การปะทุของตองกานั้นรุนแรงมากมันทำให้บรรยากาศดังขึ้นเหมือนระฆัง

ระเบิดระเบิดเมื่อวันที่ 15 มกราคม 2565การปลดปล่อยพลังงานอย่างรวดเร็วขับเคลื่อนสึนามิในมหาสมุทรที่ก่อให้เกิดความเสียหายไกลที่สุดเท่าที่ชายฝั่งตะวันตกของสหรัฐอเมริกา แต่มันก็สร้างคลื่นความกดดันในชั้นบรรยากาศที่แพร่กระจายไปทั่วโลกอย่างรวดเร็ว

รูปแบบคลื่นบรรยากาศใกล้กับการปะทุคือค่อนข้างซับซ้อนแต่ห่างออกไปหลายพันไมล์มันปรากฏว่าเป็นคลื่นที่แยกได้เดินทางไปตามแนวนอนที่มากกว่า 650 ไมล์ต่อชั่วโมงมันแพร่กระจายออกไปด้านนอก

นาซ่าJames Garvin หัวหน้านักวิทยาศาสตร์ที่ Goddard Space Flight Center บอกกับ NPR ว่าหน่วยงานอวกาศประเมินการระเบิดมีประมาณ 10 เมกะตันเทียบเท่ากับทีเอ็นทีประมาณ 500 เท่าที่ทรงพลังเช่นเดียวกับระเบิดที่ลดลงในฮิโรชิม่าประเทศญี่ปุ่นในช่วง World Word II จากดาวเทียมที่ดูด้วยเซ็นเซอร์อินฟราเรดด้านบนคลื่นดูเหมือนระลอกคลื่นที่เกิดจากการทิ้งหินลงในบ่อ

ที่เกี่ยวข้อง:ภาพถ่ายที่น่าทึ่งแสดงให้เห็นถึงผลพวงที่น่ากลัวของการปะทุของตองกาขนาดใหญ่และสึนามิ

ชีพจรที่จดทะเบียนเป็นก่อกวนในความกดดันด้านบรรยากาศยาวนานหลายนาทีขณะที่มันเคลื่อนที่ไปทั่วอเมริกาเหนืออินเดียยุโรปและสถานที่อื่น ๆ อีกมากมายทั่วโลก ออนไลน์ผู้คนติดตามความคืบหน้าของชีพจรแบบเรียลไทม์ในขณะที่ผู้สังเกตการณ์โพสต์การสังเกตการณ์บารอมของพวกเขาไปยังโซเชียลมีเดีย คลื่นแพร่กระจายไปทั่วโลกและย้อนกลับไปในเวลาประมาณ 35 ชั่วโมง

ฉันคือนักอุตุนิยมวิทยาใครได้ศึกษาความผันผวนของบรรยากาศทั่วโลกสำหรับเกือบสี่ทศวรรษ- การขยายตัวของหน้าคลื่นจากการปะทุของตองกาเป็นตัวอย่างที่น่าตื่นเต้นโดยเฉพาะอย่างยิ่งของปรากฏการณ์ของการแพร่กระจายของคลื่นบรรยากาศทั่วโลกซึ่งได้รับการเห็นหลังจากเหตุการณ์ระเบิดในประวัติศาสตร์อื่น ๆ รวมถึงการทดสอบนิวเคลียร์

การปะทุครั้งนี้มีพลังมากมันทำให้บรรยากาศดังขึ้นเหมือนระฆังแม้ว่าจะมีความถี่ต่ำเกินไปที่จะได้ยิน มันเป็นปรากฏการณ์แรกที่ตั้งทฤษฎีมานานกว่า 200 ปีที่ผ่านมา

รับการค้นพบที่น่าสนใจที่สุดในโลกที่ส่งตรงไปยังกล่องจดหมายของคุณ

Krakatoa, 1883

คลื่นความดันครั้งแรกที่ดึงดูดความสนใจทางวิทยาศาสตร์นั้นเกิดจากการระเบิดครั้งใหญ่ของ Mount Krakatoa ในอินโดนีเซียในปี 1883

ตรวจพบพัลส์คลื่น Krakatoa ในการสังเกตการณ์บารอมิเตอร์ในสถานที่ทั่วโลก การสื่อสารช้าลงในสมัยนั้นแน่นอน แต่ภายในไม่กี่ปีที่ผ่านมานักวิทยาศาสตร์ได้รวมการสังเกตของแต่ละบุคคลและสามารถวางแผนได้แผนที่โลกการแพร่กระจายของด้านหน้าแรงกดดันในเวลาและวันหลังจากการปะทุ

ด้านหน้าของคลื่นเดินทางออกไปจาก Krakatoa และพบว่าทำอย่างน้อยทริปสามครั้งทั่วโลก- The Royal Society of London ตีพิมพ์ชุดของแผนที่ที่แสดงให้เห็นถึงการขยายพันธุ์ของ Wave Front ในรายงานที่มีชื่อเสียงในปี 1888 เกี่ยวกับการระเบิด

คลื่นที่เห็นหลังจาก Krakatoa หรือการปะทุของตองกาเมื่อเร็ว ๆ นี้เป็นคลื่นเสียงความถี่ต่ำมาก การแพร่กระจายเกิดขึ้นเมื่อการเปลี่ยนแปลงความดันในท้องถิ่นก่อให้เกิดแรงในอากาศที่อยู่ติดกันซึ่งเร่งความเร็วทำให้เกิดการขยายตัวหรือการบีบอัดด้วยการเปลี่ยนแปลงแรงดันที่มาพร้อมกับแรงดันซึ่งจะบังคับให้อากาศห่างไกลไปตามเส้นทางของคลื่น

