גלוני חול

גלוני חול מוגדרים בגאוגרפיה פיזית כתצורת נוף חולית דמוית רכסים חוליים ישרים קטנים (עד 1 ס"מ גובהם ועד 30 ס"מ המרחק בין שיאו של גלון אחד לאחר), א-סימטריים, אחידים ומסודרים הנמצאים על גבי כל דיונה וערימת חול חופשי. גלוני חול נוצרים באמצעות הרוח בתהליך של סחיפה אאולית (הסעה באמצעות הרוח) המתרחשת כשגרגרי חול נכנסים לתנועה במצב בו מהירות הרוח עולה מעבר לסף מסוים, כתלות בגודל הגרגר, כוחות הסחיפה של הרוח גוברים על הכוחות השואפים להשאיר את הגרגר במקומו (כוח הכבידה, קוהזיה וחיכוך) בנוסף קיימת תלות במאפייני השטח. זוהי תופעה שאיננה קבועה בנוף ומשתנה תדיר כתלות במשטר הרוחות הקיים באותה נקודת זמן. קצב היווצרות גלוני החול הוא מהיר והתהליך נמשך פחות מרבע שעה. מאחר שגלוני החול ניצבים לכיוון הרוח, הימצאותם על גבי משטח חולי מסוים מהווה אינדיקציה לכיוון הרוח האחרונה. תפוצתם של גלוני החול בישראל היא בנגב הצפון-מערבי, במישור החוף הדרומי ובחולות כסוי. בטבע קיימים מופעים נוספים של גלוני חול בחופים חוליים, יבשים ונטולי צמחייה לאחר גאות, וכן בקרקעיות ים חוליות, אך מנגנון ההיווצרות שלהם אינו איאולי. מבחינה מורפולוגית, גלוני חול הם דגמים נופיים שנוצרים בתהליכים איאוליים (תהליכי הסעת רוח). הם מאופיינים ברכס מעוגל א-סימטרי, כאשר צלע אחת של הרכס תלולה והצלע השנייה מתונה. רוחב הגלונים אחיד ועל כן הם ישרים ואינם מפותלים. הגלונים נוצרים בניצב לכיוון ממנו נושבת הרוח כשהצלע התלולה מתאפיינת בשיפוע של כ-37 מעלות ולעומתה הצלע המתונה בצד הפונה לרוח היא בעלת שיפוע קטן יחסית של 2 עד 6 מעלות. גודל הגרגר של החול המרכיב את גלוני החול נע בין 100 ל-300 מיקרון ומציג התפלגות גדלים אחידה. גרגרי החול הדקים נמצאים בשטח שבין הגלונים ואילו הגרגרים הגסים מצטברים ברכס של כל גלון. אינדקס Ripple Index) RI) מתאר את גלון החול באמצעות היחס שבין אורך הגל לגובהו של הגלון. ערך אינדקס הגלונים המתקבל לרוב גדול יותר מ-15. R I = λ h {\displaystyle RI={\lambda \over h}} כאשר: λ אורך גל - מייצג את המרחק בין שיאו של גלון אחד לשיאו של הגלון הסמוך לו ונקבע על ידי מהירות הרוח וגודל הגרגר. עשוי להגיע עד ל-30 ס"מ בקירוב. h גובה הגלון - מייצג את הגובה מפני השטח בשקע שבין שני גלונים ועד פסגת הגלון. גובה גלוני החול יכול להגיע עד ל-1 ס"מ. המנגנון הפיזי האחראי על היווצרות גלוני החול הוא מנגנון איאולי המתבסס על אינטראקציה בין הרוח לבין גרגרי חול חסרי קוהזיביות (גרגרים שאינם מלוכדים) כאשר עוצמת הרוח מגיעה לסף מסוים, גרגירי החול מורמים לאוויר ומוסעים על ידה. סף עוצמת הרוח משתנה בהתאם לגודל הגרגר, אחוזי הלחות, צמחייה ועוד. רוחות חזקות יחסית אכן מסיעות את גרגירי החול הכבדים, אך הם מתפזרים בפני השטח והגלונים נעלמים אך עדיין לא נמצא הסבר מדעי המניח את הדעת לכך. הכוחות