موضوع مقاله: سلول همرفتی | مخاطب: عمومی | لحن: دانشنامه‌ای | ساختار: عنوان، مقدمه، 3 بخش، جمع‌بندی | مقاله: | # سلول همرفتی | مقدمه: در دینامیک سیالات، سلول هَمرَفتی پدیده‌ای است که زمانی رخ می‌دهد که اختلاف چگالی در یک توده مایع یا گاز وجود داشته باشد. | ## بخش 1: سلول همرفتی | این اختلاف چگالی باعث شکل‌گیری همرفتهای صعودی و/یا نزولی می‌شود که ویژگی‌های اصلی یک سلول همرفتی هستند. وقتی حجمی از مایع گرم شود، منبسط شده و چگالی آن کاهش می‌یابد و بنابراین نسبت به مایع اطراف شناورتر می‌شود. بخش سردتر و چگال‌تر مایع به پایین حرکت می‌کند و زیر مایع گرم‌تر و کم‌چگال‌تر قرار می‌گیرد و این امر باعث صعود مایع گرم می‌شود. این حرکت همرفت نامیده می‌شود و توده متحرک مایع به‌عنوان یک سلول همرفتی شناخته می‌شود. این نوع خاص از همرفت، که در آن یک لایه افقی مایع از زیر گرم می‌شود، به همرفت ریلی–بنارد معروف است. همرفت معمولاً نیازمند یک میدان گرانشی است، اما در آزمایش‌های میکروگرانش، همرفت حرارتی بدون اثرات گرانشی نیز مشاهده شده است.Yu. سیالات به‌طور کلی به‌عنوان موادی شناخته می‌شوند که خاصیت دینامیک سیالات را نشان می‌دهند؛ اما این رفتار منحصر به مایعات نیست. ویژگی‌های سیالیت همچنین در گازها و حتی جامدات ذره‌ای (مانند شن، سنگریزه و اشیای بزرگ‌تر در سنگ‌لغزش) قابل مشاهده است. هوا هنگام حرکت در سطح زمین گرما جذب کرده، چگالی خود را کاهش داده و به سمت جو بالا می‌رود. | ## بخش 2: سلول همرفتی | در جو، که فشار هوا پایین‌تر است، نمی‌تواند به اندازه ارتفاع پایین‌تر مایع نگه دارد، بنابراین هوای مرطوب خود را آزاد کرده و باران تولید می‌کند. در این فرایند، هوای گرم خنک می‌شود؛ چگالی آن افزایش می‌یابد و به سمت زمین سقوط می‌کند و چرخه تکرار می‌شود. سلول‌های همرفتی می‌توانند در هر مایعی شکل بگیرند، از جمله جو زمین (جایی که به آنها سلول هادلی گفته می‌شود)، آب جوشان، سوپ (جایی که سلول‌ها را می‌توان با ذراتی که حمل می‌کنند، مانند دانه‌های برنج، شناسایی کرد)، اقیانوس یا سطح خورشید. فرایند یک توده صعودی سیال معمولاً زمانی گرمای خود را از دست می‌دهد که با سطحی سرد مواجه شود، با مایع سردتر از طریق تبادل مستقیم تبادل گرما کند یا، در مثال جو زمین، زمانی که گرما تابش می‌کند. در فاصله‌ای، نیروی نزولی آن بر نیروی صعودی زیرین غلبه کرده و سیال شروع به پایین آمدن می‌کند. هوای گرم چگالی کمتری نسبت به هوای سرد دارد، بنابراین هوای گرم در هوای سردتر بالا می‌رود، مشابه بالون هوای گرم. ابرها زمانی شکل می‌گیرند که هوای نسبتاً گرم‌تر حامل رطوبت در هوای سردتر بالا می‌رود. هنگامی که هوای مرطوب بالا می‌رود، خنک می‌شود و باعث می‌شود مقداری از بخار آب در بسته هوای صعودی میعان کند. وقتی رطوبت میعان می‌یابد، انرژی‌ای آزاد می‌شود که به گرمای نهان تبخیر معروف است و باعث می‌شود بسته هوای صعودکننده نسبت به هوای اطراف خود کمتر خنک شود، و صعود ابر ادامه پیدا می‌کند. | ## بخش 3: سلول همرفتی | اگر ناپایداری کافی در جو وجود داشته باشد، این فرایند آنقدر ادامه می‌یابد که ابر کومه‌ای بارا (کومولونیمبوس) شکل بگیرد، که از رعد و برق و آذرخش پشتیبانی می‌کند. به‌طور کلی، رعد و برق به سه شرط برای شکل‌گیری نیاز دارد: رطوبت، یک توده هوای ناپایدار و یک نیروی بالا برنده (گرما). تمامی رعدوبرق‌ها، بدون توجه به نوعشان، سه مرحله را طی می‌کنند: «مرحله رشد»، «مرحله بلوغ» و «مرحله فرسایش». بسته به شرایط جوی موجود، این سه مرحله به‌طور متوسط در مدت ۳۰ دقیقه کامل می‌شوند. فرآیندهای بی‌دررو گرمای ناشی از فشرده شدن هوای نزولی مسئول پدیده‌های زمستانی نظیر باد شینوک (در آمریکای شمالی غربی) یا گرم‌باد (در آلپ) است. این فیلم گرانش خورشیدی را نشان می‌دهد که نتیجه حرکت‌های همرفتی حباب‌های گاز داغی است که از درون خورشید بالا می‌آیند. وقتی این حباب‌ها به سطح می‌رسند، گاز سرد شده و در فضاهای تاریک میان سلول‌های روشن پایین می‌رود. در این فضاهای میان‌دانه‌ای، نقاط روشن کوچک و ساختارهای کشیده روشن‌تر نیز دیده می‌شوند. | ## جمع‌بندی | درون خورشید نورسپهر خورشید از سلول‌های همرفتی به نام «دانه خورشیدی» تشکیل شده است که ستون‌های صعودی پلاسمای فوق‌گرم (۵٬۸۰۰ درجه سانتی‌گراد) هستند که به‌طور میانگین ۱٬۰۰۰ کیلومتر قطر دارند.