Didattica fenomeni & parametri atmosferici

Le CARATTERISTICHE di un fulmine

Che cos'è la carica elettrica? La carica elettrica non è altro che la quantità di elettricità che è posseduta da un corpo. La carica più piccola è quella che noi chiamiamo elettrone. Che cos'è il campo elettrico? Il campo elettrico è quella regione di spazio dove le forze e le cariche sono sottoposte a delle forze che tendono a farle muovere in determinate direzioni.

Il campo elettrico e la carica elettrica sono le basi del tutto per capire come si viene a formare la fulminazione. Ora che abbiamo introdotto i due concetti principali, possiamo iniziare con la spiegazione.

In condizioni di tempo stabile, quindi di bel tempo, il campo elettrico o meglio, il suo valore al suolo, è praticamente pari a zero, quindi nullo. In presenza invece di una nube temporalesca il suo valore sale inevitabilmente a 0.3/0.4 kV/cm e pensate che vicino al punto di caduta, può arrivare persino a 4 kV/cm.

Nella scarica di un fulmine si possono quindi identificare tre fasi di principale importanza.

1) Formazione del canale di un fulmine,

2) Formazione della contro scarica,

3) Sviluppo della scarica di ritorno.

Facendo riferimento a un fulmine che abbia origine dalla nuvola, si può notare che la scarica si genera quasi solo ed esclusivamente nella parte più inferiore, proprio a causa dell'intenso campo elettrico e della rarefazione dell'aria. Di conseguenza, sotto la forte azione del campo elettrico, la scarica si propaga verso terra assumendo la forma di un canale così definito ramificato.

Questo canale che dunque si viene a formare è caratterizzato da un nucleo conduttore del diametro circa di 1,5 cm, circondato a sua volta da una carica spaziale con un raggio di circa 2/20 metri, di polarità uguale a quella della carica della nuvola, quindi negativa.

La scarica si propaga a questo punto in aria a zig-zag e accumula una notevole quantità di carica elettrica, pensate che la corrente associata va nell'ordine di qualche centinaia di Ampere. Quando il canale del fulmine arriva in prossimità del suolo (quindi alla quota di 100/ 200 metri di altezza) il campo elettrico diventa così intenso e potente da dare luogo,sul terreno, ma in particolare su strutture alte e snelle, a fenomeni così detti a "effetto corona". Si viene a formare quindi un fenomeno di controscarica, che si sviluppa verso l'alto fino ad incontrare il canale discendente.

La lunghezza del canale di controscarica è in genere di una decina di metri. Quando il canale discendente incontra quello di controscarica, il punto fulminato è determinato e inizia lo scarico a terra che assume una potenza pari a 300.000. A a causa della velocità della scarica che risulta essere pari al 10-50% della velocità della luce. Questo è proprio il momento in cui noi a occhio nudo vediamo la fuminazione.

Pensate che tutta l'energia che riesce a sprigionare un fulmine, ha energia sufficiente per alimentare una lampadina di 60 Watt per un mese. 

Un fulmine viene caratterizzato da un bagliore luminoso, il lampo, e dal fenomeno definito acustico, ovvero il tuono. Il tuono è dovuto al velocissimo riscaldamento dell'aria, fino a circa 15.000 gradi, ovviamente sempre lungolo stretto canale della scarica. Dunque il calore determina un'espansione esplosiva dell'aria provocando quel forte rumore che noi tutti definiamo in una parola un po rude " botto".

Il lampo e il tuono non vengono osservati in contemporanea . Tutto questo accade perchè il tutto accadew a velocità diversi, il lampo si propaga alla velocità della luce, mentre il tuono alla velocità del suono..

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