В январе 2022 года подводное извержение вулкана Хунга Тонга-Хунга Хаапай в южной части Тихого океана вызвало взрыв такой мощности, что он уничтожил большую часть острова и вызвал ударные волны не только по всему миру, но и в космосе, согласно последним научным исследованиям (Gizmodo, NASA, AGU Advances). Это беспрецедентное событие вызвало атмосферные волны и вторичные гравитационные волны, которые сотрясли верхние слои атмосферы, где находятся орбиты спутников, что подчеркивает колоссальное и далеко идущее воздействие одного из самых значительных вулканических извержений в современной истории.

Вторичные гравитационные волны в верхней атмосфере

Когда извержение вулкана Хунга Тонга–Хунга Хаапай прорвалось через океан и атмосферу, оно не просто послало одну ударную волну — его мощная энергия разбилась на симфонию вторичных гравитационных волн, которые пронеслись по верхним слоям нашей атмосферы. Эти вторичные волны, образовавшиеся, когда первоначальный взрыв всколыхнул воздушные массы и вызвал дальнейшие колебания, распространились на огромные расстояния и перенесли импульс и энергию в мезосферу и нижнюю термосферу.

Что делает эти вторичные гравитационные волны особенно интересными, так это их способность распространяться на тысячи километров от своего источника, иногда избегая рассеивания и продолжая влиять на атмосферную циркуляцию вдали от места извержения. Наблюдения с помощью метеорных радаров и визуализаторов свечения атмосферы выявили отдельные волновые пакеты с различными скоростями и амплитудами, некоторые из которых были захвачены и направлялись атмосферными слоями, что позволило им достичь регионов, расположенных далеко внутри суши и высоко над извержением. Это явление подчеркивает сложную и взаимосвязанную природу динамики атмосферных волн, где одно взрывное событие может вызвать каскад вторичных возмущений, которые отражаются во всей верхней атмосфере планеты.

Влияние извержения вулкана Хунга-Тонга на атмосферу

Атмосферные последствия извержения вулкана Хунга-Тонга были просто экстраординарными. Взрыв выбросил в стратосферу примерно 120–150 тераграммов (это 120–150 миллионов метрических тонн!) водяного пара — беспрецедентный всплеск, который увеличил глобальный стратосферный водяной пар примерно на 10%. Этот водный выброс временно охладил тропическую стратосферу до 4°C, вызвав изменения в моделях циркуляции и даже снижение уровня озона в течение 2022 года.

Между тем, выброс диоксида серы в результате извержения был скромным по вулканическим меркам, то есть обычное глобальное охлаждение от сульфатных аэрозолей было ограничено и в основном ограничивалось Южным полушарием. Каков же конечный результат? Кратковременное, незначительное снижение потока излучения Земли — менее 0,25 Вт на квадратный метр — прежде чем ситуация вернется в норму к концу 2023 года. Хотя некоторые ранние исследования предполагали, что этот водяной взрыв может нагреть планету, недавние исследования показывают, что это событие на самом деле немного снизило температуру, вопреки ожиданиям и усилив способность атмосферы преподносить сюрпризы.

Космические наблюдения за вулканическими ударными волнами

Спутники и космические миссии предложили место в первом ряду на атмосферном фейерверке извержения Хунга Тонга. Инструменты на борту спутников NASA Ionospheric Connection Explorer (ICON) и ESA Swarm обнаружили ураганные ветры и драматические электрические токи в ионосфере, показав, что ударные волны извержения не просто сотрясали воздух — они всколыхнули самый край космоса. Спутник Arase, вращающийся на высоте 400 км, напрямую столкнулся с волнами давления от взрыва, в то время как всплески электронной плотности и плазменные пузыри были прослежены до 2000 км — далеко за пределами обычных границ ионосферы Земли. Спутниковые снимки также запечатлели колоссальное зонтичное облако извержения и дугообразные ударные фронты, в то время как данные GNSS (Глобальная навигационная спутниковая система) отслеживали рябь в ионосфере, когда они мчались вокруг планеты. Эти космические глаза подтвердили, что ударные волны распространялись по всему миру, предоставляя важные данные для понимания атмосферных связей и даже улучшения систем предупреждения о цунами путем обнаружения ионосферных возмущений почти в реальном времени. Короче говоря, охват извержения был настолько огромным, что только приборы на орбите могли полностью зафиксировать его планетарное и межпланетное воздействие.