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L'origine dei fulmini

L'origine dei fulmini

I fulmini sono fenomeni di scarica elettrica che avvengono quando si crea una forte differenza di potenziale tra nubi, tra parti di una stessa nuvola o tra una nuvola e la terra. Quando la scarica avviene tra una nuvola e la terra, la nuvola possiede carica negativa e il suolo immediatamente sottostante positiva.

Quale meccanismo dà origine ad una così gran differenza di potenziale e quale altro fenomeno produce, oltre ai fulmini?

Nei temporali vi sono delle forti correnti d'aria ascendenti calde ed umide, con velocità che possono raggiungere i cento chilometri orari (alcuni mesi fa in Australia una sportiva praticante il parapendio fu trascinata involontariamente da una tale corrente fino a diecimila metri d'altezza).

In queste correnti d'aria ascendente è coinvolta una grande potenza. Evidentemente, è questo il fenomeno che in qualche modo carica elettricamente le nuvole. Come?

Esso è lo stesso fenomeno che carica un materiale isolante quando lo si strofina. É quel fenomeno che a volte fa prendere una scossa elettrica quando si scende da un'auto. La macchina è isolata elettricamente dal suolo e muovendosi velocemente, con lo strofinio dell'aria, si carica elettricamente. Un'altra manifestazione di questo fenomeno si ha strofinando con forza una borsa di plastica contro una maglia di lana e ponendola poi sopra la testa. La carica elettrica accumulata fa rizzare i capelli. In quale modo questo fenomeno carica elettricamente le nuvole?

La distribuzione di velocità, umidità e temperatura della corrente d'aria ascendente è variabile, per cui possiamo immaginare questo flusso d'aria come tanti filetti sottili aventi velocità, umidità e temperature diverse.

Lo strofinio tra filetti contigui che si ha in conseguenza delle diverse velocità produce un trasferimento di elettroni dai filetti più caldi ed umidi a quelli più freddi. Complessivamente si ha un trasferimento di elettroni negativi dal flusso d'aria calda ascendente a quella circostante, la quale, quest'ultima, acquista una carica negativa, mentre quella che sale si carica positivamente.

A motivo di questo fatto si creano notevoli differenze di potenziale tra parti di una stessa nuvola o tra nuvole vicine, dell'ordine di parecchie decine di milioni di volt. Quando queste forti differenze di potenziale all'improvviso si scaricano, si ha la produzione di un fulmine.

Non tutte le cariche elettriche che vengono portate verso l'alto, però, producono fulmini. Che cosa avviene delle altre? Poiché a grandi altezze l'atmosfera è buona conduttrice elettrica, questo trasferimento di cariche elettriche verso l'alto si riversa su tutta l'alta atmosfera, contribuendo a mantenerla carica positivamente, mentre i fulmini che si scaricano sulla terra trasferiscono su di essa cariche negative.

Perciò i fulmini che si scaricano sulla terra ed il continuo apporto di cariche positive verso l'alto durante i temporali fanno sì che esista costantemente su tutta la terra un'elevata differenza di potenziale tra l'alta atmosfera e la superficie del suolo, dell'ordine di alcune centinaia di migliaia di volt, una differenza di potenziale per metro che però è molto inferiore di quella che produce i fulmini.

Poiché ci sono in media circa trecento temporali attivi sulla terra ad ogni ora del giorno e della notte, di conseguenza tutta l'atmosfera terrestre è costantemente percorsa da una corrente elettrica, anche se debolissima.

Riassumendo, le correnti ascensionali di aria calda e umida caricano elettricamente le nuvole e l'alta atmosfera. La scarica tra nuvole o tra nuvole e suolo avviene mediante fulmini, quella tra l'alta atmosfera ed il suolo mediante una corrente elettrica debolissima, la quale fluisce giorno e notte.