Grandiosi spettacoli celesti

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I BAMBINI fanno volare gli aquiloni senza pericolo. Benjamin Franklin ne fece volare uno e rischiò di rimanere ucciso. I bambini si divertono. Franklin viveva una vita pericolosa. Nel 1752 fece volare un aquilone di seta in un temporale ottenendo scintille da una chiave. Le innocue scintille avrebbero potuto essere un mortale fulmine. Invece il volo dell’aquilone di Franklin portò a una felice conclusione: egli costruì il parafulmine. Ma anche se è passato molto tempo, il fulmine stesso continua ad essere un mistero.

I primi tentativi per capirci qualcosa furono fatti un secolo fa, ma non si riesce ancora a comprendere tutto. Il fulmine può avvenire entro una nube, da nube a nube, o dalla terra a una nube. Ma come si formano cariche elettriche positive e negative per dare inizio alla scarica? In teoria questo accadrebbe quando gocce di pioggia e pezzettini di ghiaccio si scontrano con un velo di goccioline d’acqua e cristalli di ghiaccio in quelle spettacolari nubi temporalesche, nubi a vari chilometri di altezza, agitate da correnti ascendenti e discendenti, che si muovono vorticosamente verso l’alto come giganteschi cavolfiori.

Riguardo a queste turbolente attività, un articolo intitolato “L’elettricità dei temporali”, apparso sulla rivista Le Scienze (ediz. ital. di Scientific American, gennaio 1989), osserva: “I fenomeni microfisici di base restano ancor oggi un problema trascurato e irrisolto. La mancanza di una descrizione microfisica dei fenomeni di elettricità statica è la lacuna più seria nella comprensione dei fenomeni elettrici atmosferici”. L’articolo, comunque, fa un’interessantissima analogia: “Il meccanismo fisico soggiacente potrebbe essere correlato con quello che fa caricare le scarpe quando si cammina su un tappeto o che elettrizza una bacchetta di vetro quando la si strofina con un panno di lana”.

Che i fulmini abbiano origine nelle nubi temporalesche è ancora oggetto di discussioni, ma accade abbastanza spesso. Un articolo del Reader’s Digest diceva: “Proprio adesso, mentre leggete queste parole, sono in corso nel mondo circa 1.800 temporali carichi di elettricità. Producono circa 600 lampi al secondo, di cui 100 colpiscono la terra. Questo significa che approssimativamente 8 milioni e mezzo di fulmini investono il suolo ogni 24 ore”. La cifra di Le Scienze è abbastanza vicina: 8 milioni.

Il lampo effettivo sopraggiunge come culmine degli avvenimenti descritti qui di seguito. Una nube temporalesca genera cariche negative alla sua base, e questo provoca una carica positiva sulla superficie terrestre sotto di essa. Questa carica positiva segue la nube, correndo su per alberi, colline, alti edifici, e anche sulle persone, nel tentativo di raggiungere la base della nube caricata negativamente. Quando la nube accumula un potenziale di 100 milioni di volt — può arrivare a 300 milioni di volt — la sua energia viene liberata producendo quella che si chiama scarica iniziale. Nella sua traiettoria verso il basso essa segue un percorso irregolare e molto ramificato.

Lo spettacolo comincia

Trasportando alcune centinaia di ampere in un insieme di scariche troppo deboli per essere visibili all’uomo, la scarica iniziale si avvicina alla superficie terrestre, fino a cento metri o meno da essa. Ora la carica positiva sulla terra è finalmente in grado di saltare il vuoto, si incontra con la scarica iniziale e con un tremendo lampo luminoso, sale lungo la scia lasciata dalla scarica iniziale e raggiunge la nube. Così facendo, riempie canali laterali e deviazioni formando l’incandescente traiettoria ramificata che conosciamo bene: un fulmine che pare vada dalla nube al suolo, ma che in effetti va dal suolo alla nube. Immediatamente dopo questo primo lampo però, il fulmine e la scarica iniziale viaggiano ripetutamente avanti e indietro fra la nube e la terra. Un lampo tipico compie tre o quattro viaggi di questo genere, ma la rivista Scientific American riferì di uno che ne aveva fatti 26!

Il fulmine produce il tuono, uno dei suoni più forti che ci siano in natura. Ma come fa un fulmine che produce un tuono, essenzialmente istantaneo, a generare un suono prolungato di vari secondi, uno schianto seguito da un rombo e poi da un brontolio? Che il fulmine provochi un fragoroso spostamento d’aria non è un mistero. L’aria ha resistenza elettrica, per cui viene riscaldata dal passaggio di una corrente elettrica come lo è un filo. Il fulmine riscalda l’aria circostante fino a 30.000°C, facendola espandere rapidamente come una massiccia onda d’urto con una pressione che va da 10 a 100 atmosfere, che presto si trasforma in un bang sonico: il tuono. Dato che il suono viaggia molto più lentamente della luce, non è un mistero che il tuono si oda in effetti qualche secondo dopo aver visto il lampo.

