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Rayleigh-Zahl

 
     
  beschreibt das Einsetzen von Konvektionsströmen im Erdinnern. Damit Konvektion einsetzen kann, z.B. in der Form eines Plumes, muss sich die Auftriebskraft eines Volumens gegen die viskose Reibungskraft und die Abführung der Wärme aus diesem Volumen durchsetzen können. Durch die Abführung von Wärme wird die Auftriebskraft verringert. Zur Charakterisierung dieses Verhaltens wird der Quotient aus der Auftriebskraft und des Produktes aus der dynamischen Viskosität und der Temperaturleitfähigkeit gebildet, die sogenannte Rayleigh-Zahl:

Rayleigh-Zahlmit g=Schwerebeschleunigung, ρ=Dichte, α=thermischer Ausdehnungskoeffizient, ΔT=Temperaturdifferenz des Volumens gegenüber der Umgebung, L3=Grösse des Volumens, η=dynamische Viskosität, κ=Temperaturleitfähigkeit. Experimente zeigen, dass zur Erzeugung von Konvektionsbewegungen Ra > 3·103 sein muss. Bei Ra-Werten von 105 bis 106 nimmt die konvektierende Flüssigkeit die Form zweidimensionaler Walzen an. Auch bei der Betrachtung von Grundwasserströmungen in porösen Medien findet die Rayleigh-Zahl (mit etwas anderen Parametern) Anwendung (Konvektion).
 
 

 

 

 
 
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