Didattica temporali

Il fulminometro

I fulmini sono rilevati a terra grazie a strumenti sensibili al campo elettromagnetico originato dalla corrente elettrica del fulmine. Fino a qualche anno fa erano costituiti da un misuratore di campo elettromagnetico collegato ad un’antenna a filo orizzontale tarata su una certa gamma di frequenza ed associata a quella che, allora, si riteneva correttamente associabile ai fulmini.

Purtroppo con questa tipologia di strumentazione non era possibile rilevare ne la posizione di caduta del fulmine ne l’intensità del campo elettromagnetico da esso generato. Era inoltre impossibile distinguere tra i fulmini che colpivano la superficie terrestre e quelli che si originavano tra nube e nube. Ma negli ultimi anni il progresso tecnologico (grazie alla laboriosa opera di numerosi scienziati del settore) ha migliorato notevolmente le attrezzature, strumentazioni e metodologie di rilevamento.

La progettazione e lo sviluppo dei nuovi sistemi di rilevamento consiste in una serie di sensori a terra: il cosiddetto fulminometro è di grande aiuto per prevedere (seppur a brevissimo termine) il percorso e l’intensità di una struttura temporalesca. La distribuzione delle scariche elettriche originatesi nell’atmosfera viene generalmente visualizzata su una mappa. Sovrapponendo questa mappa a quella di un radar (double layout scanning) è possibile analizzare con estrema precisione l’attività elettrica all’interno di una nube o sistema temporalesco.

Per questo motivo, normalmente, i due sistemi di osservazione ed analisi vengono utilizzati ed elaborati contemporaneamente.

Il sistema è composto da una rete di stazioni di rilevamento e da un sistema centrale di raccolta, calcolo e smistamento dei dati rilevati. In genere questi sensori sono antenne elettromagnetiche che localizzano e rilevano sia l’attività elettrica all’interno della nube (IC, Intra Cloud) sia le cariche elettriche che si formano tra nube e suolo (CG, Cloud to Ground). I segnali emessi dai fulmini sono inviati sottoforma di “dati grezzi” al server di un centro operativo che li raccoglie, determina le coordinate geografiche dei punti in cui si sono verificate le scariche, il tempo in cui è avvenuta la scarica e tutti i parametri elettrici che caratterizzano ogni fulmine (ampiezza di corrente, polarità, intensità). Il centro operativo, nella fase finale, distribuisce le informazioni ai diversi utenti.

Le stazioni di rilevamento dell’attività elettrica sono costituiti da sensori ad altissima frequenza (VHF) che funzionano sul principio dell’interferometro. La tecnica interferometrica si basa sulla misura delle differenze di fase delle onde elettromagnetiche ricevute da un sistema di varie antenne. Queste differenze di fase dipendono principalmente dalla direzione di provenienza dell’onda. In questo modo si riesce a determinare la direzione di provenienza delle scariche elettriche.

Questa tecnica presenta il vantaggio di essere indipendente dalla forma dell’onda del segnale perché l’unica grandezza misurata è la fase della radiazione elettromagnetica ricevuta.

Questi tipi di sensori sono quasi sempre integrati da altri a bassa frequenza (o banda larga) che localizzano e rilevano le scariche a terra. Successivamente i dati rilevati sono trasmessi ad un sistema di elaborazione centrale che li acquisisce e localizza le scariche in base al principio della triangolazione. Quasi tutti i paesi europei sono dotati di una rete radiogoniometrica per il rilevamento della posizione delle scariche elettriche di natura temporalesca.

Sul web sono disponibili mappe che riproducono, con cadenza oraria, sia l’ultima osservazione sia quelle relative alle ore precedenti, visualizzate con diversi colori, così da fornire l’immagine visiva della traiettoria dei vari nuclei temporaleschi.

Sul territorio italiano esistono più Enti preposti alla rilevazione dei fulmini attraverso una maglia di sensori più o meno complessa. Ciccando sul link sottostante ne otterrete un significativo esempio relativamente al Sistema Italiano Rilevamento Fulmini (SIRF) del Centro Elettronico Sperimentale Italiano (CESI) e nel quale potrete approfondire le conoscenze tecniche sulla trasmissione dei dati e sulla loro tipologia informatica:

http://www.fulmini.it/about_sirf/default.htm

Anche l’Aeronautica Militare Italiana dispone di una sua maglia di sensori sul territorio nazionale. (Il sito richiede una semplice e rapida registrazione per la visualizzazione della mappa dei fulmini in tempo reale).

Roberto Viccione

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