Zespół naukowców z University of Hawaii i University of Kyoto odkrył, że atmosfera naszej planety dzwoni jak gigantyczny dzwon.

Według naukowców energia przechodząca przez niebo, generowana przez zmiany ciśnienia atmosferycznego i przyciąganie grawitacyjne ciał niebieskich, takich jak Księżyc i Słońce, wytwarza fale, które rezonują wokół planety, podobnie jak fale dźwiękowe rezonują w dzwonie. Pomimo tego, że mają inny charakter, zasada działania jest w dużej mierze podobna.

Naukowcy odkryli, że fale atmosferyczne nie unoszą się i nie załamują tak gwałtownie, jak ich odpowiedniki oceaniczne. Są jednak dość rozpoznawalne, jeśli wiesz, gdzie szukać: ruchome kieszenie zwartego powietrza o długości tysięcy kilometrów. Wcześniejsze badania koncentrowały się na zlokalizowanych przestrzeniach i ograniczonych skalach czasowych, umożliwiając wykrywanie tych fal niebieskich o długości od 1000 do 10 000 km w odstępach kilkugodzinnych.

Teraz jednak naukowcom udało się znacznie rozszerzyć te możliwości dzięki bazie danych pogodowych ERA5, która dostarcza w czasie rzeczywistym godzinowe szacunki wielu globalnych zmiennych atmosferycznych, lądowych i oceanicznych w ciągu pięciu dni i zawiera zweryfikowane zbiory danych historycznych.

Korzystając z tych danych, autorzy nowego badania, Kevin Hamilton (Uniwersytet Hawajski) i Takatoshi Sakazaki (Uniwersytet Kioto), przez 38 lat badali statystyki ciśnienia atmosferycznego, skupiając się na falach o częstotliwości od 2 do 33 godzin i długości większej ponad 5000 kilometrów, które podróżują po całym świecie z prędkością ponad 1000 kilometrów na godzinę. Pozwoliło to naukowcom zauważyć, że fale przemieszczające się w powietrzu na określonej wysokości i prędkości rezonują w atmosferze, tworząc zjawisko podobne do rezonansu fal dźwiękowych wewnątrz dzwonu.

Co ciekawe, nowe badanie przedstawione przez Hamiltona i Sakazaki potwierdziło teorię XIX wieku. Odkrycie potwierdziło teorię globalnych oscylacji zaproponowaną w XIX wieku przez francuskiego fizyka i matematyka Pierre-Simona Laplace'a. Według naukowców obserwowane przez nas globalne częstotliwości i wzorce są zgodne z przewidywanymi teoretycznie.

"To bardzo interesujące zobaczyć, jak wizja Laplace'a i innych pionierskich fizyków zostaje w pełni potwierdzona po dwóch stuleciach” – powiedział Sakazaki w oświadczeniu.

Nowe badanie opisuje, w jaki sposób zespół naukowców zidentyfikował dziesiątki przewidywanych kształtów fal, w tym fale Rossby'ego, które mają niską częstotliwość i są skierowane na zachód. Naukowcy zidentyfikowali również obecność fal Kelvina rozchodzących się w kierunku wschodnim. Identyfikacja tak wielu fal dźwiękowych w rzeczywistych danych pokazuje, że atmosfera naprawdę dzwoni jak dzwon.

To w końcu rozwiązuje od dawna i klasyczne pytanie w nauce o atmosferze, ale otwiera także nową drogę do badań, aby zrozumieć zarówno procesy, które wzbudzają fale, jak i procesy, które działają na fale wilgotne.

Badanie zostało opublikowane w Journal of the Atmospheric Sciences.