1883 年 8 月、インドネシアのクラカタウ、またはクラカトアと呼ばれる山岳島が自壊しました。偶発的な火山噴火は爆発でクレッシェンドし、80 キロメートルの高さの破片を送り、800,000 平方キロメートルの地表を腐食性の灰で窒息させました。島の大部分が爆破されて海に飛び散ったため、津波が発生し、近くのジャワ島とスマトラ島に激突し、噴火による 36,000 人の死者のほとんどを引き起こしました。
インドネシアが被害の矢面に立たされた一方で、クラカタウの噴火は世界中に不可解な影響を与えました。どういうわけか、クラカタウの津波がインド洋から大陸を越えて他の海盆に到達する可能性はまったくないように見えたにもかかわらず、小さな津波が太平洋と大西洋の両方の国の海岸線に打ち寄せました。他の説明がなく、当時の科学者たちは、これらの遠く離れた津波を偶然のタイミングの地震のせいにした.
しかし、その後の数十年間、地球物理学者はデータについて頭を悩ませ続けました。たとえば、1955 年の研究では、遠方の津波が、噴火から大気中を外に伝播した圧力波の到達と相関していることがわかりました。この研究の著者は、この大気の擾乱と水との間に何らかの結合が生じたと推測しました。 2003 年のコンピュータ シミュレーションは、このことをさらに裏付けており、クラカタウの主な津波は、大陸の裂け目を通り抜けて太平洋と大西洋の両方に到達した場所でさえ、ハワイ、カリフォルニア、アラスカなどの場所で発生した小さな津波に遅れをとっていたことを示しています。代わりに、爆風からのより速い圧力波と同期しました。 (周波数が可聴範囲内にある圧力波は、音として知られています。)
火山の音や圧力波が津波を引き起こす可能性があるという憶測を裏付けるために、科学者は現代のクラカタウの別のバージョンがリアルタイムで再生されるのを確認する必要がありました — 確かに、厄介な願いです.
その後、2022 年 1 月 15 日、南太平洋で大部分が水没したフンガ トンガ - フンガ ハアパイと呼ばれる火山の大釜が悪夢のような轟音を放ちました。火山灰のきのこ雲と局地的な津波は、群島のトンガ王国を荒廃させました。幸いなことに死亡者はほとんどいませんでしたが、この火山はあらゆる種類の記録を破りました。その灰雲は、1 時間あたり最大 200,000 回の雷放電を生成しました。爆発自体は、これまでに記録された中で最も強力なものの 1 つでした。
米国地質調査所アラスカ火山天文台の地球物理学者、マシュー・ヘイニー氏は、爆発の規模とエネルギーに関して、トンガのイベントは「基本的にクラカトア 2 に似ていた」と述べています。ヘイニーの本拠地であるアンカレッジでは銃声のような音が聞こえた。 「私たちは6,000マイル離れています。火山の噴火が聞こえた？わお。それは私の心を吹き飛ばします。」
Hunga Tonga-Hunga Ha'apai のサウンドだけが世界中に広まったわけではありません。高さ数十センチの一連の津波が、異なる海盆の遠く離れた海岸に押し寄せました。米国海洋大気庁 (NOAA) の海洋学者であるポール・ファネリ氏は、「カリブ海で津波の兆候があるとは予想していませんでした」と述べています。
今回、科学者たちは解決策を見つけたと考えています。惑星全体の波高計が対応する気圧センサーと一致したとき、爆発からの圧力波が複数の海と海の表面と接続し、水にエネルギーを伝達し、無数の津波を引き起こしたに違いないことが明らかになりました.
この説明は、クラカタウに関する 139 年の謎を同時に解決しました。 「1883年に観察されたことを考えると、それが当時にも起こったことは理にかなっています」と、NOAAの海洋物理学者であるグレッグ・デュセクは述べています。 「両方の観察結果はよく一致しているようです。」
しかし、すべての抜本的な科学的発見と同様に、新たな疑問が生じています。火山の圧力波が海の波とタンゴするのはいつ、なぜですか?トンガの広範囲にわたる津波が特定の海岸線に沿ってのみ発生したのはなぜですか?そして、これらの津波はどれほど強力で破壊的な可能性があるのでしょうか?
津波学校
通常、津波を発生させるには、大量の物体を水域に押し込んで変位させる必要があります。地震はこれを簡単な方法で行います。ニュージーランド国立水大気研究所の流体力学学者であるエミリー・レーンは、「地震の津波は本当に、本当に単純です。 「水中で地震が発生し、実際に海底が変形し、その変形が水面に伝わり、津波として放射されます。」
火山津波はもっと複雑です。破片が水中に放出されたり、水中に飛び散ったり、火山自体の部分的または完全な崩壊、水中での爆発はすべて水を移動させる可能性があります。 Hunga Tonga-Hunga Ha'apai 周辺の海底に関する調査作業は、今後数か月以内に、どのプロセスまたはプロセスの組み合わせが、その地域の古典的なスタイルの津波を生成したかを突き止めます。
しかし、大津波が太平洋を横断して日本に到達する約 3 時間前に、小さな波のピークが東京の南約 1,000 キロの小笠原諸島に到達しました。その同じ日に、プエルトリコからメキシコまでのカリブ海、さらには噴火から 18,000 キロメートル離れた地中海にも同様のピークが現れました。
これらの小さくて速い波は、一部の科学者に、地球が津波を発生させることができる従来とは異なる方法、つまり大気を利用する方法を思い出させました.
