Las corrientes de convección son movimientos provocados por cambios de temperatura en cuerpos líquidos o gaseosos. En tales cuerpos, el material más cálido tiende a subir, desplazando a la materia más fría, que circula en otros lugares; el movimiento continuo creado por este proceso se conoce como celda de convección. Las corrientes de convección son responsables de muchos fenómenos en el mundo natural, aunque a menudo se pasa por alto su importancia. Los océanos, las nubes de tormenta y la corteza terrestre son todos sistemas a gran escala afectados por estas corrientes. En escalas más pequeñas, se pueden observar en una olla de agua hirviendo o en una taza de café.
El calor hace que las moléculas individuales de materia se muevan rápidamente. En un fluido, es decir, en este caso cualquier sustancia líquida o gaseosa, estas moléculas calentadas se expanden, volviéndose menos densas. Esto hace que se eleven dentro del fluido, desplazando cualquier molécula más fría que ya esté presente. Estas moléculas más frías se moverán a otras partes del fluido; si encuentran una fuente de calor, se agitarán y subirán, mientras que las moléculas previamente calentadas se enfriarán y descenderán. Este efecto crea celdas de convección, que a su vez provocan corrientes de convección.
Las corrientes de convección provocan los efectos que se pueden ver en una olla de agua calentada en una estufa. El agua en el fondo de la olla, más cercana al quemador, se calienta rápidamente y sube a la superficie. Las burbujas demuestran la agitación de las moléculas de agua calentadas, que hacen circular el calor hasta que toda el agua está hirviendo. El efecto se puede observar más fácilmente vertiendo crema en una taza de café caliente. Incluso sin remover, la crema comenzará a circular a través del café más caliente, y la diferencia de color en los dos líquidos hace que los patrones de convección sean fáciles de observar.
A gran escala, las corrientes de convección gobiernan el movimiento de la atmósfera alrededor de la Tierra. El aire calentado por el sol se mueve hacia regiones y áreas más frías, lo que hace que los patrones climáticos cambien. Las nubes se crean cuando el aire cálido que contiene humedad se eleva y se encuentra con aire más frío en elevaciones más altas. Las acciones de las células de convección en las nubes pueden provocar tormentas eléctricas y, ocasionalmente, eventos más espectaculares. Tanto los tornados como los huracanes son el resultado de la violenta agitación del aire y la humedad causada por el calor que se mueve a través de la atmósfera.
Entre sus varios otros efectos, las corrientes de convección también son responsables de los terremotos y la actividad sísmica. La superficie de la Tierra está formada por una serie de masas terrestres sólidas que flotan sobre corrientes de roca licuada. Este líquido subterráneo, llamado magma, está sujeto al movimiento de las células de convección, al igual que otros líquidos. Las corrientes de convección en el magma pueden hacer que las masas de tierra, llamadas placas tectónicas, se eleven o colisionen entre sí. Esto puede resultar en erupciones volcánicas, terremotos y otras actividades sísmicas catastróficas.