حمل طبيعي (فيزياء)

الحمل الطبيعي (بالإنجليزية: Natural convection)‏ هو تدفق أو حركة سائل مثل الماء أو غاز مثل الهواء، والذي لا تُولَّد حركة السائل فيه بواسطة مصدر خارجي (مثل مضخة أو مروحة أو جهاز شفط، إلى ما هنالك) بل نتيجةً لكون أحد أجزاء السائل أثقل من بقية الأجزاء. القوة المحركة للحمل الطبيعي هي قوى الجاذبية. على سبيل المثال: عند وجود طبقة من الهواء البارد الكثيف فوق طبقة أسخن وأقل كثافة، تسحب قوى الجاذبية الطبقة العلوية الأكثر كثافة بشكل أكبر فتهبط نحو الأسفل، بينما تصعد الطبقة الأسخن والأقل كثافة لتحل مكانها. يولد ذلك تيارًا دوارًا هو تيار الحمل. نظرًا إلى اعتماده على الجاذبية الأرضية، لا يوجد حمل في بيئات السقوط الحر (العطالية)، مثل التي توجد في محطات الفضاء الدولية. يمكن أن يحدث الحمل الطبيعي عندما توجد منطقة ساخنة وأخرى باردة في الماء أو الهواء، لأن كثافة كلٍ من الماء والهواء تنخفض عند تسخينهما. ولكنه يحدث في المحيطات (على سبيل المثال) بسبب كون الماء المالح أثقل من الماء العذب، فتسبب طبقة الماء المالح فوق طبقة الماء الأقل ملوحة حدوث الحمل. حاز الحمل الطبيعي على اهتمام العلماء كثيرًا بسبب وجوده في كل من الطبيعة والتطبيقات الهندسية. في الطبيعة، تُعد خلايا الحمل المتشكلة من الهواء الصاعد فوق أرض أو ماء مُسخنَين بواسطة أشعة الشمس السمة الرئيسية لجميع أنظمة الطقس. يُشاهد الحمل أيضًا في عمود الهواء الساخن المتصاعد من النار، وفي حركة الصفائح التكتونية وفي تيارات المحيط (الدورة الحرارية الملحية) وتشكل رياح البحر (حيث يتأثر الحمل الصاعد أيضًا بقوى كوريوليس). يُشاهد الحمل في التطبيقات الهندسية بشكل شائع في تشكل البنى الدقيقة أثناء تبريد المعادن المُذابة، وفي تدفق السائل حول زعانف تبديد الحرارة، والبرك الشمسية. من تطبيقات الحمل الطبيعي الصناعية الشائعة كثيرًا تبريد الهواء الحر من دون مراوح: يحدث في نطاقات صغيرة (شرائح الحاسوب) أو في المعدات كبيرة الحجم.