„V moderním geologickém záznamu nemá taková atmosférická vlna obdobu,“ uvedl první autor nové studie Robin Matoza, docent na katedře věd o Zemi na Kalifornské univerzitě v Santa Barbaře.

Cunami předcházely drobné meteocunami

Podle výzkumu Matozova týmu, publikovaného ve čtvrtek 12. května 2022 v odborném časopise Science, dosáhl tlakový puls vytvořený sopkou Tonga „amplitudy srovnatelné s amplitudou erupce vulkánu Krakatau v roce 1883 a řádově větší, než byla amplituda výbuchu Hory St. Helens v roce 1980,“ sdělil Matoza písemně titulu Live Science. Informuje o tom web Science Alert. Platí přitom, že čím vyšší je amplituda, tedy maximální výška tlakové vlny vyvolané erupcí, tím tato erupce byla silnější.

Druhá studie, rovněž publikovaná 12. května 2022 v Science, naznačila, že tento silný puls rozkolísal nejenom atmosféru, ale vyslal také drobnější podmořské vlnky pohybující se napříč oceánem.

Jinými slovy, atmosférické vlny vygenerovaly podle tohoto výzkumu malé a rychle se pohybující meteocunami, neboli sérii vlnek poháněných tlakovými poruchami vzduchu, a ty dosáhly pobřeží ještě o několik hodin dříve, než k němu dorazily konvenční seizmicky poháněné vlny cunami, vytvořené samotnou sopečnou erupcí.

„Tyto malé ‚předchůdkyně‘ cunami byly pozorovány po celém světě, především v Tichém oceánu, ale překvapivě také v Atlantském oceánu a ve Středozemním moři,“ prohlásil první autor druhé studie, Tacuja Kubota, vědecký pracovník japonského Národního výzkumného ústavu pro vědu o Zemi a odolnost proti katastrofám. „Jejich výška dosahovala přibližně několika centimetrů, i když to závisí na místě,“ sdělil Kubota písemně titulu Live Science.

Jako víc než 100 hirošimských bomb najednou

Sopka Tonga – nazývaná také Hunga Tonga-Hunga Ha'apai, nebo jen Hunga – leží asi 65 kilometrů severozápadně od hlavního města Tongy Nuku'alofa. Je to jedna z 12 známých podmořských sopek ve vulkanickém oblouku Tonga-Kermadec, což je geologická struktura, táhnoucí se podél západního okraje pacifické desky zemské kůry.

Když v polovině ledna vybuchla, vystoupal uvolněný oblak plynu a částic až do mezosféry, tedy třetí atmosférické vrstvy nacházející se ve výšce zhruba 50 až 80 kilometrů nad zemským povrchem, což dělá z této události erupci s největším sopečným oblakem, jaký kdy satelity zaznamenaly.

Množství energie uvolněné při erupci lze srovnat s tím, jaké by uvolnil výbuch odpovídající čtyřem až 18 megatunám TNT, nebo hromadný výbuch více než stovky hirošimských bomb najednou.

Matoza a tým více než 70 vědců ze 17 zemí začali po této ohromující sopečné erupci zkoumat, jaké atmosférické vlny vytvořila.

Lambovy vlny vystoupaly až do 450 kilometrů

Aby to zjistili, stáhli data z mnoha pozemních i vesmírných monitorovacích systémů, jež zachytily rozvoj erupce. Díky tomu objevili, že nejvýraznějšími byly takzvané Lambovy vlny, probíhající po povrchu Země a podobně jako zvukové vlny vytvářející vibrace v médiu, jímž procházejí.

„Lambovy vlny se však šíří na extrémně nízkých frekvencích, kde se významnými stávají účinky gravitace,“ uvedl Matoza. Vědci tyto vlny zaznamenávají jen zřídka, protože vznikají pouze z obrovských výbuchů zasahujících atmosféru, jaké jsou schopny vyvolat například testy jaderných bomb nebo právě obrovské sopečné erupce. U menších erupcí nejsou podle Matozy obvykle pozorovány.

Lambovy vlny vygenerované erupcí podmořské sopky Tonga měly nejvyšší výkmit až 450 kilometrů, což znamená, že dosáhly až do ionosféry, tedy husté vrstvy elektricky nabitých částic, jež se nachází ve výši 60 až 1000 kilometrů nad zemským povrchem. Během šesti dnů vyzařovaly tyto vlny z místa erupce sopky směrem ven a oběhly Zemi v jednom směru čtyřikrát a ve druhém třikrát.

Právě to dovedlo vědce ke srovnání erupce Tongy s výbuchem sopky Krakatau v roce 1883, protože ten podle historických údajů vytvořil Lambovy vlny se stejnou frekvencí oběhu.

Pozorování Lambových vln odpovídalo podle vědeckého týmu již dříve vytvořeným simulacím erupce Tongy, pocházejícím od týmu profesorky teoretické meteorologie na univerzitě v Hamburku Nedjeljky Žagarové. 

„Byli jsme schopni simulovat Lambovu vlnu sopky Hunga Tonga už pouhé dva dny po události, a nyní nám nová studie publikovaná v Science poskytla pomocí různých geofyzikálních měření více podrobností o tom, jak se tyto vlny šíří,“ sdělila Žagarová písemně titulu Live Science.

Výbuch bylo slyšet až na Aljašce, 10 tisíc kilometrů daleko

Kubota a jeho tým pak ve své vlastní vědecké studii propojili zaznamenané Lambovy vlny s nejrychlejšími vlnkami cunami pozorovanými po erupci a zjistili, že načasování Lambových vln a „předchůdkyň“ cunami se jeví jako shodné. Zarážející je ale podle vědců to, že tyto předchůdkyně dorazily ke břehům o více než dvě hodiny dříve, než by se dalo očekávat u konvenčních cunami, jež jsou z velké části poháněny náhlými deformacemi mořského dna.

Kromě obrovských Lambových vln a rychle se pohybujících cunami vytvořila erupce podmořské sopky Hunga také neuvěřitelně dlouhé infrazvukové vlny, tedy akustické vlny s příliš nízkou frekvenci na to, aby je lidé slyšeli, a po nich i slyšitelné zvukové vlny.

Celé dění tedy probíhalo tak, že nejdříve oběhly svět obří Lambovy vlny, za nimi následovalo infrazvukové vlnění a poté i slyšitelné zvukové vlny. Za zmínku stojí, že slyšitelný zvuk, skládající se z opakovaných krátkých zahřmění, jaké se dají popsat třeba citoslovcem „bum“, byly hlášeny po celé Aljašce - tedy z míst vzdálených více než 10 tisíc kilometrů od erupce sopky Tonga.