嵐は、持続的で重大な大気擾乱を引き起こすことがあります。 1929 年、英国の数学者で海洋学者のジョセフ・プラウドマンは、水面上を特定の速度で外乱が移動すると、プラウドマン共鳴と呼ばれる現象が発生するという仮説を立てました。彼の方程式は、大気圧波が水中の波にエネルギーを伝達し、波を大きくすることを示しました。そして、これらの増幅された波が海岸を襲うとき、それらは気象津波として知られています.
プラウドマンの数学は最終的に、大気の擾乱が水の波と同じ速度で移動するときに、空から海へのエネルギーの伝達が最も効率的であることを示しました。また、波の速度は水深によって異なります。
ブリティッシュコロンビア州シドニーにある海洋科学研究所の気象津波の専門家、アレクサンダー・ラビノビッチ氏は、嵐は毎秒数十センチメートル移動する大気圧波を発生させる傾向があると述べた。その遅い速度で、圧力波は浅い水域で見られる同様に遅い水波と共鳴して、大規模な気象津波を引き起こします。
これが、彼らが米国東海岸、メキシコ湾、五大湖の比較的浅い水域に年間数十回出現し、時には致命的な影響を与える理由です。1954 年にミシガン湖で高さ 3 メートルの津波が発生し、7 人が死亡しました。人。まれに、これらの気象津波が地震による津波の脅威に匹敵することがあります。1978 年には、高さ 6 メートルの気象津波がクロアチアの港町ヴェラ ルカを恐怖に陥れ、数時間にわたって繰り返し衝突しました。
トンガの 1 月の噴火によって引き起こされた津波は、気象津波と非常によく似ていました。多くの海洋学者、物理学者、火山学者が、火山の爆発的な天頂からわずか数時間後にほぼ一斉に認識したからです。水圏、雪氷圏、大気の間の相互作用を研究しているコロラド鉱山学校の研究者であるエリック・アンダーソンは、「すべての力学と物理学は非常に似ています。ここを除いて、重要な違いが 1 つあります。 「地球全体が影響を受けています」とラビノビッチは言いました。
世界中で聞こえる轟音
研究者は、この場合に責任がある特定のタイプの圧力波、またはタイプの組み合わせについてまだ同意していません.トンガの噴火は、短命の衝撃波や地球を駆け巡る音響波など、複数の大気擾乱を引き起こしました。大量の空気を上向きに押し上げることで、爆発は大気重力波と呼ばれるものも作りました。これらは、冷たい気団が急速に上昇し、重力に従い、海面まで沈み込むときに作られ、基本的にゴングのように成層圏に衝突し、すべての方向に水平に伝播する圧力振動を生成します.
多くの研究者は、津波が発生した特定の場所を考えると、トンガの大気重力波が遠く離れた津波の発生源である可能性が最も高いと考えています。重力波は、秒速 300 メートル以上の速度で惑星を横切りました。プラウドマン共鳴を得るには、水の波が比較的速く動く必要があり、それには異常に深い水が必要です。 「海の波がこれほど速い速度で進むには、約 9,000 メートルの水が必要になります」と Dusek 氏は言いました。すると、海溝の深さが 8,000 メートルを超える、カリブ海と日本の南で強い津波が発生したことがわかります。
これらの場所では、海の波は実際に音速に近い速度で移動します。それを想像するのは難しいかもしれませんが、外洋では波はほとんど見えません。 「その浅い水にぶつかるまで、波は海面でそれほど明白ではありません」とドゥセックは言いました.
米国地質調査所の太平洋沿岸および海洋科学センターの地球物理学者であるエリック ガイストによると、プラウドマン共鳴は、大気の重力波が外洋を横切って移動したため、これら 2 つの海溝の上で最も効率的だった可能性があります。海の波の増幅が起こったでしょう。影響を受けた海岸線に近い海底の水中地形も、入ってくる津波を増幅した可能性があります。
深い塹壕理論に加えて、これらのアイデアは、確固たる結論を下す前にさらに調査する必要があります.また、他のタイプの圧力波では、波高がさらに増幅される可能性があります。しかし、この初期の段階でさえ、トンガの劇的な噴火が世界の反対側の海と大洋を震え上がらせ、隆起させ、痙攣させたことに疑いの余地はありません。これは、過去からの驚くべき概念をほとんど確認する現在の啓示です.
物理学の癖
ラビノビッチの言葉を借りれば、トンガとクラカタウの出来事の間の「強い類似性」を考えると、クラカタウの世界規模の津波のコールド ケースは閉じることができます。しかし、クラカタウと同様に、トンガの大混乱は新たな疑問を提起しました.
遠方の津波は危険ではなかったかもしれませんが、トンガ火山自体によって引き起こされた局地的な津波は確かに危険でした。トンガには独自の深い海溝があるため、噴火の近くでもプラウドマン共鳴が発生した可能性が高いと思われます。 「それは、地震信号だけから予想されるものよりも少しだけピーク波高に追加されましたか?」
波の高さが嵐によって作られた気象津波の高さに決して近づかなかったことは、安堵した.しかし、それは常にそうでしょうか？研究者たちは、はるかに大規模な気象津波イベントを作成するには、どれだけ強力な爆風が必要か疑問に思っています.陸上の火山も大きなブームを起こす可能性があるとレーン氏は指摘しています。
クラカタウやフンガ・トンガ・フンガ・ハアパイのような恐ろしい火山爆発は、人間のタイムスケールでは非常にまれです。そしてこれまでのところ、そのような巨大なうなり声は、世界中で深刻な波のピークを引き起こすことができないようです.大気によって引き起こされる津波に関して言えば、「気象による気象津波は、公共の安全の観点から私たちが本当に懸念していることです」と Dusek 氏は述べています。
トンガの海洋現象はホラーショーではありませんでした。しかし、物理学のわずかな特異性でさえ、自然界の展開が地球規模の結果につながる可能性があることを科学者に思い出させました.