העיקריים הקושרים את הגרגירים לקרקע הם כוח הכבידה וכוחות קוהזיביים המקשרים בין גרגירים צמודים. לחול הנכנס לתנועה יש ארבעה סוגי הסעה עיקריים כתלות בגודלו: זחילה - מאפיינת גרגירים בקוטר העולה על 500 מיקרון. הגרגרים נעים בסמוך לפני השטח מבלי לאבד מגע עמו. רפטציה (reptation) - תנועה של גרגרים בעלי רמת אנרגיה נמוכה, המתנתקים מן הקרקע לזמן קצר בלבד ונעים במסלולים קצרים ונמוכים. סלטציה (saltation) - מנגנון המאפיין גרגרים בקוטר 70-500 מיקרון המנתרים על פני השטח במסלולים בליסטיים פרבוליים א-סימטריים. כאשר הגרגרים נעים בסלטציה, הם מעבירים אנרגיה למצע בו הם מתנגשים ובכך מכניסים לתנועת זחילה או סלטציה גרגרים נוספים. האנרגיה והתנועה שאיתם השתחררו הגרגרים מהרוח גורמת להם להתחפר בחול ולהעיף גרגרים נוספים לאוויר. תנועת הגרגר בסלטציה מאפשרת, גם כן, הנעה של גרגרים אחרים ללא תלות ברוח אלא כתוצאה מההתנגשות ומעבר האנרגיה. ריחוף - זהו מנגנון שכמעט ואינו קיים בחול. אך עדיין יש מקרים שבהם גרגרי חול דק ובינוני (קטן מ-200 מיקרון) היכולים לרחף לזמן קצר כאשר ישנה רוח חזקה במיוחד. תחילת היווצרותם של גלונים בפני השטח נובעת מהחספוס ובגובה לא אחידים של משטח החול החשוף לרוח. חוסר האחידות הזה מתבטא בשקעים הקיימים במשטח ואלה יוצרים מעין "אזור הגנה" לגרגרים הנמצאים בצד הנגדי לרוח מפגיעת גרגרים הנעים בסלטציה. בזמן תנועת גרגרי החול, מספר רב יותר של גרגרים יפגע בצדו של השקע הפונה אל הרוח מאשר בצדו המוגן. כך תיווצר תנועה רבה יותר של גרגרי חול בזחילה במפנה השקע הפונה לרוח ומספר מועט של גרגרים יזחל מהשטח המוגן. הצטברות החול תיצור שקע נוסף לאחריה, בשל אותו מנגנון וחוזר חלילה עד להתפתחות שדה של גלוני חול. תהליך היווצרותם בטבע נמשך פחות מרבע שעה החל מתחילת הנשיבה של הרוח על משטח החול. גלוני החול אינם נשארים במקומם בעת היווצרותם אלא מתקדמים עם כיוון הרוח הדומיננטי. קיים קשר ישיר בין מהירות הרוח למהירות נדידת הגלונים וכן קשר הפוך בין גובה הגלון למהירות נדידתו. גלונים קטנים ינועו מהר יותר מגלונים גדולים. מגה-גלונים (megaripples) הם גלי חול שאורך הגל שלהם נע בין עשרות סנטימטרים ועד למעלה מ-10 מטרים וניכרים בהם נפתולים רבים. הם נוצרים בפרקי זמן ארוכים של ימים ושבועות ומצביעים על הרוח השכיחה ולא על הרוח האחרונה. כמו כן הם מאופיינים בפרופיל א-סימטרי, כאשר הצד הפונה אל הרוח (stoss slope) מתון יותר ואילו הצד הרחוק מהרוח (lee slope) תלול יותר. מגה-גלונים מציגים התפלגות גודל גרגר בי-מודלית ולכן מורכבים משני סוגי גדלים עיקריים של גרגרי חול: גרגרים עדינים (עד 125 מיקרון) וגרגרים גסים (מ-125 ועד 1000 מיקרון). בפסגה (crest) נמצא את הגרגירים הגסים יותר. אין בידי החוקרים מודלים מתמטיים טובים המתארים את היווצרות המגה גלונים. התאוריה המקובלת היא