重力与对流：自然与强迫对流在大气与海洋中的传热机制
没有重力就不会有大的对流对流
流体（气体或液体）通过其各部分的宏观流动传递热量的过程。由于流体的导热系数很小，通过热传导传递的热量很少，对流是流体的主要传热方式。对流可分为自然对流和强制对流。流体内的温度梯度将导致密度梯度。如果低密度流体在底部，高密度流体在顶部，则在重力作用下会产生自然对流。冬季室内供暖依靠室内空气的自然对流来传递热量。自然对流也存在于大气和海洋中。它是通过外部作用使流体循环流动，从而传递热量的强制对流。
大气对流
大气中的大量空气在热或功率的影响下垂直向上运动。一方面，大气对流可以在大气下层和上层之间产生热量、动量和水蒸气的交换。另一方面，对流引起的水蒸气凝结可能会产生降水。热影响下的大气对流主要是指在层结不稳定的大气中，一团空气的密度小于周围空气的密度，因此它所受到的浮力大于重力，因而是在阿基米德浮力作用下形成的净上升运动。夏季常见的积雨云形成的小范围、短期、突发性降水，往往是大气对流在热量影响下引起的。动力影响下的大气对流主要是指在气流水平辐合或地形存在的条件下形成的向上运动。大气中大范围的降水往往是由锋面及伴生气流的水平辐合抬升造成的，而靠近山区的固定区域降水则往往是地形强制抬升造成的。一些特殊地形（如喇叭形地形）形成的大气对流，具有地形抬升和地形引起气流水平汇聚的作用。
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一方面，热力和动力作用可以形成大气对流；另一方面，大气对流会影响大气的热结构和动力结构。这就是大气对流的反馈效应。这种反馈效应在大气所在的热带地区尤为重要。大气对流形成的水蒸气的凝结和加热往往是该地区大规模大气运动的重要能源。
对流层
它位于大气层的最底层，集中了约75%的大气质量和90%以上的水蒸气质量。其下界与地面相连，上界高度随地理纬度和季节而变化。低纬度地区平均海拔17-18公里，中纬度地区平均海拔10-12公里，极地地区平均海拔8-9公里；夏季高于冬季。
在对流层中，温度随着高度的增加而降低。平均海拔每升高100米，气温下降约0.65°C。由于受地表影响较大，气象要素（温度、湿度等）水平分布不均匀。空气有规律的垂直运动和无规律的湍流混合都相当强烈。水蒸气、灰尘、热量在上下层交换、混合。由于90%以上的水汽集中在对流层，因此云、雾、雨、雪等许多天气现象都发生在对流层。
对流层距地面1～2公里的层，受地面波动、干湿、冷暖影响较大，称为摩擦层（或大气边界层）。摩擦层以上的区域受地面条件影响较小，称为自由大气。对流层与其上方的平流层之间有一个过渡层，称为对流层顶，厚约几百米至2公里。对流层顶附近的温度变化幅度随着海拔的升高而突然变化，或者随着海拔的升高，温度降低幅度变小，或者随着海拔的升高，温度保持不变，或者随着海拔的升高，温度略有升高。对垂直运动有很强的阻挡作用。
地幔对流理论
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解释地球内部物质运动并解释地壳或岩石圈运动机制的假说。据信地幔中存在物质的对流循环。在地幔加热中心，物质变轻并缓慢上升，形成上升流。当到达软流圈顶部时，变为反向平流。经过一定距离后，平流与另一股相反的平流相遇，成为下降流，然后在深处相互远离。到上升流底部的平流与上升流互补，从而形成环形对流。流体的上部平流带动岩石圈板块进行大规模的缓慢水平运动。大洋中脊在上升流点形成，俯冲和大陆碰撞发生在下降流点。
1928年，英国地质学家A.霍姆斯认为，地壳在上升流点破裂，形成新的洋底，地壳在对流下降点挤压形成山脉。 1939年DT 提出，由于岩石导热性差，辐射热的积累导致对流。 20世纪60年代末板块构造学说建立后，普遍认为地幔对流是板块运动的驱动力。
地球岩石圈下方的软流圈含有 10% 的熔体。岩石圈下方的固体地幔由于高温高压而表现得像粘性液体，并且可以流动。地幔由于放射性同位素衰变产生的热量而被加热，密度变小，因此轻物质向上运动，重物质向下运动，以达到最低势能的稳定状态。这就是地幔对流。速度很慢，而且它的上升流是可持续的。几千万到几亿年。
地震波速各向异性的发现以及由此产生的地幔对流引起晶体取向排列的假说有力地支持了地幔对流理论。 J. 在20世纪70年代提出了单轴地幔柱对流模型。对流流体以每年数厘米的速度从地幔底部上升，形成以上涌为轴、外侧下流的圆柱形对流流体。地壳面向上升流的区域是热点。
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