私たちの惑星の大気のダイナミクスは非常に複雑であるため、現代の気象アルゴリズムでさえ、常にそれを理解して正しい予測を与えるとは限りません。
しかし、これは、18世紀に地球の大気の振る舞いの1つの単純だが重要な特徴を予測することができたフランスの科学者ピエール・シモン、侯爵デラプラスを怖がらせませんでした。ラプラスは人生で世界の気象図を見たことがありませんでしたが、圧力降下を伴う波が絶えず地球を駆け巡っていると予測する理論を開発しました。
「20世紀の終わりまで、雰囲気のモデリングは紙に鉛筆で行われ、かなり粗雑でしたが、ラプラスは成功しました」とデビッド・ランドールは言います。）、コロラド州立大学の大気科学科学者。"それは信じられないです。"
ラプラスのアイデアは、これらの波を1世紀にわたって探求するきっかけとなりました。しかし、振動は巨大であるだけでなく、非常に弱いことが判明しました。最高の物理学者でさえ、それらを検出することができませんでした。
そして今、この探求は終わりました。気象データの新しいセットで、現代の科学者は、何百万ものバロメーターが見逃しているものを発見しました。それは、弱い圧力ゾーンと強い圧力ゾーンのパッチワークキルトで地球全体を包む波の「シンフォニー」です。
これは古い理論のそのような優れた確認です。しかし、すべてを順番に話しましょう。
惑星のひも
上院首相の制服を着たラプラス。 Jean-Baptiste Guerinによる肖像画の断片、1838年
それはすべて、ラプラスが地球の大気に対する月の重力の影響に興味を持つようになったという事実から始まりました。彼は、この相互作用の結果としてどのタイプの波が生成されるかを分析することにしました。
ラプラスは、大気を滑らかな球上の液体の薄い層として想像しました。彼は、重力が波を地面に押し付けるべきであるという結論に達しました。地面では、2次元（表面）波のように、水平面内を多かれ少なかれ移動します。
「彼はこのイラストを思いついた最初の人でした。ケビン・ハミルトンは（ケビン・ハミルトンによって）、ハワイ大学マノア校の名誉教授であり、新しい研究の共著者であると説明しています。 「それは素晴らしい推測でした。」
ラプラスはこれらの波に特別な名前を付けず、それらの動きをより詳細に研究しませんでしたが、大気科学の分野の現代の科学者はそれらを「通常の振動」（またはモード、通常モード）と呼んでいます。
最も単純なmodは、一方の半球で圧力を上げ、もう一方の半球で圧力を下げます。よりエネルギッシュな改造は、低圧と高圧の小さな領域からチェッカーボードパターンを作成します。
彼らは惑星の周りを移動します-通常は西から東へ、または東から西へ-ほとんどの乗客の飛行機よりも速く移動します。
（T. Sakazaki and K. Hamilton、doi：10.1175 / JAS-D-20–0053.1）-高圧領域は赤、低圧領域は青です。 4つのグラフは、4つの異なる波モードを示しています。
ラプラスは月から推論を始めましたが、実際、これらの圧力波は、嵐、雷雨、地球自体の嵐のために現れます。
風が山脈を吹き抜け、乱流が増加し、このエネルギーの一部が通常の振動の供給に費やされます。「まるで子猫がピアノの鍵盤を弾いているようなものです」とランドールは説明します。「誤って押すと、このピアノの弦がわかります。」
それで、ラプラスはそのような波の存在のアイデアを提案しました、数学者は物理学者に大気の「ストリング」を計算するために必要なすべてのツールを与えました。しかし、誰かがこれらの「メモ」を聞いたことがありますか？
音を探す
ラプラスが彼のモデルについて考えていたのとほぼ同時に、研究者と自然主義者（ドイツの地理学者アレクサンダーフォンフンボルトを含む）は、熱帯地方では大気圧が12時間ごとに上下することに気づきました。
これらの低下は太陽からの熱の低下と一致しましたが、理論家は効果がそれほど強い理由を説明できませんでした。
科学者たちは、1882年に英国の物理学者トムソンウィリアム（ケルビン卿）がこの加熱がラプラスの「自由な振動」の1つと組み合わされていることに気付くまで、ほぼ1世紀にわたってこの謎を解明しようとしました。
ウィリアム・トムソン、ケルビン男爵、スミソニアン図書館の肖像-ケルビン卿
ケルビン卿は、波の周波数がラプラスの振動の1つの周波数と一致したため、波に刺激を与えたのは太陽であると示唆しました。彼の仮定は間違っていることが判明しました-1960年代に、科学者は太陽の影響が別のより複雑な現象を増幅すると判断しました-しかしケルビン卿の考えは科学者をラプラスの理論の数学的要素のより徹底的な分析に駆り立てました。
その結果、彼らはこれらの通常の振動がどの周波数を持つべきかを理解しました。
予期しない発見
予測に一致する最も低い「メモ」は、1980年代にのみ科学者によって発見されました。それらは、日本の気象学者松野太郎（DOI：10.2151 / jmsj1965.58.4_281）の作品に最初に登場し、少し後にケビンハミルトンとローランドガルシア（DOI：10.1029 / JD091iD11p11867）の作品に登場しました。
ハミルトンとガルシアの作品は偶然の発見から生まれました-植民地時代のインドネシアの気象観測所からの完璧なデータセットで、79年間、1時間ごとに大気圧を記録しました。
測定日記は長いだけでなく、信じられないほど正確であることが判明しました。研究者たちは、水銀柱の長さを100分の200ミリの精度で顕微鏡で測定しました。
これらの測定値を他のデータセットと比較することにより、ハミルトンとガルシアは最も長い通常モードの1つの痕跡を検出することができました。
新しいデータベース
しかし、より短い波は、ヨーロッパ中距離気象予報センターがERA5データベースを公開した昨年までは得られませんでした。データベースには、何千もの地上ステーション、気象バルーン、衛星からのデータが含まれています。「ギャップ」は強力なコンピューターモデルで埋め尽くされました。
その結果、このデータベースには、1979年から2016年まで1時間ごとに読み取りが行われる10kmごとに配置された気象観測所のグローバルネットワークによって収集される可能性のある情報が反映されています。
ウェザーバルーンの発売。--ABC Rural：坂崎
隆敏のキャディブレイン）、日本京都大学の助教授が基地の研究に着手し、ラプラスの波ではなく、気温が下がっていた。圧力低下は彼にとって単なる騒音であり、それを排除する必要がありました。
しかし、すぐに、これらが同じ通常の変動である可能性があることに気づきました。坂崎がデータを理論的予測と一致させたとき、それらはほぼ完全に一致しました。
発見の重要性についてはよくわからなかったので、彼は当時科学顧問だったハミルトンの購読をやめました。
ハミルトンは1980年代に作品を発表する前に、数十年かけて気象観測所のデータで最も大気の低い「メモ」を検索していました。そして、完全な「交響曲」の存在を証明する手紙が彼の郵便受けに落ちました。
坂崎とハミルトンは、これらの波の三次元構造を分析するために協力し、彼らの研究結果をJournal of the AtmosphericSciencesの7月号に発表しました。（DOI：10.1175 / JAS-D-20-0053.1）
この作品は、1980年代に見られたものに加えて、可能な限り正確に数十の波の振る舞いを説明しています。最もエネルギッシュなもののいくつかは、惑星を1回通過する間に、圧力を高から低に12回変化させることが判明しました。
すべての結果は、ラプラスの方程式から導き出された予測と一致していました。
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