Si accendono all’improvviso sopra i temporali più violenti, illuminano per una frazione di secondo gli strati superiori dell’atmosfera e poi scompaiono. Sono gli sprite, gigantesche scariche elettriche dell’alta atmosfera che possono estendersi per decine di chilometri sopra le sommità delle nubi e assumere forme spettacolari, spesso caratterizzate da lunghe ramificazioni rossastre. A differenza dei normali fulmini, gli sprite non si sviluppano principalmente all’interno delle nubi o tra le nubi e il terreno. Compaiono invece molto più in alto, al di sopra dei sistemi temporaleschi, interessando soprattutto la mesosfera e le regioni immediatamente inferiori della ionosfera. La loro presenza dimostra quanto l’attività elettrica di un temporale possa estendersi ben oltre la troposfera, coinvolgendo porzioni dell’atmosfera poste a decine di chilometri dalla superficie terrestre.
Perché gli sprite sono così difficili da fotografare dalla Terra
Uno degli aspetti che rende gli sprite rossi particolarmente affascinanti è la loro estrema brevità. Queste scariche possono durare appena pochi millisecondi, un intervallo talmente ridotto da rendere molto complessa sia l’osservazione diretta sia la fotografia. A questa difficoltà si aggiunge la loro posizione. Gli sprite si sviluppano sopra i temporali e quindi, per chi osserva dal terreno, possono essere nascosti dalle stesse nubi che li generano. Per riuscire a fotografarli è spesso necessario trovarsi a grande distanza dalla tempesta, in condizioni di cielo sufficientemente sereno e con una visuale libera sulla parte superiore del sistema temporalesco. Proprio per queste ragioni, per lungo tempo questi fenomeni furono conosciuti soprattutto attraverso testimonianze occasionali. Soltanto con il miglioramento delle tecnologie fotografiche e delle videocamere ad alta sensibilità è stato possibile documentarli con continuità.
Dalla ISS una visuale privilegiata sull’alta atmosfera
La Stazione Spaziale Internazionale offre invece una prospettiva completamente diversa. Orbitando a circa 400 chilometri dalla superficie terrestre, la ISS si trova al di sopra delle nubi e consente agli astronauti di osservare direttamente i grandi sistemi temporaleschi e ciò che accade sopra di essi. Da questa posizione, gli sprite possono apparire come improvvise strutture rosse che si sollevano dalle tempeste verso gli strati superiori dell’atmosfera. La possibilità di osservarli dall’alto permette inoltre di distinguere contemporaneamente l’attività elettrica all’interno delle nubi e le emissioni luminose prodotte molto più in alto. La NASA ha più volte sottolineato il valore scientifico della posizione della ISS per lo studio degli eventi luminosi transitori, proprio perché consente di superare uno dei principali ostacoli che esistono nelle osservazioni terrestri: la copertura nuvolosa.
Gli sprite possono estendersi per decine di chilometri
Le dimensioni reali di questi fenomeni sono molto maggiori di quanto una fotografia possa far immaginare. Gli sprite possono comparire a quote comprese approssimativamente tra 40 e 90 chilometri, mentre alcune strutture luminose possono spingersi ancora più in alto. Nonostante la loro estensione, la durata rimane estremamente breve. In pochi millisecondi possono svilupparsi strutture alte decine di chilometri, con filamenti ramificati che si propagano verticalmente nell’atmosfera. È proprio questo contrasto tra dimensioni gigantesche e durata quasi istantanea a rendere gli sprite uno dei fenomeni più impressionanti associati ai temporali.
Il legame tra sprite e fulmini molto potenti
La comparsa degli sprite rossi è strettamente collegata ai temporali caratterizzati da una forte attività elettrica. Secondo gli studi condotti negli ultimi decenni, molti sprite si sviluppano in seguito a potenti scariche di fulmine, in particolare quando il temporale produce forti variazioni del campo elettrico sopra le nubi. Queste variazioni possono propagarsi verso la mesosfera, dove l’atmosfera è molto più rarefatta rispetto agli strati vicini alla superficie. In determinate condizioni, il campo elettrico può diventare sufficientemente intenso da generare una nuova scarica negli strati superiori. Gli sprite non rappresentano quindi semplicemente un fulmine che si estende verso lo Spazio, ma un fenomeno distinto innescato dagli effetti elettrici prodotti dal temporale sottostante.
Il colore rosso nasce dall’interazione con l’atmosfera
Uno degli elementi più riconoscibili degli sprite è il loro caratteristico colore rosso. La tonalità è collegata all’interazione tra le particelle accelerate dal campo elettrico e le molecole presenti nell’alta atmosfera, in particolare l’azoto. Quando queste molecole vengono eccitate dalle collisioni con particelle energetiche, emettono luce durante il ritorno a livelli energetici più bassi. Una parte significativa di questa emissione ricade nella porzione rossa dello spettro visibile. Il risultato è la formazione di strutture luminose che possono ricordare gigantesche meduse, con una parte superiore più diffusa e lunghi filamenti che si sviluppano verso il basso.
