Vedi traduzione automatica
Questa è una traduzione automatica. Per vedere il testo originale in inglese cliccare qui
#Tendenze
{{{sourceTextContent.title}}}
Fulmine da Guinness dei primati: fatti e curiosità
{{{sourceTextContent.subTitle}}}
Fulmine da Guinness dei primati: fatti e curiosità
{{{sourceTextContent.description}}}
Il fulmine è uno dei fenomeni naturali più affascinanti e spettacolari. Questa potente scarica elettrostatica illumina il cielo durante le tempeste elettriche con la luce più brillante del nostro pianeta.
Il fascino del fulmine è evidente: ci sono almeno 30 Guinness Records su questo fenomeno naturale. In questo articolo vogliamo commentare alcuni dei fatti e delle curiosità più impressionanti.
La luce brillante dei fulmini è causata dalle alte temperature raggiunte nel canale di scarica. Il luogo più caldo sulla Terra è l'aria che circonda il fulmine, riscaldata a circa 30 000 ºC, cinque volte più calda della superficie visibile del Sole. Questa alta temperatura produce anche un rapido aumento di pressione che genera il tuono, il suono più forte sulla Terra1.
Fatti generali sui fulmini
I fulmini più comuni, che rappresentano circa il 90%, sono prodotti all'interno della nuvola tra diverse regioni cariche nella nuvola. I fulmini da nuvola a terra possono avere polarità positiva o negativa a seconda del trasferimento della carica della nuvola. Anche se meno del 5% del totale dei fulmini sono positivi, questi sono i più potenti, raggiungendo 300 000 ampere e un miliardo di volt.
I lampi sono di solito formati da diversi impulsi di corrente, chiamati colpi. Questi sono responsabili dell'effetto sfarfallio prodotto da alcuni lampi. Il record di colpi in un singolo lampo è stato registrato negli Stati Uniti nel 1962 ed è ancora fissato a 26.
Nel 2019 il lampo più duraturo è stato registrato sull'Argentina. Con 16,73 secondi di durata, ha raddoppiato il precedente del 2012 sulla Francia (7,74 secondi) per un singolo lampo.
La lunghezza tipica dei lampi è di 9 km, ma i fulmini sono in grado di percorrere grandi distanze. La distanza più lunga misurata è stata di 709 km nel 2018. Questo particolare lampo si è spostato dal nord-est dell'Argentina attraverso il Brasile fino all'Oceano Atlantico.
Nonostante l'alta frequenza dei fulmini che possono verificarsi in ogni stagione dell'anno, essi sono soggetti a una grande incertezza statistica soprattutto quando si considera dove il fulmine colpirà. La difficoltà ostacola lo studio scientifico di questo fenomeno naturale. Per superare questa sfida, gli scienziati hanno sviluppato i fulmini a razzo. Il metodo più comune è quello di lanciare un piccolo razzo con un filo di rame o di acciaio messo a terra. Il campo elettrico generato vicino all'estremità superiore del filo è sufficiente per innescare un capo che si estende fino alla nuvola. Il filo in uscita viene vaporizzato dal leader, stabilendo un percorso di minore resistenza che favorisce il colpo al suolo dove il filo è attaccato2. Il fulmine a razzo è stato realizzato per la prima volta nel 1977 in Cina. Tuttavia, il record del fulmine più lungo prodotto dall'uomo, anche se prodotto in laboratorio e non in campo aperto da un razzo, fu creato da Nikola Tesla nel suo laboratorio del Colorado nel 1899. Il fulmine misurava 40 metri e fu riportato che il fragore che produsse fu udito a 35 chilometri di distanza.
Il modello di incidenza dei fulmini nel mondo varia molto. Secondo la National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) degli Stati Uniti, circa il 70% del totale dei fulmini sulla Terra avviene ai tropici, dove le condizioni sono particolarmente adatte alla formazione di temporali. Il luogo con la più alta concentrazione di fulmini è il Venezuela, in particolare sopra la foce del fiume Catatumbo dove si collega con il lago Maracaibo. Questa zona riceve quasi 250 lampi per chilometro quadrato ogni anno. Tuttavia, durante il periodo gennaio-aprile del 2010 non si sono prodotti fulmini, probabilmente a causa dell'oscillazione El Niño/La Niña-Sud.
Riscaldamento globale, incendi, fulmini vulcanici e altro
Al contrario dei tropici, i poli nord e sud hanno la più bassa incidenza di fulmini. Sfortunatamente, i fulmini stanno aumentando nell'Artico a causa del riscaldamento globale. Poiché i fulmini sono responsabili del maggior numero di incendi selvaggi, questo aumento può far precipitare il già in atto scongelamento del permafrost. Gli esperti pensano che questo evento avrà un effetto enorme nell'escalation del cambiamento climatico3,4. Il fulmine più a nord è stato rilevato il 13 agosto 2019 a 89,53ºN, a soli 52 chilometri dal Polo Nord geografico.
Gli incendi boschivi causati dai fulmini sono più antichi della specie umana. Si pensa che il più antico sia avvenuto, in base allo studio dei fossili vegetali carbonizzati nel Regno Unito, 419 milioni di anni fa durante il periodo Siluriano, probabilmente causato da un fulmine. Il fulmine è stato anche presumibilmente responsabile dell'incendio più lungo, che si crede sia iniziato 5000 anni fa in un filone di carbone in Australia. Sta ancora bruciando, ora a 30 metri di profondità.
