Risposta breve: Una nube “tempesta” accumula differenze di potenziale elettrico, attraverso il ricambio d’aria verso l’alto e verso il basso. La base della nube è caricata negativamente, il terreno è caricato positivamente. Le due cariche cercano così di unirsi: nasce il fulmine.
Secondo Météo France, circa 16 milioni di temporali sono registrati ogni anno sulla Terra. Al momento si leggono queste righe, tra i 1.500 e i 2.000 temporali stanno imperversando sul nostro pianeta, causando, ogni giorno, tra i 6 e gli 8 milioni di lampi che possono superare intensità di quasi 200.000 ampere (osservate in tempo reale i temporali che attualmente infuriano sul nostro pianeta sul sito meteorage). Questo fenomeno atmosferico che scatena temporali, serie di fulmini, forti piogge e raffiche di vento ha a lungo alimentato molte mitologie, dai greci ai cinesi, ai maya e agli indù.
Partiamo dalla fonte… le tempeste…
I temporali sono fenomeni a breve termine (da 30 min a 2 ore al massimo) e si verificano soprattutto in estate (luglio è il mese con il maggior numero di fulmini), in montagna e sulla terraferma. La sua formazione è strettamente legata alla comparsa di cumulonimbus, queste enormi nubi a testa d’incudine che hanno una grande estensione verticale con una cima costituita da cristalli di ghiaccio che può raggiungere un’altitudine fino a 21 km. Affinché queste grandi nuvole possano apparire, hanno bisogno di un’atmosfera instabile (aria calda al suolo e aria fredda in quota), di umidità (natura del suolo e della vegetazione) e di un innesco (aria calda al suolo che sale rapidamente in quota grazie al rilievo o ai raggi del sole).
Perché ci sono i fulmini?
Condizioni instabili all’interno di una nube di cumulonimbus causano un accumulo di carica negativa alla base della nube. Quando questa carica è di circa 3 o 4 kvolt/cm, l’aria si riscalda e lo scambio di carica avviene nella nuvola o con il suolo. Questo scambio avviene sotto forma di fulmine. In pochi millesimi di secondo l’aria si riscalda fino a raggiungere le temperature dell’Everest: fino a 30.000°C.
Ci sono quattro forme di fulmini: quelli visibili all’interno di una nuvola, tra una nuvola e l’aria limpida, tra due nuvole e, la più nota di tutte, tra una nuvola e il suolo (o un aereo). Quest’ultimo è comunemente chiamato “Luminoso” e secondo Martin Allan Uman, ingegnere dei fulmini americano e Philip Krider, professore emerito, più della metà dei fulmini visibili nell’emisfero nord è di questa natura. 1/3 delle scariche di fulmini osservate sono dal suolo alla nuvola ma sono, in generale, visibili durante i grandi temporali.
Come si costruisce un fulmine?
Un fulmine a carica negativa da nube a terra è costruito in 3 fasi : il tracciatore di luppolo, il processo di attaccamento e l’arco di ritorno.
Dovete sapere che i fulmini colpiscono dall’interno delle nubi temporalesche. La scarica negativa esce dalla nube e si dirige verso il suolo in una serie di salti luminosi successivi di circa dieci metri di lunghezza ciascuno. È il tracciante per salti. Questo “leader”, come viene chiamato dagli anglosassoni, sfreccia verso terra ad una velocità da 0,15 a 1 metro per microsecondo, una vera Formula 1!
Di conseguenza, il tracciatore di salto provoca un’intensificazione del campo elettrico quando si avvicina al suolo, con una carica positiva, creando diverse scariche verso l’alto da altezze fisiche (montagne, alberi, antenne di edifici…). Un punto di giunzione è fatto di diverse decine di metri di altezza tra il tracciante e le scariche ascendenti. Siamo au processo di attaccamento.
È allora che il primo arco di ritorno si forma e si propaga verso la nube ad una velocità equivalente ad un terzo della velocità della luce nell’aria (circa 1 km per microsecondo). È al momento del ritorno del treno che la temperatura del canale è al massimo (30.000°C, cinque volte la temperatura sulla superficie del sole!) e si sentono i tuoni.
Come risultato di questo processo, il fulmine può scomparire o possono verificarsi nuove sequenze, in media 3 o 4 volte e fino a 15 archi di ritorno quando c’è una carica sufficiente che rimane nella nuvola durante i grandi temporali.
Il passante curioso può notare un colore percepito diverso dal fulmine a seconda dell’ambiente in cui si trova e della vicinanza di quest’ultimo alla scarica. Generalmente, un lampo bianco si verifica attraverso l’aria secca e l’atmosfera pura, un lampo rosso in caso di pioggia, un lampo giallo in ambiente polveroso e un lampo blu in caso di grandine.
Fulmine, quali sono le conseguenze per gli esseri viventi?
I fulmini da nuvola a terra possono essere mortali per gli esseri umani e gli animali, ma i fulmini diretti sono ancora molto rari. Gli esseri viventi sono per lo più colpiti da fulmini laterali (fulmini a schizzo) e dal suolo (la vittima è vicina all’impatto di un fulmine, la corrente che passa attraverso entrambe le gambe).
Anche se la temperatura e la tensione di un flash possono essere estremamente elevate, il tempo di contatto è ancora molto breve, dell’ordine di un millesimo di secondo. Il corpo è poi attraversato solo da pochi ampere, il che lascia grandi possibilità di sopravvivenza per le vittime di un fulmine (tra il 75% e il 95% delle vittime sopravvivono). Il bestiame, invece, rimane il più colpito durante un colpo di fulmine laterale perché la corrente può passare attraverso entrambe le zampe anteriori, attraversando il cuore che è a metà strada. Secondo il Istituti Nazionali della Salute, la mortalità umana globale è stimata tra 0,2 e 1,7 morti per milione di persone ogni anno.
Eventi straordinari
Ogni evento ha una sua realizzazione speciale! Il 25 giugno 2020, l’Organizzazione Meteorologica Mondiale ha convalidato due record: il record per il fulmine che ha percorso la distanza maggiore e la durata più lunga di un lampo. Il primo è stato misurato il 31 ottobre 2018 su una distanza orizzontale di 700 km nel sud del Brasile, che corrisponde, per confronto, alla distanza tra Londra e il confine svizzero. Il secondo record, la più lunga durata del flash, è stato registrato nel nord dell’Argentina durante 16,73 secondi. Questo è tanto più impressionante se si considera che un flash dura in media 0,2 secondi.
Fonti :
- nrcan.gc.ca (Frequently asked questions about lightning)
- nasa.gov/ (How Is Lightning Made?)
- https://it.wikipedia.org (Fulmine)
- meteorage.com (real-time lightning)
- public.wmo.int (WMO certifies Megaflash lightning extremes)
