I Fulmini.........

Un fulmine è come un fiume di elettricità che scorre in un canyon di aria... alla velocità della luce.

I Fulmini sono un fenomeno fisico che è sempre stato guardato con molta ammirazione, in quanto è un evento "straordinario" gli antichi credevano che questi fenomeni fossero creati dagli "dei", o comunque da un qualcosa di molto superiore a loro, e quindi anche da adorare o venerare. Al giorno d'oggi la fisica può stabilire per quale motivo ci sono, ma risulta sempre impossibile stabilire con certezza dove andranno a cadere, in quanto rimangono sempre un fenomeno imprevedibile.

In questi giorni (ultimi due giorni di agosto del 2001 e primi due giorni di settembre) in Lombardia, sono caduti la bellezza di quasi 30.000 fulmini, una cifra enorme, quasi a dire un fulmine ogni 3 secondi, ma la natura, può anche questo, in quanto come dicevo sopra, sono un fenomeno imprevedibile ed incontrollabile. Vediamo però ora di spiegare un pò più precisamente come avviene il fenomeno fisico del vero e proprio fulmine.

Provate a strusciare le vostre scarpe su un tappeto e allora diventerete una "nube temporalesca" pronta a rilasciare l'energia elettrostatica che avete accumulato. Avvicinatevi ad un oggetto metallico e scatterà una scintilla; questo perché strusciando i piedi avete assorbito dal tappeto una quantità di elettroni e così vi siete caricati negativamente, mentre una maniglia metallica, che può essere assimilata alla terra, è carica positivamente. E' noto che gli opposti si attraggono, così quando siete sufficientemente vicini vi sarà una scarica di elettroni che fluiranno da voi verso la maniglia per ripristinare la vostra "neutralità elettrica". Quando un fulmine parte da un temporale e si scarica a terra esso trasporta milioni di volt di elettricità, più di quanta tutte le centrali elettriche degli Stati Uniti messe insieme, potrebbero produrre in quel breve istante. Tutta l'energia trasportata da un fulmine si trasforma in luce, onde sonore, onde radio, e calore; il massimo picco di temperatura, che di solito raggiunge i 50.000 gradi, ha la durata di qualche millesimo di secondo, appena sufficiente per bruciacchiare un po' i vestiti.


Un fulmine che colpisce il World Trade Center a New York. Si calcola che in media il grattacielo viene colpito una volta al giorno

Una spettaccolare foto fatta da Johonny Autery nel 1984 in Alabama. Per la cronaca l'albero è sopravvissuto.

Via via che una nube temporalesca si forma, si crea al suo interno una frizione tra le particelle di ghiaccio che risalgono la nube e quelle che la discendono (in genere sono più grosse e scendono perché il loro peso supera la forza ascendente delle correnti d'aria); queste strappano alle particelle più piccole una variabile quantità di elettroni.
Si crea così, all'interno della nube, una differenza elettrostatica in quanto le particelle caricate positivamente, quelle che hanno ceduto degli elettroni, risalgono la nube, mentre quelli caricati negativamente la discendono; si crea così una parte sommitale che è positiva e una parte inferiore che è negativa. La predominanza di forze negative alla base della nuvola crea delle zone d'ombra positive sulla superficie della terra, e quando la differenza tra polo positivo e negativo si fa sufficientemente grande allora parte la scarica (il fulmine) che cerca di ristabilire un equilibrio scaricando parte di questa energia verso terra.


Schema della distribuzione delle cariche in un cumulonembo..

 

Come nasce e come si muove...

Per far partire un fulmine si devono creare differenze di carica elettrica all'interno di una nuvola o tra la nuvola e il suolo. In genere la parte superiore di una nuvola ha carica positiva (Fig. 1) e quella inferiore negativa (Fig. 2).
Queste differenze si formano per Io scontro, dentro il cumulonembo temporalesco, tra cristalli di ghiaccio che salgono e chicchi di grandine che precipitano verso il basso (Fig. 4).I chicchi strappano ai cristalli elettroni (che hanno carica negativa) e si caricano negativamente. I cristalli acquistano, invece, carica positiva.
<<Non è invece chiaro  – dice il fisico torinese Sruno Roccuzzo – perché talvolta alla base della nube ci siano zone di carica positiva (Fig. 3)>>.

  • SCARICHE LEADER
    Le cariche della nube ne inducono altre di segno opposto a terra. Fino a che dalla nuvola scocca una scarica pilota (o "leader"), ancora invisibile, che si muove verso il suolo zigzagando a 100 Km al secondo. Quando una scarica leader discendente si incontra con una leader di segno opposto proveniente dal terreno si creano onde d'urto che provocano il tuono (Fig. 5), << e si apre un canale attraverso cui inizia lo scambio delle cariche elettriche che surriscalda il percorso fino a trentamila gradi e lo rende visibile>>, dicono i fisici Franco Alemanni e Eugenio Manghi.

 

  • POTENZA
    Per un milionesimo di secondo nel canale del fulmine si crea un potenziale elettrico superiore a quello di tutte le centrali europee. Ma questa enorme produzione di energia dura così poco che terrebbe una lampada accesa solo per un mese.

 

  • QUATTRO TIPI
    Esistono quattro tipi di fulmine (nel disegno).
    Negativo discendente quando la scarica leader ha carica negativa e parte dalla nube, positivo discendente quando la leader ha carica positiva. Positivo (o negativo) ascendente quando ha carica positiva (o negativa) e va dalla terra alla nube.

Storia di un lampo...

Nella sequenza di disegni qui sotto le fasi di un fulmine discendente negativo. Si forma un flusso discendente di elettroni (A) che da' vita alla scarica leader (B). Questa scende fino ad incontrare la scarica leader ascendente (C). Appena si forma un canale (D), iniziano le scariche di ritorno (possono essere decine) e il fulmine diventa visibile (E). Finite queste scariche si creano flussi di elettroni (detti "J" e "K") all'interno della nuvola (F) e inizia, ma non sempre, una seconda scarica discendente (G). Cinque fulmini su sei si scaricano pero' dentro la nuvola.

 

Clicca qui, e vedi un pò che succede............

 

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