Quali sono i diversi tipi di fulmini?

Sebbene tendiamo a pensare ai fulmini come a un fulmine che si schianta sulla terra dal cielo, i fulmini possono colpire il suolo o colpire le nuvole o l'aria. Secondo il National Severe Storm Laboratory degli Stati Uniti, ci sono da 5 a 10 volte più fulmini all'interno delle nuvole rispetto agli attacchi da terra a terra. Ecco uno sguardo ai diversi tipi di fulmini che potrebbero verificarsi durante un temporale.

Fulmine da nuvola a terra

Man mano che la carica negativa cresce all'interno della base di un temporale, la carica positiva inizia a radunarsi all'interno della superficie terrestre sottostante, oscurando la tempesta ovunque vada. Questo è responsabile di quasi tutti i fulmini nuvola-terra, mostrati nell'immagine sopra. Con un fulmine da nuvola a terra, un leader a gradini si sposta verso il basso dalla base della nuvola negativa, intercettato sulla sua strada da una colonna di aria ionizzata chiamata "streamer positivo" che si spara per incontrarlo dal terreno carico positivamente. Quando i due si collegano, una violenta corrente elettrica ruggisce tra la nuvola e il terreno, formando il fulmine. A volte più streamer positivi competono per lo stesso leader a gradini.

Quasi qualsiasi oggetto o organismo radicato sotto un temporale può attirare un leader a gradini, ma il fulmine è pigro, quindi più si avvicina e meglio è. Alberi, edifici alti, torri e antenne sono i bersagli preferiti e, contrariamente alla saggezza popolare, i fulmini possono colpire due volte.

Intracloud e fulmini cloud-to-cloud

I fulmini Intracloud non lasciano mai la nuvola dove si è formata. (Foto: NOAA)

Circa tre quarti di tutti i fulmini sulla Terra non lasciano mai la nuvola dove si è formata, contenti di trovare un'altra regione di particelle caricate in modo opposto all'interno della tempesta. Questi colpi sono noti come "fulmini intracloud", ma a volte vengono anche chiamati "lampi di lamiera", quando, dal nostro punto di vista, illuminano un foglio luminoso sulla superficie della nuvola. "Lightning Spider" (vedi foto sotto) si verifica quando i bulloni di ramificazione si insinuano lungo la parte inferiore della nuvola.

I lampi di ragno sono i lunghi lampi che viaggiano orizzontalmente, spesso visti sul lato inferiore delle nuvole. (Foto: NOAA)

Anche i fulmini a volte lasciano la nuvola ma rimangono nel cielo, un fenomeno che può assumere molte forme. Potrebbe saltare su un'altra nuvola, o potrebbe semplicemente colpire l'aria attorno alla tempesta se si fosse accumulata abbastanza carica nelle vicinanze.

Mentre i fulmini basati su nuvole normalmente non infastidiscono gli umani in superficie, possono creare scompiglio con i nostri aeroplani, razzi e altre macchine volanti. Le linee di volo conducono spesso getti passeggeri direttamente attraverso grandi temporali e, mentre i fulmini normalmente passano lungo l'esterno dell'aereo, è difficile proteggere completamente qualsiasi sistema elettrico in tali condizioni. Nel 2009, i funzionari della compagnia hanno affermato che il volo Air France 447 è stato probabilmente colpito da un fulmine prima di scomparire sull'Atlantico - è volato in una tempesta tropicale poco prima di perdere energia in entrambi i sistemi elettrici - anche se una varietà di altri fattori probabilmente lo hanno aggravato. Anche gli ingegneri della NASA a Cape Canaveral sono regolarmente tormentati dai fulmini dei spietati temporali estivi della Florida, che possono ritardare il lancio e danneggiare costose attrezzature.

