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Oliver stiehler su epod.usra.edu
Ogni fulmine è composto da 4 scariche nube-terra-nube in appena 30 millesimi di secondo. Come nasce il tuono

All'interno delle nubi temporalesche vi sono veloci correnti ascendenti ( fino a 10-20 m/s) le quali trascinano verso la sommità della nube ( 10-15 km ) le particelle più leggere  ( gocce di nube e cristalli di ghiaccio  inferiori a 100 millesimi di millimetro).

Le particelle più pesanti (gocce di pioggia, chicchi di grandine ), non adeguatamente sostenute dalle correnti ascendenti, cadono verso la base della nube e, nel contempo, per induzione elettrostatica da parte della superficie terrestre carica negativamente,  si elettrizzano positivamente nella parte rivolta la superficie terrestre e negativamente nella loro parte superiore della goccia

Però durante la loro caduta verso la base della nube,  la parte avanzata rivolta verso il basso, a carica positiva, urta le particelle più piccole (gocce piccole, cristalli di ghiaccio) sospinte verso l'alto dalla forte correnti ascendenti cosicché quest'ultime, nel contatto, si elettrizzano positivamente mentre le particelle più grosse, depauperate di cariche positive, acquistano carica complessiva negativa  

Di conseguenza la nube si comporta come un dipolo elettrico con la carica positiva  nel top della nube temporalesca e quella negativa alla base della nube.

Fig.1 - Diposizione  delle cariche all'interno di una nube temporalesca

L'elettricità negativa alla base della nube induce a sua volta sul terreno sottostante una carica opposta a quella negativa esistente con bel tempo.

Quando poi la differenza di potenziale tra la base della nube  e l'atmosfera  circostante  raggiunge  valori  prossimi a 1 milione di Volt, allora gli ioni presenti nell'aria sono sottoposti a forze elettriche così intense  da elettrizzare a loro volta per urto le molecole d'aria circostanti la base della nube, cosicché  il numero di ioni si moltiplica rapidamente con un processo a cascata.

 A questo punto dalla parte inferiore della nube si dirige verso il basso un'intensa corrente di ioni negativi, respinti dalla carica di uguale segno della base della nube e attratti, nello stesso tempo, dalla carica positiva  del suolo sottostante. E' così che nasce il fulmine.

Fig.2 - La scarica elettrica di un fulmine

Ogni fulmine è composto, in successione, dalla scarica guida, dal  lampo principale, dalla scarica guida veloce e dal lampo secondario.  La scarica guida, composta di cariche negative, avanza dalla base della nube verso il basso lungo il percorso preferenziale creato dalla ionizzazione per urto. generando un solco conduttore tra nube  e terra.

Quando la scarica guida, alla velocità di 8000 km al secondo, giunge a 50-100 metri dal suolo, da questo parte, a sua volta, il lampo principale il quale sale verso la nube alla velocità di circa 46.000 km al secondo, trasportando con sé l’eccesso di carica positiva del terreno. Il lampo principale percorre in senso inverso il canale elettroconduttore preparato dalla scarica guida, illuminandone, con luce accecante, diramazioni e tortuosità. Ma, dopo una brevissima pausa, dalla nube parte verso la terra la scarica guida veloce, seguita in verso opposto dal lampo secondario, entrambi poco luminosi.  Nel fulmine tale serie  di scariche si ripete 3-4 volte, per una durata complessiva di circa 30 millesimi di secondo, ossia inferiore al potere risolutivo dell’occhio che è di 1/25 di secondo.

Il canale atmosferico attraversato dal fulmine viene surriscaldata fino a 10.000-17.000 gradi. Nella brusca espansione esplosiva da super-riscaldamento, l’atmosfera infuocata urta violentemente l’aria circostante, dando luogo al caratteristico fragore del tuono.

 Siccome il suono si propaga nell’aria alla velocità di circa 330 m al secondo, ovvero di gran lunga inferiore alla velocità della luce ( circa 300.000 km al secondo ), il bagliore del fulmine viene percepito prima  che arrivi il tuono.

 

Fonte Articolo: 
Col. Mario Giuliacci

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