Gli sprite appartengono ai Transient Luminous Events
Gli sprite fanno parte di una più ampia categoria di fenomeni conosciuti come Transient Luminous Events, generalmente indicati con la sigla TLE. Si tratta di eventi luminosi estremamente rapidi che si verificano sopra i temporali e che comprendono anche fenomeni differenti dagli sprite. Tra questi ci sono i blue jets, che si sviluppano dalle sommità delle nubi verso l’alto, i gigantic jets, capaci di raggiungere quote ancora maggiori, e gli elves, enormi strutture luminose ad anello che possono espandersi rapidamente nell’alta atmosfera. La scoperta di questi fenomeni ha cambiato profondamente la conoscenza dei temporali, mostrando che l’attività elettrica delle tempeste non si limita alla regione vicina alle nubi ma può coinvolgere direttamente la mesosfera e la ionosfera.
Gli astronauti della ISS hanno documentato più volte gli sprite
Negli anni successivi la Stazione Spaziale Internazionale si è rivelata uno degli osservatori più efficaci per lo studio di questi fenomeni. Gli astronauti sono riusciti in diverse occasioni a fotografare sprite sopra grandi sistemi temporaleschi, documentando strutture che si estendevano per decine di chilometri. Tra le osservazioni più note ci sono quelle effettuate nel 2015 sopra il continente americano e quelle realizzate negli anni più recenti sopra vaste aree oceaniche e continentali. Nel giugno 2024, ad esempio, l’astronauta NASA Matthew Dominick fotografò dalla ISS diversi sprite sopra una linea temporalesca al largo del Sudafrica, offrendo nuove immagini di un fenomeno che resta difficile da documentare dalla superficie terrestre. Anche l’astronauta dell’Agenzia Spaziale Europea Andreas Mogensen ha partecipato allo studio di questi eventi attraverso specifiche campagne osservative dedicate all’elettricità atmosferica.
Sulla Stazione Spaziale c’è anche un osservatorio dedicato
La ricerca sugli sprite non si limita alle fotografie scattate dagli astronauti. Sulla Stazione Spaziale Internazionale opera anche l’Atmosphere-Space Interactions Monitor, conosciuto come ASIM, uno strumento progettato appositamente per studiare i fenomeni elettrici che collegano i temporali all’alta atmosfera. Il sistema utilizza sensori ottici e strumenti in grado di rilevare radiazioni ad alta energia, permettendo di osservare non soltanto sprite e altri eventi luminosi transitori, ma anche fenomeni come i Terrestrial Gamma-ray Flashes, brevi e intensi lampi di radiazione gamma associati ad alcuni temporali. Queste osservazioni contribuiscono a ricostruire il legame tra le scariche elettriche presenti nelle nubi e i fenomeni che si sviluppano molto più in alto.
I temporali influenzano anche gli strati superiori dell’atmosfera
Lo studio degli sprite ha mostrato con sempre maggiore chiarezza come i temporali possano avere effetti ben oltre le regioni atmosferiche in cui si sviluppano. Le perturbazioni elettriche generate dalle tempeste possono raggiungere la mesosfera e influenzare temporaneamente la parte inferiore della ionosfera. Questo collegamento verticale rende gli sprite particolarmente importanti dal punto di vista scientifico, perché consentono di studiare le interazioni tra diverse zone dell’atmosfera terrestre. Un temporale che dalla superficie appare confinato a pochi chilometri di altezza può quindi produrre effetti che arrivano a decine di chilometri sopra le nubi.
Un fenomeno spettacolare ancora al centro della ricerca
A oltre trent’anni dalle prime fotografie, gli sprite rossi continuano a essere oggetto di studio. La relazione generale con i fulmini più intensi è ormai ben conosciuta, ma molti dettagli dei processi che portano alla formazione delle singole strutture luminose sono ancora analizzati dalla comunità scientifica. Ogni nuova osservazione permette di raccogliere informazioni sulla forma, sull’altezza, sulla durata e sulle condizioni elettriche associate alla comparsa di questi fenomeni. La ISS, grazie alla sua posizione al di sopra dei sistemi nuvolosi, continua a rappresentare un punto di osservazione particolarmente prezioso. Gli sprite restano così una delle manifestazioni più spettacolari dell’energia sprigionata dai temporali: enormi strutture rosse che si accendono sopra le nubi, raggiungono gli strati più alti dell’atmosfera e scompaiono nel giro di pochi millisecondi.
Vuoi ricevere le notifiche sulle nostre notizie più importanti?