Fulmini

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In meteorologia il fulmine (detto anche saetta o folgore) è un fenomeno atmosferico legato all’elettricità atmosferica che consiste in una scarica elettrica di grandi dimensioni che si instaura fra due corpi con elevata differenza di potenziale elettrico.

I fulmini più facilmente osservabili sono quelli fra nuvola e suolo, ma sono comuni anche scariche fra due nuvole (saetta) o all’interno di una stessa nuvola (saetta). Inoltre qualsiasi oggetto sospeso nell’atmosfera può innescare un fulmine: si sono osservati infatti fulmini tra nuvola, aeroplano e suolo. Un caso particolare sono i cosiddetti fulmini globulari al suolo, tuttora in fase di studio e ricerca.

Le condizioni ideali per lo sviluppo di fulmini sono i cumulonembi tipici dei fenomeni temporaleschi, ma sono stati osservati fulmini anche durante tempeste di sabbia, bufere di neve e nelle nuvole di cenere vulcanica.[2] Un caso particolare e raro è quello legato alla cosiddetta tempesta di fulmini ovvero sequenze ininterrotte di fulmini a brevissima distanza uno dall’altro (pochi secondi) per una durata complessiva anche di un’ora.

A causa della grande potenza rilasciata, essi costituiscono una minaccia per l’incolumità umana, sebbene con rischi inferiori a molti altri fenomeni. Una loro rappresentazione stilizzata è spesso usata nell’iconografia mitologica e araldica.

Descrizione

Il fenomeno elettrico

Generalmente, si descrive il fulmine come una singola scarica, ma sono molto frequenti i casi in cui si verificano una serie di scariche in rapida successione. Tipicamente, l’intervallo di tempo tra una scarica e l’altra può oscillare tra i 5 e i 500 millisecondi, e la serie nel complesso può durare anche 1,5 secondi.

L’attività luminosa connessa alla scarica di un fulmine è detta lampo, mentre l’espansione del canale ionizzato in seguito alla scarica genera un’onda d’urto molto rumorosa, il tuono. Un osservatore distante vede il lampo sensibilmente prima di sentire il tuono, poiché il suono viaggia a velocità molto inferiore a quella della luce (0,340 km/s circa contro 300.000 km/s) e quindi percepirà un ritardo di circa tre secondi per ogni chilometro di distanza dal fulmine. L’intensità della corrente elettrica prodotta da un fulmine varia tipicamente tra i 10 e i 200 kiloampere.

Più in particolare, il fulmine è una colonna di gas ionizzato (plasma), con le seguenti caratteristiche fisiche principali:

grandezza fisica valore
corrente elettrica 2-200 kA
temperatura (stato termico di un corpo) elettronica 50 000 K
diametro della colonna di plasma 10-50 cm
carica elettrica totale 5-10 C
differenza di potenziale 1-10 × 109 V

L’ultimo valore (differenza di potenziale ai capi del fulmine) dipende dalla lunghezza dello stesso: sapendo che il potenziale di rottura dielettrica dell’aria è di 3000 V/mm, un fulmine lungo 300 m sarà generato da una differenza di potenziale di 300 × 3 × 106 = 9 × 108 ≈ 109V[il canale di prescarica abbassa il potenziale di rottura dielettrica]. In realtà, la grande pericolosità del fulmine è dovuta, più che alle grandi tensioni, alla corrente che fluisce nel canale d’aria ionizzata: essendo infatti il plasma un ottimo conduttore di corrente, esso permette il fluire di correnti tipiche di migliaia di ampere (si consideri che bastano circa 20 mA per causare danni fisiologici da folgorazione).

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