“Piccoli tuoni” formano un grande tuono

Perché i suoni che formano il tuono variano tanto in natura? Il fulmine segue un percorso a zigzag, ma molti segmenti di varia lunghezza sono relativamente lineari. Ciascuno di questi segmenti è puntato in una diversa direzione, ha una diversa lunghezza, produce il proprio particolare suono e irradia il suo suono in onde più o meno parallele al proprio orientamento. Quindi tanti “piccoli tuoni” di intensità e direzione diverse si uniscono per formare l’insieme di scoppi, brontolii ed echi che si odono come un solo, grande tuono prolungato. Tutti i piccoli tuoni scoppiano quasi simultaneamente, ma quelli più vicini all’ascoltatore si odono prima e producono il maggior fragore, mentre altri più su nella traiettoria della folgore scoppiano più tardi: quanto più tardi dipende dalla loro distanza. Perciò, “il fragore prodotto da un tuono”, spiega l’articolo di Scientific American intitolato “Il tuono”, “dipende in larga misura dalle caratteristiche del particolare lampo che l’ha generato”.

Ci sono molti diversi tipi di folgore, che producono tuoni diversi, alcuni uditi dall’uomo, alcuni no. Per esempio, ci sono fulmini lineari, fulmini a nastro, fulmini biforcati, fulmini muti, fulmini diffusi, tra nube e nube, a ciel sereno e superfulmini. I normali fulmini sviluppano circa un miliardo di watt, ma i superfulmini, rari tipi di folgore scoperti di recente, ne liberano da cento miliardi a forse diecimila miliardi!

I fulmini causano danni. “Nei soli Stati Uniti i fulmini causano in media ogni anno 150 morti e 20 milioni di dollari di danni materiali e provocano 10 000 incendi boschivi, distruggendo legname per un valore di 30 milioni di dollari”, dice Le Scienze (cit.).

Ottimi fertilizzanti, batterie del pianeta

Ma fanno anche del bene. Nelle varie parti del mondo otto milioni di fulmini lacerano quotidianamente l’atmosfera, ionizzando l’aria, creando ossidi di azoto, che si dissolvono nella pioggia e giungono sulla terra sotto forma di acido nitrico diluito. Qui quest’ultimo rende solubili i minerali necessari alle piante. Rende anche disponibile l’azoto per le piante. Gli agricoltori aggiungono concimi azotati, decine di milioni di tonnellate all’anno, tanto da diventare letale per gli organismi del suolo e da uccidere animali e pesci nei laghi, nei torrenti e nei fiumi dove finiscono le acque di deflusso superficiale. Ma l’acqua piovana dei temporali carichi di elettricità fissa l’azoto nella giusta quantità, e da esperimenti comparativi è risultato che i raccolti sono del 50 per cento superiori a quelli ottenuti coi fertilizzanti in commercio. “Secondo due chimici americani”, dice New Scientist, “la fissazione dell’azoto sul pianeta potrebbe essere dovuta per metà ai fulmini. Questo è quasi cinque volte più di quello che si pensava prima”.

I temporali, inoltre, costituiscono le “batterie” per mantenere il circuito elettrico globale. A questo riguardo Le Scienze (cit.) dice: “Tra la superficie terrestre, che ha carica negativa, e l’atmosfera, che ha carica positiva, c’è una differenza di potenziale costante di circa 300 000 volt. . . . Secondo un’ipotesi . . . oggi generalmente accettata, questo ‘potenziale ionosferico’ di 300 000 volt è il risultato della ‘carica’ effettuata dai temporali, che costituiscono le ‘batterie’ del circuito globale. Correnti elettriche di circa un ampere per temporale fluiscono verso la ionosfera a partire dalla sommità positiva delle nubi temporalesche e ritornano al suolo nelle zone di bel tempo dell’atmosfera. . . . [Poi] è necessario che una corrente di un ampere fluisca dalla superficie terrestre alla base delle nubi. Correnti portate dalla pioggia, scariche per effetto corona e fulmini contribuiscono tutti a questo trasferimento di carica”.

Qual è la causa prima della grandiosità dei temporali? Geova Dio è il Creatore dei meravigliosi spettacoli celesti in cui lampi e tuoni si avvicendano mentre le saette solcano il cielo seguite da scoppi fragorosi. La Bibbia dice che questi fenomeni accompagnano le manifestazioni di Dio presso l’umanità, che abbelliscono il suo trono celeste e che preannunciano l’avvicinarsi dei suoi giudizi. “Il suo lampo è alle estremità della terra. Dopo di esso un suono ruggisce; egli tuona col suono della sua superiorità”. — Giobbe 37:3, 4, 11-13; 40:9; Esodo 19:16; 20:18; Salmo 18:13, 14; 29:3-9; Rivelazione 11:19.

[Immagini alle pagine 16 e 17]

Fulmini durante la stagione dei “monsoni” in Arizona

[Immagini alle pagine 16 e 17]

Sotto: Due yucche illuminate da un lampo

Pagina a fianco: Un incendio causato da un fulmine

[Fonte]

John Kamenchuk

[Fonte dell’immagine a pagina 15]

Tucson (Arizona, USA); Manley Studios photo