fjara Árdegis: 01:08 • Síðdegis: 13:14 í Reykjavík
Visit the English version

Flokkun:

Náttúruvísindi og verkfræði Jarðvísindi

Hvað getur þú sagt mér um iðustrauma?

Sigurður Steinþórsson

Þegar vökvi streymir fer það eftir eiginleikum hans (til dæmis seigju) og hraða streymisins hvernig efnið hegðar sér: lagstreymi heitir það þegar efnið streymir hægt og án ólgu, en iðustreymi þegar hraðinn fer yfir ákveðin mörk og hvirflar myndast. Þetta er sýnt á myndinn hér til hægri og lýsir hinni eðlisfræðilegu skilgreiningu á fyrirbærinu.

Þegar rætt er um jarðmöttulinn vísa „iðustraumar“ fremur til efnishreyfingar í möttlinum (e. convective currents) en hinnar ströngu eðlisfræðilegu skilgreiningar (sjá mynd hér fyrir neðan). Heitir reitir nefnast staðir á yfirborði jarðar þar sem eldvirkni er meiri en annars staðar. Menn hugsa sér að undir reitum þessum, en Ísland er einn þeirra og Hawaii annar, rísi möttulefni af mörg hundruð km dýpi í sívölum stróki. Það heita möttulstrókar, en kenningin um þá kom fram árið 1970.

Iðustreymi myndast í lagstreymandi vatni þegar hraðinn eykst kringum hindrun.

Aflvaki jarðskorpuhreyfinga er annars vegar sá varmi sem myndast í iðrum jarðar við klofnun geislavirkra efna, hins vegar varmi sem stafar frá jarðkjarnanum. Varminn streymir til yfirborðsins. Þegar jafnmikill hiti tapast við yfirborðið og myndast hið innra ríkir jafnvægi. Berg er lélegur varmaleiðari, en hitamyndun í jörðinni meiri en svo að geislun og leiðni nægi til að losna við varmann. Þess vegna hefur hitastig jarðmöttulsins náð því marki að iðustraumar taka við og bera varmann til yfirborðsins. Þessi hreyfing efnisins í jarðmöttlinum er orsök jarðskorpuhreyfinga og eldvirkni.



Til hægri: þrívíddarmynd af iðugöndlum (e. coonvection cells) í jarðmöttlinum eins og menn hugsuðu sér þá fyrir 1970. Efni streymir upp milli sívalninganna – þar myndast rekhryggir; hafsbotnsskorpan berst síðan til beggja átta en sekkur loks niður í möttulinn aftur á niðurstreymisbeltum. (Sjá einnig mynd hér fyrir neðan)
Til vinstri: (b) sýnir möttulstróka, (c) iðugöndla, (d) flekahreyfingar sem snúning um pól (P).

En hvernig verður slík iðuhreyfing? Það er alkunna að saltlög í jörðu, sem eru léttari en bergið ofan á, stíga upp í gegnum það og mynda svonefnda saltstöpla. Sömuleiðis má ef til vill draga lærdóm af hegðun andrúmsloftsins, þótt um ólík efni sé að ræða. Á sólríkum degi hitna neðstu loftlögin vegna endurgeislunar frá jarðaryfirborði uns þau verða léttari en kaldari lög ofan við, og þyngdarójafnvægi skapast. Létta loftið rís í strókum gegnum kalda lagið, þenst út, kólnar og myndar háreist bólstraský.

Jarðmöttullinn virðist haga sér á svipaðan hátt. Í möttulstrókum rís heitt og tiltölulega létt möttulefni, og þegar þrýstingnum léttir ofarlega í stróknum bráðnar hluti efnisins og myndar basaltkviku.



Líkan Arthurs Holmes (Principles of Physical Geology, 1944) af landreki, myndun úthafsskorpu og sökkbelta af völdum iðustrauma í jarðmöttlinum. Efri myndin (A) sýnir meginland áður en það klofnar, neðri myndin nýja hafsbotnsskorpu og fellingafjöll. Holmes var 20 árum á undan samtíð sinni, en fram til 1964 trúðu fæstir Evrópu- og Ameríkumenn kenningu Wegeners um landrek.

Ofan á hinum kvika möttli flýtur jarðskorpan líkt og ís á vatni. Hreyfingar hennar á hverjum stað ráðast af eiginleikum hennar sjálfrar, sambandi hvers skorpufleka við flekana umhverfis og iðustraumana undir. Menn hallast nú fremur að því að iðugöndlar sem slíkir myndist ekki í möttlinum, heldur rísi efnið um hina staðbundnu möttulstróka. Þar sem flekarnir gliðna hver frá öðrum á rekhryggjum veldur þrýstiléttir bráðnun í möttlinum undir og sú basaltbráð sem þannig verður til fyllir upp í gjána sem ella hefði myndast milli flekanna. (Hér á landi er gliðnunin 2 cm á ári.)