จากประสบการณ์ปกติของเราด้วยคลื่นเสียงที่สูงขึ้นเราคาดว่าเสียงจะเดินทางเป็นเส้นตรงจากจรวดพลุดอกไม้ไฟระเบิดโดยตรงไปยังหูของผู้สังเกตการณ์บนพื้นดิน แต่พัลส์ความดันทั่วโลกเหล่านี้มีลักษณะเฉพาะของการแพร่กระจายเพียงแนวนอนและโค้งงอเมื่อพวกเขาทำตามความโค้งของโลก

ทฤษฎีคลื่นที่กอดโลก

กว่า 200 ปีที่ผ่านมานักคณิตศาสตร์ชาวฝรั่งเศสนักฟิสิกส์และนักดาราศาสตร์ผู้ยิ่งใหญ่Pierre-Simon de Laplaceทำนายพฤติกรรมดังกล่าว

Laplace ใช้ทฤษฎีของเขาเกี่ยวกับสมการทางกายภาพที่ควบคุมการเคลื่อนไหวของบรรยากาศในระดับโลก เขาคาดการณ์ว่าควรมีการเคลื่อนไหวในชั้นบรรยากาศที่แพร่กระจายอย่างรวดเร็ว แต่กอดพื้นผิวของโลก Laplace แสดงให้เห็นว่าพลังแห่งแรงโน้มถ่วงและการลอยตัวในบรรยากาศสนับสนุนการเคลื่อนไหวของอากาศในแนวนอนเมื่อเทียบกับการเคลื่อนไหวของอากาศในแนวดิ่งและผลหนึ่งคือการอนุญาตให้คลื่นบรรยากาศบางอย่างตามความโค้งของโลก

สำหรับส่วนใหญ่ของศตวรรษที่ 19 สิ่งนี้ดูเหมือนจะเป็นความคิดที่เป็นนามธรรม แต่ข้อมูลความกดดันหลังจากการปะทุของ Krakatoa ในปี 1883 แสดงให้เห็นอย่างน่าทึ่งว่า Laplace นั้นถูกต้องและการเคลื่อนไหวของโลกเหล่านี้อาจตื่นเต้นและจะแพร่กระจายในระยะทางไกล

ความเข้าใจเกี่ยวกับพฤติกรรมนี้ใช้ในวันนี้เพื่อตรวจจับการระเบิดของนิวเคลียร์ที่ห่างไกล แต่ความหมายอย่างเต็มที่ของทฤษฎีของ Laplace สำหรับการสั่นสะเทือนพื้นหลังของบรรยากาศทั่วโลกเพิ่งได้รับการยืนยันเมื่อเร็ว ๆ นี้-

ดังขึ้นเหมือนระฆัง

การปะทุที่ทำให้บรรยากาศดังขึ้นเหมือนระฆังเป็นหนึ่งในการแสดงออกของปรากฏการณ์ที่ Laplace ตั้งทฤษฎี ปรากฏการณ์เดียวกันก็มีอยู่เช่นเดียวกับการสั่นสะเทือนระดับโลกของบรรยากาศ

ความผันผวนทั่วโลกเหล่านี้คล้ายกับน้ำสลัดไปมาในอ่างอาบน้ำมีเพียงเมื่อเร็ว ๆ นี้ได้รับการตรวจพบโดยสรุป-

คลื่นสามารถเชื่อมต่อบรรยากาศได้อย่างรวดเร็วทั่วทั้งโลกแทนที่จะเป็นคลื่นที่แพร่กระจายผ่านเครื่องดนตรีเช่นสายไวโอลินผิวกลองหรือระฆังโลหะ บรรยากาศสามารถและทำ "แหวน" ที่ชุดของความถี่ที่แตกต่างกัน

ในปี 2020 เพื่อนร่วมงานมหาวิทยาลัยเกียวโตของฉันTakatoshi Sakazakiและฉันสามารถใช้งานได้การสังเกตที่ทันสมัยเพื่อยืนยันความหมายของทฤษฎีของ Laplace สำหรับการสั่นสะเทือนที่สอดคล้องกันทั่วโลกของบรรยากาศ- วิเคราะห์ไฟล์ชุดข้อมูลที่เพิ่งเปิดตัวใหม่จากแรงกดดันจากบรรยากาศทุกชั่วโมงเป็นเวลา 38 ปีที่ไซต์ทั่วโลกเราสามารถมองเห็นรูปแบบและความถี่ระดับโลกที่ Laplace และคนอื่น ๆ ที่ติดตามเขาได้ตั้งทฤษฎี

ความผันผวนของบรรยากาศทั่วโลกเหล่านี้มีความถี่ต่ำเกินกว่าที่จะได้ยิน แต่พวกเขารู้สึกตื่นเต้นอย่างต่อเนื่องโดยการเคลื่อนไหวอื่น ๆ ทั้งหมดในชั้นบรรยากาศ"เพลงประกอบ" ที่อ่อนโยนมาก แต่ต่อเนื่องเพื่อความผันผวนของสภาพอากาศที่น่าทึ่งในบรรยากาศของเรา

บทความนี้ถูกตีพิมพ์ซ้ำจากบทสนทนาภายใต้ใบอนุญาตครีเอทีฟคอมมอนส์ อ่านบทความต้นฉบับ-

มุมมองที่แสดงเป็นของผู้เขียนและไม่จำเป็นต้องสะท้อนมุมมองของผู้จัดพิมพ์