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Luca Manfredo scrittore

Come nasce un fulmine

Formazione di un affascinante evento naturale


fulmine stilizzato luca manfredo

 

Sin dall’Antichità, i fulmini sono stati associati al potere e al concetto stesso di forza. Non a caso questo evento naturale è stato affiancato ad alcune divinità come Zeus (mitologia greca), Raijin (mitologia giapponese) e uno dei più famosi, soprattutto per via delle rappresentazioni cinematografiche, Thor (mitologia norrena).


Il fulmine è sicuramente un evento naturale molto affascinante e colmo di misteri.


Come nasce un fulmine?


In questo breve articolo vedremo con parole semplici appunto come nasce un fulmine.

Bene, entriamo nel vivo dell’articolo.


Grazie alle tecnologie moderne, oggi è possibile studiare meglio i fulmini e le loro origini. Per farlo, sono impiegate videocamere capaci di registrare fino a 15000 fotogrammi per secondo, consentendo così di visualizzare l’azione di un fulmine con un tempo enormemente rallentato. Solamente per dare un’idea, a questa frequenza di fotogrammi servono all’incirca 6 minuti per visionare 1 secondo di riprese.


Il processo di nascita di un fulmine, com’è facilmente intuibile, ha origine all’interno di una nube temporalesca. Ma prima di tutto ciò, la nube deve necessariamente generarsi.

Tutto inizia con l’aria calda. Per sua natura, il calore tende a salire verso l’alto. I centri abitati producono più calore per via della concentrazione di popolazione e degli edifici. Questi ultimi, infatti, tendono ad accumulare calore nel loro calcestruzzo, aumentando la temperatura dell’aria cittadina. Rispetto alla periferia, quindi, farà più caldo. E questa differenza di temperatura crea un risucchio di aria più fresca dalla periferia. Questo moto d’aria crea una risacca calda che sale verso l’alto.


Già a 5000 metri di altezza la temperatura dell’aria è certamente più fredda. E più si sale in quota, più le temperature sono rigide. Ciò comporta la presenza di due strati di aria a diversa temperatura che entrando in contatto si condensano appunto nelle nubi.

Una nube diviene temporalesca quando il flusso di aria calda risale con una risacca massiccia. Non a caso i temporali si sono intensificati negli anni proprio a causa dell’aumento medio delle temperature nei centri abitati ad alta densità. Al crescere di questa concentrazione aumenta di conseguenza anche la forza di questi eventi atmosferici.


Nel momento in cui la nube si forma, avviene una prima condensa. Questa porta con sé la pioggia, ma non è detto che questa si riversi immediatamente sulla terra. I moti di aria all’interno delle nubi muovono le particelle d’acqua. Queste iniziano a collidere tra loro, generando una carica magnetica all’interno della nube, dove nella zona più fredda sarà presente una più alta carica positiva, mentre nella zona più calda si accumulerà più carica negativa. Il principio è come quello di una pila, dove abbiamo un anodo e un catodo.

I moti dell’aria amalgamano sempre di più queste cariche, fino a farle entrare in contatto.


Tutto ciò, però, non basta per far nascere un fulmine.


Per semplificare il concetto, facciamo un esempio esplicativo: pensate a un incidente dovuto a una fuga di gas. In chimica, ogni combustione è in realtà una reazione chimica con l’ossigeno. Avremo perciò un combustibile e un comburente (agente ossidante per la combustione, solitamente ossigeno). Immaginate che una valvola del metano sia difettosa e che da questo guasto si riversi il gas infiammabile nella stanza. Il metano satura l’ambiente ed entra in contatto con l’ossigeno. In questo spazio, ora abbiamo due gas che in realtà fanno… nulla. Semplicemente stanno condividendo lo stesso spazio restando inerti. Ciò che li fa reagire è un catalizzatore capace di emettere la giusta quantità di calore. In questo caso, potrebbe essere il malcapitato di turno che entra in casa e accende la luce. La scarica elettrica necessaria per accendere la lampadina produce calore sufficiente da catalizzare la reazione e… boom! La casa diventa un bel fuoco d’artificio.


Tutto questo per dire che le nubi si sono caricate, pronte per fare da conduttore, ma queste non potranno mai generare abbastanza carica da originare spontaneamente un fulmine. Per dar luogo alla scintilla iniziale, serve moltissima energia.