Bolt dal blu

Il Lightning Research Group dell'Università della Florida ha catturato questo fulmine a ciel sereno con una telecamera ad alta velocità. (Foto: University of Florida Lightning Observatory)

La maggior parte dei fulmini è negativa, scendendo dalla base della nuvola al terreno carico positivamente. Ma nei grandi temporali, un fulmine sovralimentato può lanciarsi dalle regioni superiori della nuvola, volando via dalla tempesta prima di schiantarsi in una sezione distante di terra caricata negativamente. A volte viaggiando fino a 25 miglia, questi scioperi possono intrufolarsi su persone che non sanno nemmeno che c'è un temporale nelle vicinanze - da qui il nome "fulmine a ciel sereno". Oltre ad essere furtivi e rari, i bulloni dal blu sono anche molto più potenti dei normali fulmini e quindi causano più danni fisici e materiali.

Nel maggio 2019, una donna in Florida ha catturato involontariamente questo fulmine di fulmini positivi. Scuoteva le finestre - e lei:

Fulmine a palla

Sfere galleggianti di elettricità sono state segnalate durante i temporali di tutto il mondo - e persino ricreate in un laboratorio - ma si sono rivelate difficili da verificare in natura. Se esiste un lampo naturale, è fugace, irregolare e raro. Tuttavia, ci sono allettanti suggerimenti, come il video qui sotto, che è reale.

Gli scienziati hanno anche una teoria intrigante sulla natura del fulmine a sfera. Per uno studio pubblicato a marzo 2018, i ricercatori hanno creato uno stato di materia super raffreddata chiamato condensato di Bose-Einstein, quindi legato i suoi campi magnetici in un nodo complesso. Ciò produsse un oggetto quantistico chiamato "Shankar skyrmion", che fu teorizzato più di 40 anni fa ma non era mai stato creato con successo in un laboratorio.

Uno skyrmion è una "configurazione annodata di momenti magnetici atomici", secondo una dichiarazione della Amherst University, essenzialmente un insieme di campi magnetici ad incastro. (Come riporta LiveScience, è un po 'come un ammasso di portachiavi collegati.) Questo tipo di campo magnetico annodato è la chiave della teoria topologica del fulmine a sfera, osservano i ricercatori, che descrive un plasma di gas caldo confinato magneticamente dal campo annodato . Il fulmine a sfera può teoricamente durare molto più a lungo di un tipico bullone a causa della difficoltà di "sciogliere" il nodo magnetico che mantiene il plasma in posizione.

Eventi luminosi transitori

I fulmini non sono gli unici temporali con l'inganno elettrico a rischiare. C'è un altro mondo di strane luci spettrali che la maggior parte degli umani non vede mai, che danza attorno all'atmosfera superiore sopra le tempeste. Non sono davvero fulmini in senso tradizionale - "eventi luminosi transitori" o "fenomeni ottici atmosferici" sono i termini preferiti - ma ancora non ne sappiamo molto.

Immagine a colori di uno sprite, presa da un aereo. (Foto: NASA / University of Alaska Fairbanks / Wikimedia Commons)

Gli sprite sono enormi lampi di luce che appaiono direttamente sopra i temporali attivi, di solito corrispondenti a un fulmine potente da terra a carica positiva sotto. Conosciuti anche come "folletti rossi" poiché la maggior parte di essi si illumina di rosso, questi razzi scintillanti possono sparare fino a 60 miglia dalla cima della nuvola, anche se sono debolmente caricati e raramente durano più di qualche secondo. Le forme degli sprite sono state paragonate a colonne, carote e meduse, ma la loro debole carica e il loro bagliore morbido significano che sono raramente avvistate ad occhio nudo - in realtà, non ci sono prove fotografiche di loro fino al 1989. Da allora, tuttavia, migliaia di folletti sono stati fotografati e ripresi da terra, dagli aerei e dallo spazio.

