汤加火山喷发验证200多年前的大气波理论

作者: Måka

来源: 微信公众号文章搜索助手

发布日期: 2022-02-11

汤加火山喷发验证了200多年前拉普拉斯提出的全球大气波理论,展示了大气波如何沿着地球曲率传播,并对全球气压产生影响。

大约一个月前,汤加的洪阿汤加-洪阿哈阿帕伊火山喷发达到了一个爆发性的高潮。它在海洋中快速释放的能量带来了海啸,与此同时,它也带来了大气中的气象海啸,也就是一种气压的扰动,形成的气压波迅速蔓延到了全球各地。火山喷发附近的大气波模式相当复杂,但在数千千米之外,气压波作为一个孤立的波前,会以每小时约1000千米的速度水平向外扩散。

汤加火山喷发产生的波前扩张是大气波全球传播现象的一个格外壮观的例子,在其他历史性的爆炸事件之后也曾出现过类似这种现象。这次喷发格外强大,它让大气层像铃铛一样“响”了起来。事实上,这也是对200多年前提出的一种波理论的再次验证。早在200多年前,法国数学家、物理学家和天文学家皮埃尔-西蒙·拉普拉斯就预测了一种全球大气的行为。拉普拉斯在主导全球尺度大气运动的物理方程的基础上建立起了他的理论。

他预测,在大气中应该存在一类运动,它们能够迅速传播,但始终紧紧“拥抱”着地球表面。1883年喀拉喀托火山喷发后的压力数据以一种戏剧性的方式表明,拉普拉斯是对的。这些沿着地球曲率的运动可以被激发,并在巨大的距离上传播。喀拉喀托火山的波脉冲可以在全世界各地的气压观测记录中被找到。波前从喀拉喀托火山向外传播,并被观察到至少进行了三次“全球旅行”。这次汤加火山的爆发同样展现了这一点。

这些喷发事件让大气像钟声一样“响”了起来,也就是以某些频率振动。除了这些极端事件之外,直到近年来,科学家才发现,类似的现象还存在于大气的背景振荡中。这些全球大气振荡的频率非常低,但它们被大气中其他所有运动不断激发,为更剧烈的天气波动提供了一种非常温和而持续的“背景音乐”。

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