Che cosa scatena l’energia inziale di un fulmine?


Se le nubi non sono in grado di generare tale carica, che cosa innesca la reazione?

Anni di studi con strumentazioni all’avanguardia hanno permesso di dare una risposta a questa domanda. La scintilla iniziale arriva alle nubi dallo Spazio. Esatto, proprio dallo Spazio! Sembra incredibile ma i fulmini sono in realtà alieni. Beh, detto così suona ridicolo, ma facciamo chiarezza servendoci di basi scientifiche.


Quando una stella nasce o muore questa emette una grande quantità di energia, non solo luminosa; anche eruzioni solari di grande intensità sono in grado di produrre la stessa particolare energia che non solo innesca la scintilla di un fulmine ma che sta alla base della vita energetica dell’Universo. Questa è l’energia delle onde gamma.


Quando queste onde gamma entrano negli strati superiori dell’atmosfera, in particolare nella ionosfera, si diramano come le radici di un albero, disperdendo parte della loro energia. Queste onde contengono un altissimo potenziale energetico, abbastanza da attivare il fenomeno.


Le nubi si sono caricate con i moti delle particelle d’acqua a tal punto da divenire sacche cariche di energia statica. Nel momento in cui l’energia gamma penetra nella nube, questa attiva le cariche, dando vita alla scintilla di un fulmine.


E dopo, che cosa accade all’emissione di un fulmine?


Tutto avviene nel giro di circa 5 millisecondi, un tempo impercepibile dall’occhio umano. Ciò che noi vediamo è solamente la reminiscenza della luce prodotta dai milioni di volt contenuti nel fulmine.


Quello che nasce è un fascio compatto di elettricità. A contatto con le particelle d’aria, questo si scinde, diramandosi nella classica forma di un fulmine.

Nel momento un cui tocca terra, il fulmine scarica parte della propria energia, ma non tutta. Parte di questa rimbalza sul terreno e ripercorre lo stesso tragitto ma al contrario, risalendo nuovamente verso la nube e il punto preciso che in cui si è originato.


Al momento della partenza, però, avviene un altro fenomeno chiamato sprite. Lo sprite si può pensare come al rinculo di un fulmine. Si tratta di un getto che si proietta in direzione opposta rispetto alla terra, avviandosi verso le zone più fredde dell’atmosfera, raggiungendo 50-100 chilometri di altezza dal suolo negli eventi più violenti. A quell’altitudine, le diramazioni mutando colore dal classico bianco-azzurro che noi vediamo a un rosso intenso e brillante, fenomeno di una durata davvero breve, misurata tra i 10 e i 100 millisecondi, circa 20 volte più veloce un battito di ciglia.


In una tempesta può formarsi un altro fenomeno elettrico chiamato Elfo. Gli elfi sono esplosioni circolari che si espandono orizzontalmente, raggiungendo fino a 400 chilometri di diametro, manifestandosi ad altitudini superiori ai 100 chilometri, nella ionosfera. Questi si manifestano solamente con fulmini di grande intensità, ma nonostante siano così imponenti, ma la loro durata è talmente bassa da essere invisibili all’occhio umano, aggirandosi attorno a 1 millisecondo di vita.


Ultimo evento che oggi vediamo è il “fulmine a ciel sereno”.


Il fulmine a ciel sereno avviene quando una nube ha un’alta carica positiva e una bassissima negativa. L’energia del fulmine va così alla ricerca di un polo negativo proiettandosi in orizzontale e fuori dalla nube temporalesca con un’estensione fino a 40 chilometri. Nel momento in cui intercetterà un oggetto con la sufficiente carica negativa, il fulmine a ciel sereno modificherà repentinamente la propria traiettoria, dirigendosi il basso. Questo significa che se anche il cielo dalle nostre parti è sereno ma sta avvenendo un temporale a 40 chilometri di distanza, in determinate condizioni, un fulmine potrebbe colpire dalle nostre parti, producendo anche un’onda sonora molto più intensa rispetto a quella di una normale folgore.


Spero che l’articolo sia stato utile ed esaustivo.

Al prossimo contenuto.


Luca Manfredo

 

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