Een rinkelende bel trilt tegelijkertijd bij een lage grondtoon en bij veel hogere boventonen, een aangenaam muzikaal geluid produceren. Een recente studie, zojuist gepubliceerd in de Tijdschrift voor de Atmosferische Wetenschappen door wetenschappers van de Kyoto University en de University of Hawai'i in Mānoa, laat zien dat de hele atmosfeer van de aarde op een analoge manier trilt, in een treffende bevestiging van theorieën die in de afgelopen twee eeuwen door natuurkundigen zijn ontwikkeld.

In het geval van de atmosfeer, de "muziek" komt niet als een geluid dat we konden horen, maar in de vorm van grootschalige golven van atmosferische druk die de wereld overspannen en rond de evenaar reizen, sommige bewegen van oost naar west en andere van west naar oost. Elk van deze golven is een resonerende trilling van de mondiale atmosfeer, analoog aan een van de resonerende tonen van een bel. Het basisbegrip van deze atmosferische resonanties begon met baanbrekende inzichten aan het begin van de 19e eeuw door een van de grootste wetenschappers uit de geschiedenis, de Franse natuurkundige en wiskundige Pierre-Simon Laplace. Onderzoek door natuurkundigen in de daaropvolgende twee eeuwen verfijnde de theorie en leidde tot gedetailleerde voorspellingen van de golffrequenties die in de atmosfeer aanwezig zouden moeten zijn. Echter, de feitelijke detectie van dergelijke golven in de echte wereld is achtergebleven bij de theorie.

Nu in een nieuwe studie van Takatoshi Sakazaki, een assistent-professor aan de Kyoto University Graduate School of Science, en Kevin Hamilton, emeritus hoogleraar bij de afdeling Atmosferische Wetenschappen en het International Pacific Research Center aan de Universiteit van Hawaï in Mānoa, de auteurs presenteren 38 jaar lang elk uur een gedetailleerde analyse van de waargenomen atmosferische druk over de hele wereld. De resultaten onthulden duidelijk de aanwezigheid van tientallen van de voorspelde golfmodi.

Het onderzoek richtte zich met name op golven met perioden tussen 2 uur en 33 uur die horizontaal door de atmosfeer reizen, zich met grote snelheden over de wereld bewegen (meer dan 700 mijl per uur). Dit zorgt voor een karakteristiek "schaakbord"-patroon van hoge en lage druk dat verband houdt met deze golven terwijl ze zich voortplanten (zie afbeelding).

"Voor deze snel bewegende golfmodi, onze waargenomen frequenties en globale patronen komen heel goed overeen met die theoretisch voorspeld, " verklaarde hoofdauteur Sakazaki. "Het is opwindend om de visie van Laplace en andere baanbrekende natuurkundigen zo volledig gevalideerd te zien na twee eeuwen."

Maar deze ontdekking betekent niet dat hun werk erop zit.

"Onze identificatie van zoveel modi in echte gegevens laat zien dat de atmosfeer inderdaad als een bel rinkelt, " merkte co-auteur Hamilton op. "Dit lost eindelijk een al lang bestaand en klassiek probleem in de atmosferische wetenschap op, maar het opent ook een nieuwe weg voor onderzoek om zowel de processen die de golven opwekken als de processen die de golven dempen te begrijpen."

Dus laat de sfeervolle muziek maar doorspelen!