Um padrão quadriculado de áreas de baixa (azul) e alta (vermelha) pressão movendo-se para o leste ao longo do tempo, gerado por apenas duas das vibrações retumbantes da atmosfera global (períodos =32,4 horas e 9,4 horas). Crédito:Sakazaki e Hamilton (2020)
Uma campainha vibra simultaneamente em um tom fundamental grave e em muitos sobretons agudos, produzindo um som musical agradável. Um estudo recente, acabado de publicar no Jornal das Ciências Atmosféricas por cientistas da Universidade de Kyoto e da Universidade do Havaí em Mānoa, mostra que toda a atmosfera da Terra vibra de maneira análoga, em uma confirmação impressionante de teorias desenvolvidas por físicos nos últimos dois séculos.
No caso da atmosfera, a "música" não vem como um som que poderíamos ouvir, mas na forma de ondas em grande escala de pressão atmosférica abrangendo o globo e viajando ao redor do equador, alguns movendo-se de leste a oeste e outros de oeste a leste. Cada uma dessas ondas é uma vibração ressonante da atmosfera global, análogo a um dos tons ressonantes de um sino. A compreensão básica dessas ressonâncias atmosféricas começou com percepções seminais no início do século 19 por um dos maiores cientistas da história, o físico e matemático francês Pierre-Simon Laplace. Pesquisas feitas por físicos ao longo dos dois séculos subsequentes refinaram a teoria e levaram a previsões detalhadas das frequências das ondas que deveriam estar presentes na atmosfera. Contudo, a detecção real de tais ondas no mundo real ficou para trás em relação à teoria.
Agora em um novo estudo de Takatoshi Sakazaki, professor assistente na Escola de Ciências da Universidade de Kyoto, e Kevin Hamilton, um Professor Emérito no Departamento de Ciências Atmosféricas e no Centro Internacional de Pesquisa do Pacífico na Universidade do Havaí? i em Mānoa, os autores apresentam uma análise detalhada da pressão atmosférica observada no globo a cada hora durante 38 anos. Os resultados revelaram claramente a presença de dezenas de modos de onda previstos.
O estudo se concentrou principalmente em ondas com períodos entre 2 horas e 33 horas que viajam horizontalmente pela atmosfera, movendo-se ao redor do globo em grandes velocidades (excedendo 700 milhas por hora). Isso configura um padrão característico de "tabuleiro de xadrez" de alta e baixa pressão associado a essas ondas à medida que se propagam (veja a figura).
Padrões de pressão para 4 dos modos à medida que se propagam ao redor do globo. Crédito:Sakazaki e Hamilton (2020)
"Para esses modos de onda que se movem rapidamente, nossas frequências observadas e padrões globais correspondem muito bem aos previstos teoricamente, "afirmou o autor principal, Sakazaki." É emocionante ver a visão de Laplace e de outros físicos pioneiros tão completamente validada após dois séculos. "
Mas essa descoberta não significa que seu trabalho acabou.
"Nossa identificação de tantos modos em dados reais mostra que a atmosfera está realmente tocando como um sino, "comentou o co-autor Hamilton." Isso finalmente resolve um problema clássico e antigo da ciência atmosférica, mas também abre uma nova avenida de pesquisa para entender os processos que excitam as ondas e os processos que atuam para amortecer as ondas. "
Então deixe a música ambiente tocar!