Áður töldu menn miðhafshryggi myndast þar sem möttulefni rís á mótum tveggja iðugöndla, skorpuflekarnir bærust síðan út frá hryggnum hvor á sínum göndli og eyddust loks undir djúpálum á niðurstreymishlið göndulsins. Gegn þessu mælir sú mjög svo mikilvæga staðreynd að segulræmur á hafsbotnunum eru ævilega samhverfar um hryggina, sem sannar að þeir hreyfast sjálfir. Þeir berast fram og aftur eftir því hvaða mótstöðu hvor fleki mætir.

Þessi staðreynd er mikilvæg í jarðfræði Íslands. Hún sýnir líka, að hryggjakerfi jarðarinnar er ekki spegilmynd iðugöndla í möttlinum; þvert á móti knýr uppstreymi efnis í möttulstrókum allt hryggja- og flekakerfið sem hreyfist um jarðkúluna eftir leiðum hinnar minnstu mótstöðu, en sökkvandi skorpa togar í flekana á niðurstreymisbeltum.

Frekari fróðleikur á Vísindavefnum:

Myndir:
  • Mynd af vatni: Turbulence á Wikipedia. Sótt 15. 1. 2009
  • Teikningar af iðugöndlum: Náttúra Íslands, 2. útg. 1981.
  • Líkan af landreki: Principles of Physical Geology, 1944.

Höfundur

Sigurður Steinþórsson

Sigurður Steinþórsson

prófessor emeritus

Útgáfudagur

21.1.2009

Spyrjandi

Matthías Daðason
Esther Þorvaldsdóttir
Kristinn Hróbjartsson

Efnisorð

Tilvísun

Sigurður Steinþórsson. „Hvað getur þú sagt mér um iðustrauma? “ Vísindavefurinn, 21. janúar 2009. Sótt 25. apríl 2024. http://visindavefur.is/svar.php?id=29146.

Sigurður Steinþórsson. (2009, 21. janúar). Hvað getur þú sagt mér um iðustrauma? Vísindavefurinn. Sótt af http://visindavefur.is/svar.php?id=29146

Sigurður Steinþórsson. „Hvað getur þú sagt mér um iðustrauma? “ Vísindavefurinn. 21. jan. 2009. Vefsíða. 25. apr. 2024. <http://visindavefur.is/svar.php?id=29146>.

Chicago | APA | MLA

Þessi síða notar vafrakökur Nánari upplýsingar

Ég samþykki
Spyrja

Sendu inn spurningu LeiðbeiningarTil baka

Hér getur þú sent okkur nýjar spurningar um vísindaleg efni.

Hafðu spurninguna stutta og hnitmiðaða og sendu aðeins eina í einu. Einlægar og vandaðar spurningar um mikilvæg efni eru líklegastar til að kalla fram vönduð og greið svör. Ekki er víst að tími vinnist til að svara öllum spurningum.

Persónulegar upplýsingar um spyrjendur eru eingöngu notaðar í starfsemi vefsins, til dæmis til að svör verði við hæfi spyrjenda. Spurningum er ekki sinnt ef spyrjandi villir á sér heimildir eða segir ekki nægileg deili á sér.

Spurningum sem eru ekki á verksviði vefsins er eytt.

Að öðru leyti er hægt að spyrja Vísindavefinn um allt milli himins og jarðar!

=

Senda grein til vinar

=

Hvað getur þú sagt mér um iðustrauma?
Þegar vökvi streymir fer það eftir eiginleikum hans (til dæmis seigju) og hraða streymisins hvernig efnið hegðar sér: lagstreymi heitir það þegar efnið streymir hægt og án ólgu, en iðustreymi þegar hraðinn fer yfir ákveðin mörk og hvirflar myndast. Þetta er sýnt á myndinn hér til hægri og lýsir hinni eðlisfræðilegu skilgreiningu á fyrirbærinu.

Þegar rætt er um jarðmöttulinn vísa „iðustraumar“ fremur til efnishreyfingar í möttlinum (e. convective currents) en hinnar ströngu eðlisfræðilegu skilgreiningar (sjá mynd hér fyrir neðan). Heitir reitir nefnast staðir á yfirborði jarðar þar sem eldvirkni er meiri en annars staðar. Menn hugsa sér að undir reitum þessum, en Ísland er einn þeirra og Hawaii annar, rísi möttulefni af mörg hundruð km dýpi í sívölum stróki. Það heita möttulstrókar, en kenningin um þá kom fram árið 1970.

Iðustreymi myndast í lagstreymandi vatni þegar hraðinn eykst kringum hindrun.

