I fulmini: varietà, fisica e leggende

Detto in modo sintetico e sono scariche elettriche che si scatenano in seguito all’instaurarsi di una differenza di potenziale.
Bel altra cosa è dire come si formano, il che non è ancora del tutto chiaro. In condizioni normali c’è un campo elettrico con la superficie della Terra caricata negativamente e l’aria caricata positivamente. La prima fa da polo negativo, mentre il polo positivo si può individuare a circa 20-30 Km di altezza. Il flusso naturale è quindi la corrente detta di bel tempo, con cariche per convenzione definite come dirette verso la Terra. A complicare le cose ci sono i numerosi temporali, che continuano a riportare condizioni di squilibrio, scaricando al suolo cariche negative. Il problema però da comprendere è come nei temporali si generi una differenza di potenziale tale da generare un fulmine. Un meccanismo fondamentale prevede che la sommità di una nube si carichi positivamente e la base negativamente, in base alle correnti ascendenti e discendenti che ci sono all’interno delle nuvole e che trasportano elementi più leggeri (di ghiaccio) verso l’alto e negativi (particelle embrioni di grandine, quindi più pesanti), verso il basso.

L’effetto della carica negativa alla base della nuvola si fa sentire al suolo, allontanando cariche dello stesso segno. Il suolo si viene così a trovare carico positivamente sotto la nuvola, negativamente perifericamente. La differenza di potenziale raggiunta è anche di milioni di Volt. A questo punto, quando non è più sostenibile, si genera una scarica detta guida, dalla nube al suolo, attirando cariche positive verso l’alto (parafulmini, alberi ecc). Quando la scarica verso il basso è a 50/100 metri dall’oggetto o dal suolo si genera una scarica di ritorno di particelle positive verso l’alto. Quando le scariche si incontrano si genera il fulmine alla velocità di 46 mila Km/sec.
Insieme alla luce si produce un enorme spostamento d’aria a causa del riscaldamento dell’aria circostante a 20 mila gradi, che di conseguenza si dilata improvvisamente verso l’esterno. Si hanno anche emissioni di onde elettromagnetiche non visibili, ma che si ascoltano molto bene anche a centinaia di chilometri di distanza attraverso i disturbi nelle trasmissioni radio.
La scarica guida genera un canale conduttore di minor resistenza attraverso cui il fulmine passa anche ramificandosi.

I fulmini di cui abbiamo parlato ora si chiamano fulmini negativi nube suolo, ci sono anche quelli positivi nube suolo, che si formano dalla sommità della nuvola e il terreno lontano dalla nuvola, anche a 40/50 Km di distanza.

Il tipo più comune di fulmine è però quello intranube.
In media sulla Terra sono in corso 2000 temporali e si scatenano 100 fulmini al secondo.
I fulmini che cadono in un anno sono circa 1 miliardo e 200 milioni, concentrati sulla terraferma a medie latitudini. Una delle zone più temporalesche è Java, con circa 200 giornate temporalesche l’anno.
I fulmini sono maggiormente concentrati nel pomeriggio, a causa del riscaldamento del suolo che favorisce la genesi di nubi temporalesche, ma c’è un altro massimo intorno alle 21
Un fenomeno vistoso e spaventoso come il fulmine non poteva essere trascurato dagli antichi, tanto meno dai fantasiosi greci, che lo immaginarono scagliato da Zeus, dio del tempo, che comandava anche la pioggia, e scagliava fulmini per punire chi lo disubbidiva. Il termine saetta deriva proprio da freccia, sagitta, cioè le frecce che venivano scagliate.
Per la mitologia nordica erano le scintille prodotte dal martello di Thor che batteva su un’incudine. E’ interessante notare che il nome tuono potrebbe derivare da Thor, in inglese tuono si dice thunder, perché i colpi del martello del dio producevano forte rumore.
I popoli americani avevano Tlaloc, dio della pioggia, e anche in Asia esistevano divinità per i diversi fenomeni meteo.
Alcuni filosofi tentarono di darne una spiegazione meno fantasiosa, pur con molte pecche dovute alla mancanza di conoscenze scientifiche: si immaginava che il rumore del tuono fosse causato dalle nubi che si scontrano, o che il fulmine fosse il risultato della luce del sole che usciva dalle nuvole dopo che era rimasta imprigionata.
Aristotele scrisse il primo vero trattato di meteorologia e pensò al fulmine come ad una esalazione che risultava dalla condensazione dell’aria in acqua, espulsa dalla parte più densa della nube verso il basso.

Un significato positivo e anche forse frutto di una osservazione davvero si deduce dalla mitologia etrusca del fulmine, scagliato per fecondare la Terra.Il dio del fulmine era Aplu, raffigurato con una corona di alloro sulla testa e la cui figura ha molte analogia con quella di Apollo. Sappiamo che in effetti il fulmine ha questa capacità perché operano l’ossidazione dell’azoto gassoso formando composti che possono essere utilizzati dalle piante. Questo processo è fondamentale e si chiama fissazione dell’azoto, viene compiuto anche da particolari batteri e piante.
Quelli che comunemente sono chiamati lampi sono tecnicamente fulmini intra-nube, si realizzano cioè all’interno della nuvola, tra sommità e base. Si distinguono dai fulmini classici perché illuminano dal dentro la nube come una luminosità diffusa..
I fulmini nube-aria vanno invece dalla nube a un’area dell’atmosfera carica elettricamente, e sono più deboli generalmente degli altri fulmini.
I fulmini a razzo sono fulmini classici nube-terra ma procedono lentamente e a questa particolarità devono il nome.
I fulmini a perla sono suddivisi in segmenti. i fulmini superficiali sembrano lingue di fuoco all’orizzonte, e sono prodotti da fulmini non visibili direttamente. Sono questi i lampi di calore che spesso si vedono nelle notti estive specie in montagna, e erroneamente vengono presi per lampi prodotti in cielo sereno, mentre sono semplicemente visibili a grande distanza, tanto che non se ne sente il tuono.

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