大樹が園芸に挑戦

すべての流体は粘性をもっている。

水や空気の一様な流れの中に物体を置くと、流体は物体の表面に粘りつく。

つまり物体表面で流速はゼロである。物体から離れるにしたがい、流れは一様流の速度になる。

このような物体表面から一様流速になるまでの流速が急に変化する薄い層を境界層という。

あるいは、静止した流体中で物体を動かすとき、物体に引きずられて動かされる物体表面付近の流体の層を境界層という。

この境界層の厚みは粘性が大きいほど厚くなる。

物体が水や空気中を動くとき受ける抵抗は、この境界層内の粘性によって引き起こされるもの（摩擦抵抗）である。

円柱や球のような鈍い物体の場合、物体表面に働く圧力勾配（こうばい）のため、境界層内で逆流が発生し境界層が物体表面からはがれて、下流側へ押し出されていく。

これを境界層のはがれといい、物体の後ろに渦の層ができることになる。この渦は、次々に分裂して複雑な乱流をつくる原因となる。

このような場合、物体の上流側と下流側で流体から受ける圧力に差が生じ、摩擦抵抗以外に圧力抵抗も受けることになる。

飛行機の翼のような流線形の物体では、境界層のはがれが生じにくく圧力抵抗がほとんど働かない。

境界層は、層流境界層と乱流境界層に大別される。

層流境界層は固体壁に隣接した流体の薄い層で、ここでは分子粘性による応力が支配的である。

乱流境界層は層流境界層に隣接する乱流層で、ここでは乱渦による応力が支配的である。

大気の運動も、地球表面近くでは地表面の影響を強く受け、地表面に接した薄い層では分子粘性による応力が支配的である。

気象学では、特別の場合を除き、分子粘性による応力を無視することができるので、ここでは乱流境界層のみを考える。

大気の運動が地表面の摩擦によって特有の力学的特性を表す気層を（大気）境界層とよんでいる。

この層の厚さは地表から約1キロメートルである。これより高いところでは、地表の摩擦の影響がほとんどないので、これを自由大気とよぶ。

自由大気では、地衡風の関係が近似的に成立するので、地表面から鉛直方向に風向を順次たどると、地衡風向と一致する高さに達する。この高さを摩擦高度とよぶ。

これは大気境界層の高さを知る目安となる。

大気境界層は下部と上部に大別される。下部境界層は地表から約100メートルの高さまでの気層をさし、地表境界層または接地（境界）層とよばれる。

地表境界層と大気境界層を同義に用いることがある。

update:2009年08月22日