I getti blu durano solo una frazione di secondo. (Foto: NOAA)

I getti blu sono come sembrano: fasci di energia blu che esplodono dalla cima di un temporale nel cielo circostante. Ma nonostante il semplice nome, sono uno degli eventi luminosi transitori più misteriosi, poiché non sono direttamente associati al fulmine nuvola-terra e non sono allineati con il campo magnetico locale. Mentre le strisce bianche e blu brillanti emergono da una nuvola, si estendono verso l'alto in coni stretti, svanendo gradualmente e dissipandosi ad altezze di circa 30 miglia. I jet blu durano solo una frazione di secondo, ma sono stati testimoni di piloti e persino catturati in video.

Questa immagine di un elfo è stata catturata dallo Space Dynamics Lab della Utah State University. (Foto: Utah State University)

Gli elfi, come gli sprite, si verificano su un'area di fulmini nuvola-terra attivi e si trovano anche nella ionosfera. Questi dischi luminosi e in rapida espansione possono allungarsi per 300 miglia, ma durano meno di un millesimo di secondo, il che renderebbe difficile individuarli anche se non ci fosse un temporale sulla tua strada. La NASA ha scoperto gli elfi nel 1992 quando una videocamera a bassa luminosità sulla navetta spaziale ha registrato uno in azione e gli scienziati ritengono che siano causati da un impulso elettromagnetico sparato da un temporale nella ionosfera.

Gli eventi lampo includono sprite, elfi e getti blu. (Foto: NOAA)

Sicurezza contro i fulmini

Negli ultimi 30 anni, più americani sono stati uccisi da un fulmine all'anno che da uragani o tornado, ma poiché le morti sono sparse su più tempo e distanza, è "il pericolo meteorologico più sottovalutato", secondo NOAA. Per qualche ragione, molti più uomini muoiono a causa dei fulmini rispetto alle donne - dal 2006, oltre il 78 percento degli incidenti mortali negli Stati Uniti erano di sesso maschile. I fulmini sono anche più frequenti e gravi in ​​alcune parti del paese, in particolare Florida, Texas e altri stati vicino al Golfo del Messico.

I fulmini da nuvola a terra possono attaccare le persone in diversi modi. Stare all'aperto durante un temporale - o 30 minuti prima o dopo uno - non è una buona idea, né si trova vicino a qualcosa di alto come un albero o un palo. Ma idealmente dovresti essere dentro, comunque.

Il posto migliore dove trovarsi è un edificio con impianto idraulico e cablaggio elettrico, poiché condurranno l'elettricità meglio di quanto non faccia un corpo umano. Le strutture con aperture esposte non sono sicure, compresi capannoni, posti auto coperti, rifugi da picnic, rifugi da baseball e stadi all'aperto. Se sei bloccato fuori, prova a salire su un veicolo metallico chiuso con i finestrini chiusi, evitando cose con cabine aperte come cabriolet, golf cart, trattori o attrezzature da costruzione.

Le piscine sono notoriamente pericolose durante i temporali perché l'acqua conduce l'elettricità così facilmente. Insieme al metallo, un altro conduttore di punta, l'acqua può anche aiutare il fulmine a invadere le nostre case e le nostre attività, lasciandolo entrare attraverso l'impianto idraulico e i sistemi elettrici. Il fulmine può colpire direttamente l'edificio o viaggiare attraverso le linee elettriche, potenzialmente fulminando chiunque si stia facendo una doccia, usando un computer o parlando al telefono in quel momento (le linee di terra sono il rischio principale; i telefoni cellulari sono generalmente sicuri da usare in un tempesta). Anche se non sono previsti tornado, la parte più sicura di un edificio è l'interno, lontano da finestre, acqua ed elettrodomestici.

Per ulteriori informazioni su scienza dei fulmini e sicurezza, dai un'occhiata a questi link:

  • NOAA: Nozioni di base sui fulmini
  • NOAA: Nozioni di base di temporale

Nota del redattore: questa storia è stata aggiornata con nuove informazioni da quando è stata pubblicata originariamente nel giugno 2009.

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