Aflvaki jarðskorpuhreyfinga er annars vegar sá varmi sem myndast í iðrum jarðar við klofnun geislavirkra efna, hins vegar varmi sem stafar frá jarðkjarnanum. Varminn streymir til yfirborðsins. Þegar jafnmikill hiti tapast við yfirborðið og myndast hið innra ríkir jafnvægi. Berg er lélegur varmaleiðari, en hitamyndun í jörðinni meiri en svo að geislun og leiðni nægi til að losna við varmann. Þess vegna hefur hitastig jarðmöttulsins náð því marki að iðustraumar taka við og bera varmann til yfirborðsins. Þessi hreyfing efnisins í jarðmöttlinum er orsök jarðskorpuhreyfinga og eldvirkni.



Til hægri: þrívíddarmynd af iðugöndlum (e. coonvection cells) í jarðmöttlinum eins og menn hugsuðu sér þá fyrir 1970. Efni streymir upp milli sívalninganna – þar myndast rekhryggir; hafsbotnsskorpan berst síðan til beggja átta en sekkur loks niður í möttulinn aftur á niðurstreymisbeltum. (Sjá einnig mynd hér fyrir neðan)
Til vinstri: (b) sýnir möttulstróka, (c) iðugöndla, (d) flekahreyfingar sem snúning um pól (P).

En hvernig verður slík iðuhreyfing? Það er alkunna að saltlög í jörðu, sem eru léttari en bergið ofan á, stíga upp í gegnum það og mynda svonefnda saltstöpla. Sömuleiðis má ef til vill draga lærdóm af hegðun andrúmsloftsins, þótt um ólík efni sé að ræða. Á sólríkum degi hitna neðstu loftlögin vegna endurgeislunar frá jarðaryfirborði uns þau verða léttari en kaldari lög ofan við, og þyngdarójafnvægi skapast. Létta loftið rís í strókum gegnum kalda lagið, þenst út, kólnar og myndar háreist bólstraský.

Jarðmöttullinn virðist haga sér á svipaðan hátt. Í möttulstrókum rís heitt og tiltölulega létt möttulefni, og þegar þrýstingnum léttir ofarlega í stróknum bráðnar hluti efnisins og myndar basaltkviku.



Líkan Arthurs Holmes (Principles of Physical Geology, 1944) af landreki, myndun úthafsskorpu og sökkbelta af völdum iðustrauma í jarðmöttlinum. Efri myndin (A) sýnir meginland áður en það klofnar, neðri myndin nýja hafsbotnsskorpu og fellingafjöll. Holmes var 20 árum á undan samtíð sinni, en fram til 1964 trúðu fæstir Evrópu- og Ameríkumenn kenningu Wegeners um landrek.

Ofan á hinum kvika möttli flýtur jarðskorpan líkt og ís á vatni. Hreyfingar hennar á hverjum stað ráðast af eiginleikum hennar sjálfrar, sambandi hvers skorpufleka við flekana umhverfis og iðustraumana undir. Menn hallast nú fremur að því að iðugöndlar sem slíkir myndist ekki í möttlinum, heldur rísi efnið um hina staðbundnu möttulstróka. Þar sem flekarnir gliðna hver frá öðrum á rekhryggjum veldur þrýstiléttir bráðnun í möttlinum undir og sú basaltbráð sem þannig verður til fyllir upp í gjána sem ella hefði myndast milli flekanna. (Hér á landi er gliðnunin 2 cm á ári.)

Áður töldu menn miðhafshryggi myndast þar sem möttulefni rís á mótum tveggja iðugöndla, skorpuflekarnir bærust síðan út frá hryggnum hvor á sínum göndli og eyddust loks undir djúpálum á niðurstreymishlið göndulsins. Gegn þessu mælir sú mjög svo mikilvæga staðreynd að segulræmur á hafsbotnunum eru ævilega samhverfar um hryggina, sem sannar að þeir hreyfast sjálfir. Þeir berast fram og aftur eftir því hvaða mótstöðu hvor fleki mætir.

Þessi staðreynd er mikilvæg í jarðfræði Íslands. Hún sýnir líka, að hryggjakerfi jarðarinnar er ekki spegilmynd iðugöndla í möttlinum; þvert á móti knýr uppstreymi efnis í möttulstrókum allt hryggja- og flekakerfið sem hreyfist um jarðkúluna eftir leiðum hinnar minnstu mótstöðu, en sökkvandi skorpa togar í flekana á niðurstreymisbeltum.

Frekari fróðleikur á Vísindavefnum:

Myndir:
  • Mynd af vatni: Turbulence á Wikipedia. Sótt 15. 1. 2009
  • Teikningar af iðugöndlum: Náttúra Íslands, 2. útg. 1981.
  • Líkan af landreki: Principles of Physical Geology, 1944.
...