Dinamica del fulmine

Può capitare, in certi casi, di avere un temporale nelle vicinanze e non accorgersene.

All’improvviso scocca un fulmine, che illumina tutto di una luce accecante, accompagnato da un tuono assordante come un’esplosione; a quel punto si aprono le cateratte e vengono giù goccioloni enormi, magari anche con un po’ di grandine.

Perché si è scatenato il fulmine? Da che cosa è composto?
Sappiamo bene che le nubi possono essere di vari tipi e conformazioni e a seconda di queste caratteristiche vengono classificate in questa o in quell’altra categoria; le nubi che possono provocare precipitazioni intense sono due in particolare, i cumuli e i cumulonembi, che si distinguono dalle altre nubi per il particolare processo di formazione.

Si tratta, infatti, di nubi dette “a sviluppo verticale” perché tendono ad accrescersi in maniera maggiore verso l’alto piuttosto che in orizzontale.

I cumulonembi in particolare, possono raggiungere nelle nostre zone anche altezze di 10-12 km, con una base sviluppata a poche centinaia di metri dal suolo; questo comporta diverse conseguenze sul “tempo che fa” al di sotto della nube stessa.

Per raggiungere altezze così imponenti occorrono correnti ascensionali molto intense, che arrivano fino ai 100 km/h, se non di più; le gocce nella parte più bassa della nube, i chicchi di grandine e i granuli di ghiaccio nella parte più alta, vengono sballottati su e giù, scontrandosi fra di loro molte volte e con violenza.

Questi urti spezzano o amalgamano i suddetti pezzi di ghiaccio con alcune gocce di pioggia che si trovano “nei dintorni”, inglobandole; l’attrito che si manifesta durante gli scontri non fa altro che portare ad una separazione di cariche elettriche fra i pezzi più grossi e quelli più piccoli.

La forza di gravità fa il resto: mediamente gli “oggetti” più pesanti vengono portati verso il basso, mentre gli altri rimangono alla sommità della nube; ecco allora che i due tipi di carica (positiva e negativa) vengono a trovarsi lontani fra di loro.

Si crea, quindi, una differenza di potenziale elettrico che può raggiungere l’ordine di milioni di Volt, fra l’estremità superiore e quella inferiore della nube; arrivata ad un certo valore, occorre qualcosa che riporti subito un equilibrio di cariche, rimescolandole fra loro.

L’unico modo possibile è creare un corridoio fra i 2 tipi di carica, che non opponga resistenza al passaggio delle particelle ionizzate e garantisca una efficacia notevole nel rimescolamento.

Una volta creato il “percorso” ecco che le cariche si tuffano al suo interno con rapidità, a velocità prossime a quelle della luce; questo passaggio così rapido e improvviso di corrente elettrica, perché di questo si tratta, porta questo stretto canale a scaldarsi rapidamente fino a temperature di decine di migliaia di gradi.

L’aria all’interno del “sentiero” si fa incandescente e perciò esso stesso diventa visibile; ecco allora che si verifica il fulmine che noi normalmente vediamo.

Spesso un solo passaggio non basta a riportare un equilibrio totale fra le cariche, e quindi si hanno fino a 6-8 scariche visibili nello stesso canale nel giro di poco meno di un secondo.

Il tuono successivo è dovuto all’improvvisa espansione che subisce l’aria nei dintorni del fulmine, a causa delle alte temperature raggiunte in pochissimo tempo; si tratta di una vera e propria onda d’urto, che si espande a velocità di poco inferiori ai 1200 km/h.

Esistono poi svariati tipi di fulmini: nube-nube, nube-aria, terra-nube, nube-terra, ma il principio di formazione è sempre lo stesso. La differenza sta nella zona della nube dove vanno a collocarsi le varie cariche.
Autore : Lorenzo Catania