Niveau d'explication :
Qu'il s'écoule ou qu'il soit au contraire en état
d'équilibre statique, un fluide tel que l'eau ou
l' air est toujours contenu dans un espace
comportant certaines limites qui lui sont imposées
par la nature et la consistance de son
environnement immédiat. Or, les échanges de
matière, d'énergie, de mouvement se produisant au
contact des limites du fluide modifient
l'expression des lois physiques qui régissent par
ailleurs son comportement dans les régions
relativement éloignées de ces limites : il se
constitue donc dans un fluide au repos, et a
fortiori dans un fluide en mouvement (où l'on doit
prendre en compte les grandeurs caractérisant ce
mouvement), des zones de transition qui restent
proches des limites du fluide, et où celui-ci
passe d'un état fortement influencé par l'action
de ces limites à un état déterminé par des
équations physiques différentes et relativement
plus simples : ces zones de transition, qui
peuvent être multiples suivant les paramètres
considérés, s'appellent des couches limites. En
particulier, lorsqu'un fluide est en mouvement
relatif le long ou autour d'un milieu matériel tel
qu'un objet, un corps ou une surface plus étendue
(par exemple l'air enveloppant un avion en vol, le
vent contournant un bâtiment, l' atmosphère
évoluant auprès d'un massif montagneux...), les
couches limites ainsi formées s'organisent en une
succession de strates, tantôt superposées, tantôt
emboîtées.
Il est à noter que le milieu contigu à une couche
limite peut lui-même être un fluide (comme l'océan
par rapport à l'atmosphère en mouvement), voire un
autre domaine du fluide qui glisse dans une
direction différente de celle du domaine
considéré, auquel il est adjacent ; ce dernier cas
est entre autres celui de deux couches
atmosphériques dont l'interface se trouve soumise
à un cisaillement : alors se forme une couche
limite interne traduisant l'apparition, dans la
direction perpendiculaire à cette interface, d'une
discontinuité dans les variations d'une grandeur
physique — la vitesse du vent , son accélération,
la masse volumique de l'air, etc. Cependant, le
cas le plus systématique et le plus important de
formation d'une couche limite dans l'atmosphère
provient du frottement exercé par la surface
terrestre sur l'air se déplaçant au-dessus de
cette surface : les modifications souvent
profondes qui en résultent relativement à la
vitesse et à la direction du vent témoignent alors
de l'existence permanente d'une couche limite
planétaire épaisse de plusieurs centaines de
mètres.
Droits de reproduction et de diffusion réservés © METEO FRANCE 2003 |
