टोंगा का विस्फोट इतना तेज था कि माहौल घंटी की तरह बजने लगा

हंगा टोंगा-हंगा हापई विस्फोट 15 जनवरी, 2022 को एक विस्फोटक चरम पर पहुंच गया।

इसकी ऊर्जा के तेजी से रिलीज ने एक समुद्री सुनामी को संचालित किया जिसने यूएस वेस्ट कोस्ट के रूप में दूर तक नुकसान पहुंचाया, लेकिन इसने वातावरण में दबाव की लहरें भी पैदा कीं जो जल्दी से दुनिया भर में फैल गईं।
विस्फोट के करीब वायुमंडलीय तरंग पैटर्न काफी जटिल था, लेकिन हजारों मील दूर यह एक पृथक तरंग मोर्चे के रूप में दिखाई दिया जो क्षैतिज रूप से 650 मील प्रति घंटे से अधिक की गति से यात्रा कर रहा था क्योंकि यह बाहर फैल गया था।

गोडार्ड स्पेस फ्लाइट सेंटर के मुख्य वैज्ञानिक नासा के जेम्स गारविन ने एनपीआर को बताया कि अंतरिक्ष एजेंसी का अनुमान है कि विस्फोट लगभग 10 मेगाटन टीएनटी के बराबर था, जो कि विश्व शब्द II के दौरान जापान के हिरोशिमा पर गिराए गए बम से लगभग 500 गुना शक्तिशाली था। ऊपर इन्फ्रारेड सेंसर के साथ देखने वाले उपग्रहों से, लहर एक तालाब में एक पत्थर गिराने से उत्पन्न लहर की तरह लग रही थी।

उत्तरी अमेरिका, भारत, यूरोप और दुनिया भर के कई अन्य स्थानों पर चले जाने पर कई मिनटों तक चलने वाले वायुमंडलीय दबाव में गड़बड़ी के रूप में दर्ज की गई नाड़ी। ऑनलाइन, लोगों ने वास्तविक समय में नाड़ी की प्रगति का अनुसरण किया क्योंकि पर्यवेक्षकों ने अपने बैरोमीटर के अवलोकन सोशल मीडिया पर पोस्ट किए। लहर पूरी दुनिया में फैल गई और लगभग 35 घंटे में वापस आ गई।

मैं एक मौसम विज्ञानी हूं जिसने लगभग चार दशकों तक वैश्विक वातावरण के दोलनों का अध्ययन किया है। टोंगा विस्फोट से लहर के मोर्चे का विस्तार वायुमंडलीय तरंगों के वैश्विक प्रसार की घटना का एक विशेष रूप से शानदार उदाहरण था, जिसे परमाणु परीक्षणों सहित अन्य ऐतिहासिक विस्फोटक घटनाओं के बाद देखा गया है।

यह विस्फोट इतना शक्तिशाली था कि इसने वातावरण को घंटी की तरह बजने का कारण बना दिया, हालांकि इसकी आवृत्ति बहुत कम थी। यह एक ऐसी घटना है जिसे पहली बार 200 साल पहले सिद्ध किया गया था।

क्राकाटोआ, 1883

पहली ऐसी दबाव लहर जिसने वैज्ञानिक ध्यान आकर्षित किया, वह 1883 में इंडोनेशिया में माउंट क्राकाटोआ के महान विस्फोट से उत्पन्न हुई थी।

क्राकाटोआ तरंग पल्स का पता दुनिया भर के स्थानों पर बैरोमीटर के अवलोकन में लगाया गया था। उन दिनों संचार धीमा था, निश्चित रूप से, लेकिन कुछ वर्षों के भीतर, वैज्ञानिकों ने विभिन्न व्यक्तिगत टिप्पणियों को जोड़ दिया था और विस्फोट के बाद के घंटों और दिनों में दुनिया के नक्शे पर दबाव के मोर्चे के प्रसार की साजिश रचने में सक्षम थे।

वेव फ्रंट ने क्राकाटोआ से बाहर की ओर यात्रा की और दुनिया भर में कम से कम तीन पूर्ण यात्राएं करते हुए देखा गया। लंदन की रॉयल सोसाइटी ने विस्फोट पर एक प्रसिद्ध 1888 की रिपोर्ट में लहर के सामने के प्रसार को दर्शाते हुए नक्शों की एक श्रृंखला प्रकाशित की।

क्राकाटोआ या हाल ही में टोंगा विस्फोट के बाद देखी गई तरंगें बहुत कम आवृत्ति वाली ध्वनि तरंगें हैं। प्रसार तब होता है जब स्थानीय दबाव में परिवर्तन आसन्न हवा पर एक बल उत्पन्न करता है, जो तब तेज हो जाता है, जिससे दबाव परिवर्तन के साथ विस्तार या संपीड़न होता है, जो बदले में हवा को लहर के पथ के साथ आगे बढ़ाता है।

