שכבת הגבול

מתוך אנציקלופדיה, המכון למדעי כדור הארץ, האוניברסיטה העברית

קפיצה אל: ניווט, חיפוש

מונח בפיסיקה אשר מסונף למכאניקת הזורמים - שכבת גבול היא אותה שכבה אשר נמצאת בסמיכות לאזור אי-רציפות בין שתי פאזות, למשל - בין נוזל ומוצק. באטמוספרה הסובבת את כדור-הארץ, שכבת הגבול נקראת שכבת הגבול הפלנטארית, שכבה זו טומנת בחובה תהליכים כמו: השפעות כתוצאה מחימום הקרקע, העברת לחות ותנע לחלקים גבוהים יותר של האטמוספרה, תהליכי הסעת אוויר, קונבקציה, חיכוך ועוד. תהליכים אלו נובעים ישירות מסמיכות בין החלק התחתון של האטמוספרה המשולה להיות נוזל אי דחיס, לבין המעטפת המוצקה של כדור-הארץ. דוגמא נוספת לשכבת גבול- היא אותו איזור שבו זורם האוויר בסמוך לכנף מטוס ואשר בו מתקיימים תהליכים פיסיקליים אשר לא נוכל לצפות בהם אם נתרחק מספיק מכנף המטוס, כיוצא מכך אפשר להבין ששכבת הגבול הינה בעלת עובי סופי אך לא קבוע, כך שהיא מוגדרת בהתאם לתופעות הפיסיקליות אשר מקבלות ביטוי מיוחד באזור זה. אפקט שכבת הגבול מתרחש בעצם באזור בו משתנה אופי הזרימה ביחס לאיזור זרימה חופשית של הנוזל, ישנו קשר ישיר בין אפקט שכבת הגבול למספר חסר המימדים- מספר ריינולדס.

שכבת הגבול בעלת האופי הלמינארי, בשונה משכבת הגבול הטורבולנטית, הינה בעלת כמה מופעים ומוגדרת בהתאם למבנה השכבה והתנאים בו היא נוצרת. השכבה הדקה אשר נוצרת במצב כאשר גוף מואץ, הינה דוגמא ל-שכבת גבול על שם סטוקס, בו בזמן ששכבת גבול על שם בלאסיוס הינה שכבה אשר נוצרת בזמן זרימה חד-ממדית של נוזל מעל לוחית שטוחה (הנמצאת במנוחה) כאשר הזרימה מכוונת אל פני השטח שלה. שכבת גבול נוספת הינה שכבת הגבול האטמוספרית (או אוקיאנית) של אקמן, אשר בה מתקיים מאזן כוחות בין כוח הלחץ, כוח קוריוליס וכוח החיכוך, במצב זה ובהנחה שהאטמוספרה אחידה בכיוון אופקי, מתקבלת שכבת גבול אשר פרופיל המהירות בה הוא כמוצג בהודוגרף של אקמן.

תוכן עניינים

שכבות בתוך שכבת בגבול

שכבת השטח 

שכבה דקה קרובה לקרקע בה המהירות קטנה, כוח קוריוליס קטן, ישנו מאזן כוחות בין כוח הלחץ וכוח החיכוך וגרדיאנטים מקסימילים של רוח טמפרטורה ולחות.

שכבה למינרית 

נמצאת בתוך שכבת השטח, היא השכבה הקרובה לקרקע, בעובי כמה מילימטרים. השטפים של לחות חום ומומנטים תלויים בתהליכים בשכבה זו.

שכבת הערבוב 

נוצרת מערבוב אנכי, הנוצר מהסיבות הבאות:

1. קונבקציה – כתוצאה מאי יציבות תרמית – שכבת הגבול הקונבקטיבית/תרמית.

2. טורבולנציה – הנוצרת מגזירת רוח – שכבת הגבול הדינמית. 

3. גלים.

גבהי שכבת הגבול הדינמית או התרמית לא תמיד מתלכדים. בגלל הסיבות השונות לערבוב. הטמפרטורה הפוטנציאלית והלחות כמעט קבועות בשכבה המעורבבת.

שכבה של מעבר 

נמצאת בין השכבה המעורבבת לשכבת העננים. בעובי של בין כמה עשרות ועד כמה מאות מטרים.

שכבת העננים

עובי משתנה. פרופיל הטמפרטורה בשכבת העננים קרוב לאדיאבטה לחה.


מבוסס על הערך אשר מופיע בוויקיפדיה העולמי.

נושא זה נחקר במכון למדעי כדור הארץ באוניברסיטה העברית בירושלים http://earth.huji.ac.il

כלים אישיים