Durante il 1974-75 l'Australia ha subito il più grande incendio di prateria che ha bruciato quasi 117 milioni di ettari (corrispondenti al 15% dell'intero continente). Alcuni di questi incendi sono stati innescati dagli agricoltori locali, ma la grande maggioranza è stata prodotta direttamente dai fulmini. Gli incendi sono anche responsabili dell'induzione di nubi pirocumulonembi che sono nubi convettive di grande estensione verticale che possono causare fulmini, grandine e persino tornado. I fulmini prodotti da pyrocumulonimbus o cumulonimbus flammagenitus possono causare altri incendi. L'attività più intensa di questi pyrocumulonimbus è stata registrata il 1° gennaio 2020 durante i forti bushfires australiani del dicembre 2019-gennaio 2020 che hanno bruciato 5,8 milioni di ettari. I pirocumulonembi sono anche responsabili dell'iniezione di aerosol di particelle di carbonio nella stratosfera, in questo caso 400 000 tonnellate che è l'equivalente di una moderata eruzione vulcanica5. Tuttavia, il più alto numero di pyrocumulonimbus in una sola estate (17 distinti) è stato osservato nella stagione degli incendi del 2001 negli USA e in Canada dal satellite della NASA.
Non solo i pirocumulonembi generati dagli incendi possono produrre fulmini. Alcune eruzioni vulcaniche come quelle con plume significativo sono in grado di indurre fulmini vulcanici o temporali sporchi. La carica elettrica responsabile di questi fulmini vulcanici è prodotta da collisioni tra roccia e cenere nel pennacchio, con il vapore acqueo rilasciato anche plausibilmente coinvolto. Il primo riferimento al fulmine vulcanico si trova nella corrispondenza dello storico Plinio, il più giovane che ha assistito all'eruzione del Vesuvio nel 79 d.C. dalla baia di Napoli. Lo descrisse come "una nube nera e spaventosa, rotta da lampi rapidi e zigzaganti".
Un effetto curioso prodotto dai fulmini sono le fulguriti che si possono formare quando i fulmini scaricano nel terreno. Sono mineraloidi vetrosi di sedimenti sinterizzati, vetrificati e/o fusi come sabbia, roccia o detriti. Nel 1996 è stata trovata la più lunga fulgurite scavata, che si estende per 5,2 metri e 4,9 metri dal punto d'impatto.
Effetti distruttivi dei fulmini
Tuttavia, la maggior parte degli effetti dei fulmini sono più pericolosi, come gli incendi già commentati. Anche i veicoli spaziali non sono immuni ai fulmini. Nel 1969 l'Apollo 12 sperimentò gravi anomalie elettriche quando fu colpito due volte da un fulmine, pochi secondi dopo il lancio. Fortunatamente, il controllo della missione e l'equipaggio furono in grado di risolvere il problema e nessuno risultò danneggiato. La NASA ha sperimentato un altro incidente nel 1987 quando un fulmine ha innescato 3 razzi senza equipaggio. Due di essi seguirono le traiettorie previste mentre il terzo, precisamente quello che doveva studiare i temporali, si schiantò nell'oceano.
Ciononostante, i fulmini producono circa 24 000 morti e 240 000 feriti all'anno6. Il fulmine più mortale nell'aviazione uccise 91 persone quando il volo LANSA 508 si schiantò in Amazzonia nel 1971. L'unica sopravvissuta fu la diciassettenne Juliane Koepcke che riuscì a cercare aiuto. Dall'altra parte, il ranger del parco statunitense Roy C. Sullivan ha il Guinness Record per essere la persona che è sopravvissuta a sette fulmini. È morto per cause non legate al fulmine.
Il bestiame è anche molto esposto alle conseguenze distruttive dei fulmini poiché la distanza tra le loro zampe li rende più vulnerabili alle tensioni di passo. Il fulmine più letale registrato ha ucciso 68 mucche Jersey che si riparavano sotto un albero in Australia nel 2005. Altre tre mucche sono rimaste paralizzate ma si sono riprese poche ore dopo.
Il fulmine è un fenomeno affascinante ma non dobbiamo dimenticare le grandi correnti prodotte dai fulmini. Senza l'adeguata protezione e prevenzione, il fulmine è estremamente pericoloso per le persone, gli animali, gli edifici, le foreste, tra gli altri casi.
Riferimenti
Dwyer, J. R. & Uman, M. A. La fisica dei fulmini. Phys. Rep. 534, 147-241 (2014).
Rakov, V. A. et al. Nuove intuizioni in processi di fulmini ottenuti da esperimenti di trigger-lightning in Florida e Alabama. Journal of Geophysical Research vol. 103 (1998).
Finney, D. L. Fulmini minaccia permafrost. Nat. Clim. Chang. 11, 379-380 (2021).
Chen, Y. et al. Futuro aumento dei fulmini artici e rischio di incendio per il carbonio del permafrost. Nat. Clim. Chang. 11, 404-410 (2021).
Khaykin, S. et al. Gli incendi australiani 2019/20 hanno generato un vortice persistente carico di fumo che sale fino a 35 km di altitudine. Commun. Earth Environ. 1, 1-12 (2020).
Cooper, M. A. & Holle, R. L. Reducing Lightning Injuries Worldwide. Springer Natural Hazards (2019).