Ohřev dna nádoby, podobně jako v předchozím případě Rayleighovy - Bénardovy nestability, ale s volným povrchem (kde uvažujeme navíc povrchové napětí), může být příčinou dalšího typu uspořádání - vzniku struktury ve tvaru obrazce složeného z jednotlivých ideálně šestihranných buněk (ale také pětihranných nebo čtyřhranných).
Tyto buňky popsal jako první H. Bénard r.1900 a jsou dnes podle něho nazývané Bénardovými buňkami. Vznik Bénardových buněk lze dobře pozorovat ve viskóznější kapalině (oleji) s přimíchaným hliníkovým práškem. Ideální nádoba by měla mít homogenně tepelně vodivé dno, pokud možno tepelně nevodivé stěny, stačí však Petriho miska.
Proudění kapaliny v hexagonálních buňkách směřuje obvykle ve středu buňky nahoru a podél okrajů buňky dolů. Jedná se prakticky o kombinaci Rayleighovy-Bénardovy konvekce a nehomogenity povrchového napětí, která vzniká v důsledku fluktuací teploty v povrchové vrstvě tekutiny.
Teplotní gradient zde tedy neexistuje pouze v jedné dimenzi jako u Rayleighovy - Bénardovy konvekce, ale v rámci jednotlivých buněk ve všech třech dimenzích. Na myšleném průřezu Bénardovými buňkami bychom viděli Rayleigovy konvekční válce.
a 
b 
Obr.1: Vznik Bénardových buněk a) model (upraveno podle zdroj), b) pozorování (zdroj).
Mechanizmus vzniku Bénardových buněk si můžeme představit takto: předpokládejme, že v jistém bodě povrchu tekutiny nastane fluktuace ΔT teploty od teploty v okolních bodech. Nechť se jedná o chladnější místo ( ΔT bude záporná).
Povrch tekutiny má tendenci se smršťovat k tomuto chladnému bodu - k místu s největším povrchovým napětím. Kapalina v tomto místě hmotnější zde tedy klesá dolů (místa na okrajích Bénardových buněk). V jiných místech musí kapalina stoupat nahoru, přičemž se vzdaluje od chladného místa (středy Bénardových buněk).
Původní fluktuace ΔT teploty způsobí konvekční pohyb pouze tehdy, jestliže stoupající kapalina má dostatečně vysokou teplotu, aby udržela gradient povrchového napětí. To znamená, že teplotní rozdíl ΔT mezi dnem a povrchem kapaliny musí dosáhnout jisté kritické hodnoty. Faktory, které brání popsané konvekci jsou vedení tepla a viskózní jevy.
Destabilizujícími mechanismy jsou:
1. přívod energie do systému, který lze vyjádřit členem 
, kde σ je povrchové napětí.
2. ireverzibilní procesy, vyjádřené členy charakterizujícími viskozitu a teplotní vodivost.
Bilanci sil nebo energií mezi oběma druhy procesů působícími protikladně lze vyjádřit pomocí bezrozměrného parametru, Marangoniova čísla (M):
v němž H je hloubka vrstvy, η je dynamická viskozita, k je součinitel teplotní vodivosti.
Vznik konvekčních buněk můžeme pozorovat také na Slunečním povrchu jako tzv. sluneční granulace, či na lávových polích. Konvekční buňky mají význam i při studiu některých jevů v meteorologii, či oceánografii.
Obr.2: Vznik Bénardových buněk, nahoře větší vertikální gradient teploty ( menší buňky), dole menší gradient teploty (větší buňky). To odpovídá počtu válců u Rayleighovy - Bénarovy nestablity.
Videonahrávka postupného vývoje Bénardových buněk při snižování teplotního gradientu - růst buněk (5,6 MB).
Videonahrávka vývoje Bénardových buněk při rychlém zahřátí (5 MB).
Videa jsou zkomprimována v DivXPro(tm) 5.1.1 Codec, instalační program zde.
****************************************************************
Literatura:
Coveney P., Highfield R.: Mezi chaosem a řádem, Mladá fronta, Praha 2003.
Duršpek J.: Moderní termodynamika v chemických a biologických procesech, Plzeň 2005.
Gleick J.: Chaos, Ando Publishing, Brno, 1996
Horák J., Krlín L.: Deterministický chaos, Academia, Praha 1996.
Štrunc M., Kheilová M.: Příklady vzniku disipativních struktur v nerovnovážných, nelineárních systémech, VUT Brno, 1998
Stéphanie Terrade: Overview of Hydrodynamic Instabilities, 2001 (zde)