L'eruzione dell'Hunga Tonga-Hunga Ha'apai ha raggiunto un crescendo esplosivo il 15 gennaio 2022. Il suo rapido rilascio di energia ha alimentato uno tsunami oceanico che ha causato danni fino alla costa occidentale degli Stati Uniti, ma ha anche generato onde di pressione nell'atmosfera che si sono rapidamente diffuse in tutto il mondo.
Il modello di onde atmosferiche vicino all'eruzione era piuttosto complicato, ma a migliaia di chilometri di distanza appariva come un fronte d'onda isolato che viaggiava orizzontalmente a oltre 1000 km orari. James Garvin della NASA, capo scienziato del Goddard Space Flight Center, ha detto a NPR che l'agenzia spaziale ha stimato che la raffica era equivalente a circa 10 megatoni di TNT, circa 500 volte più potente della bomba sganciata su Hiroshima, in Giappone. Dai satelliti che osservavano con sensori a infrarossi, l'onda sembrava un'increspatura prodotta facendo cadere una pietra in uno stagno.
L'impulso è stato registrato come perturbazioni nella pressione atmosferica della durata di diversi minuti mentre si muoveva su Nord America, India, Europa e molti altri luoghi in tutto il mondo. Online, le persone hanno seguito l'evento in tempo reale mentre gli osservatori pubblicavano le loro osservazioni barometriche sui social media. L'onda si è propagata in tutto il mondo ed è tornata indietro in circa 35 ore.
L'espansione del fronte d'onda dall'eruzione di Tonga è stato un esempio particolarmente spettacolare del fenomeno della propagazione globale delle onde atmosferiche, che è stato visto dopo altri eventi esplosivi storici, compresi i test nucleari. Questa eruzione è stata così potente da far suonare l'atmosfera come una campana, anche se ad una frequenza troppo bassa per essere ascoltata. È un fenomeno teorizzato per la prima volta oltre 200 anni fa. Oltre 200 anni fa, il grande matematico, fisico e astronomo francese Pierre-Simon de Laplace predisse tale comportamento.
Laplace basò la sua teoria sulle equazioni fisiche che governano i moti atmosferici su scala globale. Predisse che ci dovrebbe essere una classe di moti nell'atmosfera che si propagano rapidamente abbracciando la superficie della Terra. Laplace ha dimostrato che le forze di gravità e la galleggiabilità atmosferica favoriscono i movimenti orizzontali dell'aria rispetto ai movimenti verticali dell'aria, e un effetto è quello di consentire ad alcune onde atmosferiche di seguire la curvatura della Terra.
Per la maggior parte del 19° secolo, questa sembrava un'idea un po' astratta. Ma i dati sulla pressione dopo l'eruzione del Krakatoa del 1883 hanno mostrato in modo drammatico che Laplace aveva ragione e che questi movimenti che abbracciano la Terra possono essere eccitati e si propagheranno su enormi distanze.
La comprensione di questo comportamento è usata oggi per rilevare esplosioni nucleari lontane. Ma tutte le implicazioni della teoria di Laplace per la vibrazione di fondo dell'atmosfera globale sono state confermate solo di recente. Un'eruzione che fa suonare l'atmosfera come una campana è una manifestazione del fenomeno teorizzato da Laplace. Lo stesso fenomeno è presente anche come vibrazioni globali dell'atmosfera.
Le onde possono collegare rapidamente l'atmosfera su tutto il globo, un po' come le onde che si propagano attraverso uno strumento musicale, come una corda di violino, una pelle di tamburo o una campana di metallo. L'atmosfera può e "suona" a un insieme di frequenze distinte.
Nel 2020 è stato possibile utilizzare le osservazioni moderne per confermare le implicazioni della teoria di Laplace per le vibrazioni globalmente coerenti dell'atmosfera. Analizzando un set di dati appena rilasciato di pressione atmosferica ogni ora per 38 anni in siti in tutto il mondo è stato possibile individuare i modelli e le frequenze globali che Laplace e altri che lo seguivano avevano teorizzato.
