Гигантское извержение вулкана Тонга было таким же мощным, как Кракатау в 1883 году, выяснили ученые

Подводный вулкан извергся в январе недалеко от тихоокеанского острова Тонга и послал мощные волны давления в атмосферу Земли, где они несколько раз обогнули планету.

Последним вулканом, который вызвал такие крупные пульсации в атмосфере, был Кракатау в 1883 году, во время одного из самых разрушительных вулканических извержений в зарегистрированной истории, показывает новое исследование.

"Это атмосферное волновое событие было беспрецедентным в современной геофизической летописи", - сказал первый автор исследования Робин Матоза, доцент кафедры наук о Земле Калифорнийского университета в Санта-Барбаре.

Исследование, опубликованное в четверг (12 мая) в журнале Science, показало, что импульс давления, созданный вулканом Тонга, был "сопоставим по амплитуде с извержением Кракатау 1883 года и на порядок больше, чем извержение вулкана Сент-Хеленс 1980 года", - сказал Матоза по электронной почте Live Science.

Чем выше амплитуда волны, тем она мощнее".

Второе исследование, также опубликованное 12 мая в журнале Science, предполагает, что этот мощный импульс не только всколыхнул атмосферу, но и послал рябь по океану внизу.

На самом деле, атмосферные волны породили небольшие, быстро перемещающиеся метеоцунами - то есть серии волн, вызванных нарушениями давления воздуха, - которые достигли берега за несколько часов до обычных, сейсмически обусловленных цунами, порожденных взрывом вулкана.

Эти небольшие "предвестники" цунами наблюдались по всему миру, в основном в Тихом океане, но также в Атлантическом океане и Средиземном море, что удивительно, сказал Тацуя Кубота, научный сотрудник Национального научно-исследовательского института наук о Земле и устойчивости к стихийным бедствиям в Японии и первый автор второго исследования.

Высота "предвестников" цунами ... составляла примерно несколько сантиметров или около того, хотя это зависит от места", - сказал Кубота в интервью Live Science по электронной почте.

Вулкан Тонга - называемый Хунга-Тонга-Хунга-Ха'апай, или просто Хунга - находится примерно в 40 милях (65 км) к северо-западу от тонганской столицы Нукуалофа.

Это один из 12 известных подводных вулканов в вулканической дуге Тонга-Кермадек, геологической структуре, которая проходит вдоль западного края Тихоокеанской плиты земной коры, по данным Смитсоновской программы глобального вулканизма.  

Когда Хунга извергался в середине января, образовавшийся шлейф газа и частиц попал в мезосферу - третий слой атмосферы над поверхностью Земли - и стал крупнейшим вулканическим шлейфом в спутниковой записи.

Количество энергии, высвобожденной при извержении, было сравнимо с тем, что может быть получено при взрыве от 4 до 18 мегатонн тротила или при одновременном взрыве более 100 бомб масштаба Хиросимы.

После рекордного извержения Матоза и группа из более чем 70 ученых из 17 стран поставили перед собой задачу задокументировать, какие атмосферные волны были порождены взрывом.

Для этого они собрали данные с многочисленных наземных и космических систем мониторинга, которые фиксировали извержение в момент его возникновения. 

Команда обнаружила, что из всех атмосферных волн, порожденных взрывом, так называемые волны Лэмба выделяются как наиболее заметные. Волны Лэмба распространяются вдоль поверхности Земли и похожи на звуковые волны, поскольку они создают колебания в среде, через которую проходят.

Однако волны Лэмба распространяются на чрезвычайно низких частотах, "где влияние гравитации становится значительным", - сказал Матоза. 

Исследователи редко регистрируют волны Лэмба, потому что они возникают только при огромных взрывах в атмосфере, в масштабах крупных вулканических извержений и ядерных испытаний. "Обычно они не наблюдаются при небольших вулканических извержениях", - сказал Матоза в интервью Live Science. 

Амплитуда самых высоких волн Лэмба, порожденных извержением Хунга, составляла 280 миль (450 км), то есть они попали в ионосферу - плотный слой электрически заряженных частиц, который находится на высоте от 35 до 620 миль (от 60 до 1000 км) над поверхностью планеты.

В течение шести дней эти волны излучались из вулкана наружу, обогнув Землю четыре раза в одном направлении и три раза в другом.

Исходя из исторических данных, извержение Кракатау в 1883 году породило волны Лэмба, которые обогнули Землю такое же количество раз, сообщили исследователи.

Наблюдения группы исследователей за волнами Лэмба согласуются с более ранними моделями события извержения Хунга, которые были созданы Неджелкой Жагар, профессором теоретической метеорологии Гамбургского университета, и ее коллегами.

"Мы смогли смоделировать волну Хунга-Тонга-Ламба всего через два дня после события", а теперь новое исследование Science предоставило более подробную информацию о том, как распространялись эти волны, используя различные геофизические измерения, сообщила Жагар по электронной почте Live Science.

В своем собственном исследовании в Science Кубота и его коллеги связали точки между этими волнами Лэмба и самыми быстрыми цунами, наблюдавшимися после извержения. Они обнаружили, что время возникновения волн Лэмба и "предвестников" цунами совпадает.

Поразительно то, что эти волны-предвестники высадились на берег более чем на два часа раньше, чем ожидалось бы для обычных цунами, которые в основном вызваны внезапными деформациями морского дна. 

В дополнение к огромным волнам Лэмба и быстро движущимся цунами, извержение Хунга также породило невероятно дальнобойные звуковые волны и инфразвуковые волны - акустические волны слишком низкой частоты, чтобы их мог услышать человек, сообщили Матоза и его коллеги.

Выдающиеся волны Лэмба возглавили группу, за ними последовали инфразвуковые волны, а затем звуковые волны.

Примечательно, что слышимые звуки, состоящие из коротких, повторяющихся "бумов", были зарегистрированы по всей Аляске, расположенной более чем в 6 200 милях (10 000 км) от извержения Хунга.