對流單體

在流體動力學領域，對流單體是當液體或氣體體內存在密度差異時發生的現象。這些密度差異導致流體質點上升和/或下降，這是對流單體的關鍵特性。當一定體積的流體被加熱時，它會膨脹並變得不稠密，因此比周圍的流體更有浮力。流體中較冷、較稠密的部分下降到較熱、較不稠密的流體下方，而較熱的流體上升，循環往復，這種運動稱為對流，運動體稱為對流單體。這種特殊類型的對流，即從下方加熱水平流體層，被稱為瑞利-貝納德對流。對流通常需要引力場，但在微重力實驗中，已經觀察到熱對流可以沒有引力效應。

從飛機上望向高積雲。高積雲是由對流活動形成。

發酵 10 日後的 6 加侖桶蜂蜜酒，上面漂浮着肉桂。對流是由酵母釋放二氧化碳引起。

流體被概括為有流動特性的材料，往往指代液體；然而，流動性並不是液體獨有。流體性也同樣存在於氣體甚至顆粒固體（例如沙子、礫石和岩石滑坡過程中的較大物體）中。

對流單體最顯著在雲形成及其能量釋放和傳輸中。當空氣沿着地面移動時，它會吸收熱量、降低密度並向上浮。當它被迫進入氣壓較低的大氣時，它不能像在低海拔地區那樣包含儘可能多的液體，因此其中的水蒸氣將凝結為液體或固體，從而產生降水，在此過程中，暖空氣被冷卻；暖氣團密度增加而下沉，往復循環。

對流單體可以在任何流體中形成，包括地球的大氣層（哈德里環流圈）、沸水、湯（對流單體可以通過它們運輸的顆粒來識別，例如在粥中）、海洋或太陽表面。對流單體的大小很大程度上取決於流體的特性。

地球的對流層

雷暴雲（強對流單體）

雷暴雲的各個階段。

暖空氣的密度低於冷空氣，因此暖空氣在較冷的空氣中上升， 類似於熱氣球。 當攜帶水分的相對溫暖的空氣在較冷的空氣中上升時，就會形成雲。當潮濕的空氣上升時，它會冷卻，導致上升的空氣包中的一些水蒸氣凝結。 當水分凝結時，它會釋放出被稱為汽化潛熱的能量，這使得上升的空氣包比周圍的空氣冷卻得更少， 雲團繼續向上發展。如果大氣中存在足夠的不穩定性，這個過程將持續足夠長的時間以形成積雨雲，從而支持閃電和雷聲。一般來說，雷暴的形成需要三個條件：水分、不穩定的氣團和升力（熱量）。

所有的雷暴，無論何種類型，都經歷三個階段：「發展階段」、「成熟階段」和「消散階段」。 平均而言，雷暴雲有24 km（15 mi）直徑。 根據大氣中的實際條件，這三個階段總共平均需要經歷 30 分鐘。

絕熱過程

由下沉空氣壓縮引起的加熱是造成一些天氣現象的原因，例如奇努克風（在北美西部眾所周知）或焚風 （在阿爾卑斯山）。

中間層

地球大氣層按照溫度垂直遞減率分層，對流層為最底層，中間層則是第三層，其氣溫和對流層一樣也是隨高度遞減，因此在這一層中也同樣存在強烈的對流現象。不過由於缺少水汽，而且空氣稀薄，其對流現象並沒有對流層那麼多種多樣。

太陽光球層動圖（由位於西班牙拉帕爾馬的瑞典1m太陽望遠鏡拍攝）。該影像展示了太陽光球層的米粒現象，該現象由太陽表面較熱的氣體泡發生對流運動而形成。當氣體泡到達太陽外層時，氣體泡降溫並在較暗處重新向下運動。在這些所謂「米粒間通道」，我們可以看到小的亮點和很多延伸的、拉長的亮區結構，這些就是具有強磁場的區域。

太陽內部

太陽的光球層由稱為米粒組織的對流單體組成，它們是上升的過熱柱（5,800°C) 平均直徑約 1,000 公里的等離子體。等離子體在這些米粒體之間的狹窄空間上升和下降時冷卻。