Конве́кция в ма́нтии (от лат. convectio – принесение, доставка), медленная циркуляция неоднородных по составу, температуре и вязкости масс в мантии Земли. Возникает, если силы плавучести (выталкивающие силы в среде с изменяющейся плотностью), действующие на слой мантии, превышают вязкое сопротивление среды. Критерием возникновения конвекции в мантии Земли является превышение числом Рэлея его критического значения (около 10³). Мерой эффективности конвективного переноса тепла служит число Нуссельта, зависящее от значений числа Рэлея и критического числа Рэлея.

Оценки числа Рэлея для мантии Земли лежат в интервале 10⁶–10⁷, следовательно, она находится в режиме интенсивной конвекции, которая может быть вызвана: подводом мощного теплового потока к нижней границе мантии; внутренним подогревом мантии, связанным с наличием радиоактивных источников; существованием горизонтального градиента температуры. Характер и масштаб конвекции зависят от вязкости мантии, её плотности, распределения и мощности глубинных источников тепла и др. Конвекция в мантии – основной механизм переноса тепла веществом из глубоких внутренних слоёв Земли к её поверхности. Потери тепла с земной поверхности в форме теплового потока приводят к остыванию Земли, в то время как глубинные источники нагревают её. Следствием этих разнонаправленных процессов является эволюция теплового поля Земли, в значительной степени определяемая конвекцией в мантии. При условии сильной нелинейной зависимости вязкости мантии от температуры понижение температуры приводит к возрастанию вязкости и, следовательно, к снижению эффективности конвективного выноса тепла. Этот процесс, в совокупности с экспоненциальным уменьшением со временем радиоактивной генерации тепла, приводит к медленному понижению температуры Земли. По современным оценкам, скорость остывания Земли составляет 60–100 К за 1 млрд лет.

Основы общей теории конвективных течений были заложены в работах А. Бенара (1901) и Дж. Рэлея (1916). Изучение существования и роли конвекции в мантии Земли началось в 1930-е гг. Результаты исследования тепловой конвекции в линейном приближении для декартовых и сферических моделей были суммированы С. Чандрасекаром (1961), после чего началось разностороннее изучение тепловой конвекции, описываемой нелинейными уравнениями сохранения и переноса теплоты, массы и импульса. В 1972 г. Д. Л. Таркотт и Э. Р. Оксбург разработали метод пограничного слоя, который объяснял основные свойства развитой тепловой конвекции в мантии. Дальнейшее изучение свойств тепловой конвекции с параметрами вещества мантии Земли проводилось и проводится в основном методами численного моделирования; решение этой задачи для трёхмерного случая исключительно сложно и выполняется при различных упрощающих приближениях.

Глобальная геодинамика Земли определяется тепловой конвекцией в вязкопластической среде с учётом фазовых переходов, эффектов частичного плавления и влияния композиционных примесей. Холодные тяжёлые высоковязкие конвективные потоки (в виде погружающихся литосферных плит), а также горячие лёгкие конвективные потоки (в виде поднимающихся мантийных плюмов) приводят в циркуляционное движение всё вещество мантии.

На поверхности Земли наблюдается ряд явлений, связанных с конвекцией в мантии: это вынос горячего вещества на поверхность океанического дна в осевых зонах срединно-океанических хребтов; вулканические процессы над горячими точками; погружение холодного вещества литосферных плит в мантию в зонах субдукции; горизонтальное движение литосферных плит, на стыках которых происходят землетрясения. Мантийные течения также формируют глобальный рельеф дна океанов и вызывают неравномерности в распределении теплового потока.