שהרוח אינה מספיק חזקה להרים את הגרגרים הגסים ואלו נערמים בקרבת השיא של הגלון ונעים למרחקים קצרים כתוצאה מהפגיעות של הגרגרים הקטנים הנעים בסולטציה. כנראה שאורך הגל במקרה זה קשור למרחק הקפיצה הממוצע של הגרגרים הקטנים. מגה-גלונים מצויים בישראל בקטורה, בחולות כסוי וביהל. בעולם נוכל לראותם במרחבי המדבריות העולמיים כמו מדבריות נבדה, גובי, סהרה ועוד. נוסף על כך, התגלו מגה גלונים גם מחוץ לכדור הארץ, במאדים, שבשל האטמוספירה הדלילה שעל פניו והגרביטציה הנמוכה יחסית לכדור הארץ, אורך הגל שלהם מגיע לעשרות מטרים. גילוי זה מסייע לנו לבחון מורפולוגיה איאולית בכוכב לכת שונה מכדור הארץ ואנו יכולים ללמוד מכך על ההשלכות המורפולוגיות שמתרחשות שם ולהסיק מהן על השינויים האיאוליים בעולמנו. בארץ ניתן להבחין בשפע של גלונים הפרושים במרחבי החול האחרונים שבארצנו כמו הדיונות (חוליות) המצויות בנגב הצפון מערבי (חולות חלוצה, חולות עגור, שדה חלמיש, חולות שונרה, רביבים, נחל סכר) והשאר מצויות במישור החוף הדרומי: חולות אשקלון בין אשקלון לנחל שקמה, חולות ניצנים בין אשקלון לנחל לכיש (הדיונה הגדולה), חולות יבנה בין נחל לכיש לנחל שורק, חולות חולון-ראשון לציון בין נחל שורק לתל אביב-יפו. מגה גלונים נוכל למצוא בקטורה ובחולות כיסוי במישור שמצפון לדיונה המפורסמת. מקורו של החול בנחל כיסוי הוא בלייה של סלעי גיר (סלע רך) בעוד שמרבית החולות בסיני מקורם בבלייה של סלעי גרניט (סלע קשה) ומסיבה זו הם מורכבים בעיקר מקוורץ. גלונים חולית גאוגרפיה פיזית גאומורפולוגיה מדיה וקבצים בנושא גלוני חול בוויקישיתוף על פיזיקה של גלונים, חזי יצחק סרטון המדגים סימולציית התקדמות של גלוני חול, סרטון באתר יוטיוב Blown by wind: nonlinear dynamics of aeolian sand ripples Sand Waves in the Desert Sharp, R. P. (1963). Wind ripples. The Journal of Geology 71(5), pp. 617-636 Rubin, D. M. (2012). A unifying model for planform straightness of ripples and dunes in air and water. Earth-Science Reviews, 113(3), pp. 176-185 Qian, G., Dong, Z., Zhang, Z., Luo, W., & Lu, J. (2012). Granule ripples in the Kumtagh Desert, China: Morphology, grain size and influencing factors. Sedimentology 59(6), pp. 1888-1901 Anderson, R. S. (1987). A theoretical model for aeolian impact ripples. Sedimentology, 34(5), pp. 943-956 Bagnold, R. A. (1941). The physics of wind blown sand and desert dunes. Methuen, London, 265 Kok, J. F., Parteli, E. J., Michaels, T. I., & Karam, D. B. (2012). The physics of wind-blown sand and dust. Reports on Progress in Physics 75(10), 106901 Yizhaq, H., Katra, I., Kok, J. F., & Isenberg, O. (2012). Transverse instability of megaripples. Geology, 40(5), pp. 459-462