Nasciamo guardando periodicamente fuori dalla finestra e vediamo scorrere piogge, temporali, vediamo nuvole e fulmini. Essendo abituati, non ci siamo mai chiesti di come funziona un fulmine e perché nasce. In questa pagina vedremo il “funzionamento” del fulmine, dando una spiegazione scientifica semplificata, senza approfondire certi dettagli poiché non affatto semplici.
Come e perché avviene una scossa di fulmine
I fulmini nascono soprattutto durante i temporali, vero? Iniziamo a dare una spiegazione di questo. Ma prima di entrare in dettaglio diamo una piccola anteprima di come nasce un fulmine e perché si scarica a terra.
Il fulmine è semplicemente il passaggio o scarica di corrente da un punto A fino ad un punto B. Il punto A è il cielo, mentre il punto B può essere un albero, un’antenna o la terra stessa. Per far sì che ci sia questo passaggio di corrente c’è bisogno di una differenza di potenziale, dovuta alla famosissima Legge di Ohm. Per approfondimenti matematici su di essa o su altre cose inerenti alla fisica che qui non tratteremo andate su Mondofisica.it! Torniamo a noi: c’è quindi bisogno di una differenza di potenziale. In particolare nel punto A (il cielo) ci devono essere cariche negative, mentre nel punto B (terra) cariche positive.
Le cariche positive sono presenti naturalmente sulla terra, quindi questo ingrediente c’è già. Ci mancano quindi cariche negative, elettroni, che si accumulano in cielo.
Non basta però la loro presenza, di fatti un fulmine è una scarica potentissima, liberata e concentrata in un piccolo istante. Quindi c’è bisogno di un periodo di accumulo di queste cariche.
Accumulo di cariche negative durante i temporali
Abbiamo detto che c’è bisogno che in qualche modo vi si accumulano le cariche elettriche negative, senza però andare verso la terra già, e scaricarsi. Come si fa? L’aria dell’atmosfera funge da enorme resistenza, da enorme barriera che non fa incontrare le cariche elettriche di diverso segno. Per un fulmine più potente l’alta pressione è necessaria. Per capire cosa significa potete cliccare su questa nostra pagina.
L’unico modo di passare questa enorme barriera è quella di avere una grandissima quantità di carica, così che la differenza di potenziale è troppo alta per essere fermata.
Vediamo come si accumulano le cariche: durante le tempeste, vi si creano nuvoloni pieni di cristalli di ghiaccio (che poi quando arrivano a terra diventano acqua, pioggia), questi cristalli di ghiaccio sfregano fra di loro, producendo cariche elettriche per strofinio. Questo processo accumula così una grande quantità di elettroni durante i temporali.
Solo arrivati al limite, ci sono così tanti elettroni che sfondano la barriera, e si scaricano a terra visto che sono attratti dal polo positivo. Arrivano all’improvviso, tantissime cariche, e con grandissima potenza. A quel punto il fulmine si scarica, producendo tra l’altro anche un tuono, ossia il suono conseguente alla scarica elettrica.
Perché vediamo il fulmine e cosa è un Tuono
Il fulmine che vediamo non è la scarica elettrica che giunge dall’alto verso il basso, ma è conseguenza del calore generato dal passaggio di corrente elettrica. Ci spieghiamo meglio.
Quando vi è la scarica, poiché c’è il passaggio di una grandissima quantità di elettroni, tali elettroni riscaldano anche a 20mila gradi centigradi le molecole dell’aria atmosferica. È questa gigante ondata di calore che produce il colore giallo/bianco che noi vediamo. Un colore che è tipico di questa temperatura.
Questo calore genera anche una espansione atmosferica circostante, di grandissima velocità che produce il suono del Tuono.
Ed una volta che vediamo il fulmine perché non immortalarlo? Beh, potete utilizzare una macchina fotografica! Non ne avete una? Potreste pensare di affittare una macchina fotografica! Abbiamo scritto in merito anche a questo.
Come calcolare ad occhio quanto dista il Fulmine
Il Tuono è il suono prodotto dal fulmine, e segue quindi la velocità del suono costante nell’aria: 330m/s. Quindi ogni 3 secondi il suono del Tuono percorre 1 kilometro. Ci affideremo a questo per il calcolo della distanza.
Quando vediamo un fulmine quindi basterà contare quanti secondi ci mette ad arrivare il suono del Tuono. Se per esempio avvistiamo un fulmine (quindi la scarica gialla visiva), e contiamo 6 secondi all’arrivo del Tuono (il suono) allora significherà che il Tuono avrà percorso 2 chilometri, e quindi il Fulmine si è scaricato ad una distanza di 2 kilometri da dove noi siamo posizionati.