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La atmósfera terrestre suena como una campana

La atmósfera terrestre suena como una campana

Las ondas de presión atmosférica viajan alrededor del ecuador terrestre como una vibración resonante de la atmósfera global, análoga a los tonos resonantes de una campana.

Una campana que suena vibra simultáneamente con un tono fundamental grave y con muchos armónicos agudos, produciendo un sonido musical agradable.

Un estudio desarrollado por científicos de las universidades de Kyoto (Japón) y la de Hawai’i en Mānoa, ha descubierto que toda la atmósfera de la Tierra vibra como una campana, en una sorprendente confirmación de las teorías desarrolladas por los físicos en los dos últimos siglos.

En el caso de la atmósfera, la «música» no es como un sonido que pudiéramos escuchar, sino en forma de ondas de presión atmosférica a gran escala que abarcan el globo terráqueo y viajan alrededor del ecuador: algunas se mueven de este a oeste y otras de oeste a este.

Cada una de estas ondas es una vibración resonante de la atmósfera global, análoga a uno de los tonos resonantes de una campana.

La comprensión básica de estas resonancias atmosféricas comenzó con ideas fundamentales a principios del siglo XIX por uno de los mejores científicos de la historia, el físico y matemático francés Pierre-Simon Laplace.

La investigación realizada por los físicos durante los dos siglos posteriores refinó la teoría y condujo a predicciones detalladas de las frecuencias de onda que deberían estar presentes en la atmósfera. Sin embargo, la existencia real de esas ondas se ha quedado solo en el ámbito de la teoría… hasta ahora.

Docenas de ondas

El nuevo estudio presenta un análisis detallado de la presión atmosférica observada sobre el globo terrestre cada hora durante 38 años. Los resultados revelan claramente la presencia de docenas de los modos de onda pronosticados por la teoría.

El estudio se centró particularmente en ondas con períodos entre 2 horas y 33 horas que viajan horizontalmente a través de la atmósfera, moviéndose alrededor del globo a grandes velocidades (superiores a 1.120 kilómetros por hora).

Esto establece un patrón característico de altas y bajas presiones en la atmósfera, asociado con estas ondas a medida que se propagan en torno al planeta.

 

Un patrón de áreas de presión baja (azul) y alta (roja) se mueve hacia el este a través del tiempo y es creado por dos de las vibraciones sonoras de la atmósfera global. Crédito: Sakazaki y Hamilton (2020).

Un patrón de áreas de presión baja (azul) y alta (roja) se mueve hacia el este a través del tiempo y es creado por dos de las vibraciones sonoras de la atmósfera global. Crédito: Sakazaki y Hamilton (2020).

Como una campana

«Nuestra identificación de tantos modos en datos reales muestra que la atmósfera está sonando como una campana», explica el coautor del estudio, Kevin Hamilton, en un comunicado.»Esto resuelve un problema antiguo y clásico en la ciencia atmosférica, pero también abre una nueva vía de investigación para comprender tanto los procesos que excitan las ondas como los procesos que actúan para amortiguarlas», concluye.

«Para estos modos de onda que se mueven rápidamente, las frecuencias observadas y los patrones globales coinciden muy bien con los pronosticados teóricamente», afirma el autor principal Takatoshi Sakazaki. «Es emocionante ver la visión de Laplace y otros físicos pioneros completamente validados después de dos siglos».

 

Referencia

An Array of Ringing Global Free Modes Discovered in Tropical Surface Pressure Data. Takatoshi Sakazaki; Kevin Hamilton. Journal of the Atmospheric Sciences (2020) 77 (7): 2519–2539. DOI :https://doi.org/10.1175/JAS-D-20-0053.1

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