उच्च-आवृत्ति ध्वनि तरंगों के साथ हमारे सामान्य अनुभव में, हम उम्मीद करते हैं कि ध्वनि सीधी रेखाओं में यात्रा करेगी, जैसे, एक विस्फोट करने वाले फायरवर्क रॉकेट से सीधे जमीन पर दर्शक के कान तक। लेकिन इन वैश्विक दबाव दालों में केवल क्षैतिज रूप से फैलने की ख़ासियत है, और इसलिए झुकते हैं क्योंकि वे पृथ्वी की वक्रता का अनुसरण करते हैं।

तरंगों का एक सिद्धांत जो पृथ्वी को गले लगाता है

200 साल पहले, महान फ्रांसीसी गणितज्ञ, भौतिक विज्ञानी और खगोलशास्त्री पियरे-साइमन डी लाप्लास ने इस तरह के व्यवहार की भविष्यवाणी की थी।

लाप्लास ने अपने सिद्धांत को वैश्विक स्तर पर वायुमंडलीय गतियों को नियंत्रित करने वाले भौतिक समीकरणों पर आधारित किया। उन्होंने भविष्यवाणी की कि वातावरण में गतियों का एक वर्ग होना चाहिए जो तेजी से फैलता है लेकिन पृथ्वी की सतह को गले लगाता है। लाप्लास ने दिखाया कि गुरुत्वाकर्षण और वायुमंडलीय उछाल की ताकतें ऊर्ध्वाधर वायु गति के सापेक्ष क्षैतिज वायु गति का समर्थन करती हैं, और एक प्रभाव कुछ वायुमंडलीय तरंगों को पृथ्वी की वक्रता का पालन करने की अनुमति देना है।

19वीं शताब्दी के अधिकांश समय के लिए, यह कुछ हद तक अमूर्त विचार प्रतीत होता था। लेकिन 1883 में क्राकाटोआ के विस्फोट के बाद के दबाव के आंकड़ों ने नाटकीय रूप से दिखाया कि लाप्लास सही था और ये पृथ्वी-गले लगाने की गति उत्तेजित हो सकती है और भारी दूरी पर फैल जाएगी।

इस व्यवहार की समझ का उपयोग आज दूर के परमाणु विस्फोटों का पता लगाने के लिए किया जाता है। लेकिन वैश्विक वातावरण की पृष्ठभूमि कंपन के लिए लाप्लास के सिद्धांत के पूर्ण प्रभाव की पुष्टि हाल ही में की गई है।

घंटी की तरह बज रहा है

एक विस्फोट जो एक घंटी की तरह बजने वाले वातावरण को सेट करता है, उस घटना की एक अभिव्यक्ति है जिसे लाप्लास ने सिद्धांतित किया था। वही घटना वातावरण के वैश्विक कंपन के रूप में भी मौजूद है।
ये वैश्विक दोलन, एक बाथटब में आगे और पीछे पानी के बहाव के अनुरूप, हाल ही में निर्णायक रूप से पाए गए हैं।

लहरें पूरे विश्व में वातावरण को तेजी से जोड़ सकती हैं, बल्कि एक संगीत वाद्ययंत्र, जैसे वायलिन स्ट्रिंग, ड्रम स्किन या धातु की घंटी के माध्यम से फैलने वाली तरंगों की तरह। वातावरण अलग-अलग आवृत्तियों के एक सेट पर ‘रिंग’ कर सकता है और करता है।

2020 में, क्योटो विश्वविद्यालय के मेरे सहयोगी ताकातोशी सकाज़ाकी और मैं वातावरण के विश्व स्तर पर सुसंगत कंपनों के लिए लाप्लास के सिद्धांत के निहितार्थ की पुष्टि करने के लिए आधुनिक टिप्पणियों का उपयोग करने में सक्षम थे। दुनिया भर की साइटों पर 38 वर्षों के लिए हर घंटे वायुमंडलीय दबाव के एक नए जारी किए गए डेटासेट का विश्लेषण करते हुए, हम वैश्विक पैटर्न और आवृत्तियों को खोजने में सक्षम थे, जो कि लाप्लास और उनके अनुसरण करने वाले अन्य लोगों ने सिद्धांतित किया था।

ये वैश्विक वायुमंडलीय दोलन सुनने के लिए बहुत कम आवृत्ति वाले हैं, लेकिन वे वातावरण में अन्य सभी गतियों से लगातार उत्साहित होते हैं, जो हमारे वातावरण में अधिक नाटकीय मौसम के उतार-चढ़ाव के लिए एक बहुत ही कोमल लेकिन लगातार ‘पृष्ठभूमि संगीत’ प्रदान करते हैं।

– लेखक हवाई विश्वविद्यालय से हैं

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