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Il fulmine è una scarica elettrica causata da uno squilibrio di potenziale elettrico. La maggior parte dei fulmini si genera all’interno delle nubi, ma in alcuni casi possono colpire il suolo diventando un pericolo per la vita delle persone. Ma come si originano i fulmini? E perché sono pericolosi i fulmini? In questo articolo cercheremo di rispondere a queste domande.
Il fulmine è un fenomeno fisico legato all’elettricità dell’atmosfera. Si tratta infatti di una scarica elettrica che può avvenire tra le nubi, tra le nubi e il suolo oppure tra differenti punti della stessa nube. Le nubi coinvolte sono principalmente quelle temporalesche, che sono dette cumulonembi. Come si originano i fulmini? La condizione necessaria è che tra i due punti ci sia una sufficiente differenza di potenziale elettrico. Sono tre gli elementi che devono essere presenti per formare il fulmine. Per prima cosa serve una condizione di instabilità atmosferica, ovvero deve esserci una differenza di temperatura tra un punto più basso e uno più alto dell’atmosfera. Si parla anche di stratificazione atmosferica, perché l’aria più calda si trova più in basso e quella più fredda in alto. Gli altri due elementi sono l’umidità e un innesco, per esempio la radiazione solare o una catena montuosa, che generi movimento delle masse d’aria.
Un fulmine si genera per la presenza di cariche negative nella parte più bassa di una nube e di cariche positive nella parte alta. La nube quindi è una sorta di “pila” caratterizzata da una differenza di potenziale. Quando questa è superiore alla resistenza dell’aria nasce una scarica elettrica, che fa spostare le cariche negative verso quelle positive. Questo meccanismo appena descritto è il più comune, in cui la scarica avviene tra due nubi o tra punti della stessa nube. Nel 10% dei casi la scarica si genera invece tra nube e suolo. Durante una tempesta infatti le particelle di pioggia e ghiaccio che si scontrano dentro le nuvole aumentano lo squilibrio di potenziale tra le nuvole e il terreno. Per compensare questa differenza, la natura rimedia facendo passare una scarica, che è appunto il fulmine. Raramente possono formarsi anche fulmini che vanno dal suolo alle nubi o che vanno dal basso verso l’alto in una nube. Questi fulmini hanno un flusso di carica invertito e sono molto più intensi.
La velocità di un fulmine può variare tra 96mila e 140mila km/h. L’aria attraversata dalla scarica si riscalda fino a 30mila gradi e l’aumento di pressione che si genera determina onde d’urto che si manifestano come tuoni, che percepiamo in ritardo rispetto al fulmine per la minore velocità del suono rispetto a quella della luce. Ogni fulmine può portare fino a un miliardo di Volt di elettricità e correnti tra dieci e duecento kiloAmpere. La velocità del percorso verso il suolo può arrivare a 300mila km/h. Il fulmine in realtà non è un evento unico, come ci sembra di percepire, ma una sequenza di più scariche che avviene rapidamente. Le prime scariche servono a preparare canali di aria ionizzata, e quindi con capacità conduttive. La successiva scarica è quella che riesce a raggiungere la nube attraverso il canale di aria ionizzata. Seguono poi una serie di scariche dall’alto verso il basso. Questo ciclo può ripetersi fino a dieci volte ogni quarto di secondo.
Anche se, come abbiamo detto, sono pochi i casi in cui la scarica colpisce il terreno, si tratta di quelli con maggiore impatto sulla vita umana. Ma perché sono pericolosi i fulmini? Circa 2.000 persone nel mondo muoiono ogni anno a causa di un fulmine. Nonostante sia un evento raro, se si viene colpiti direttamente il fulmine può provocare arresto cardiaco o respiratorio. Altre centinaia di persone sopravvivono ma soffrono di una varietà di sintomi, come bruciature, perdita di memoria, paralisi, debolezza, intorpidimento. Il lampo inoltre può causare disturbi alla vista mentre l’onda d’urto danni all’udito. Altri effetti dei fulmini possono essere incendi e caduta di alberi. Il motivo per cui il corpo umano è sensibile ai fenomeni elettrici è che, semplificando, può essere visto come un sacco di acqua ricco di ioni, contenuti nelle cellule. Queste hanno un potenziale negativo all’interno rispetto all’esterno, per via dei processi biologici che avvengono. Anche il corpo umano quindi è in grado di condurre elettricità.
Ci sono diversi comportamenti da adottare per proteggersi durante un temporale. I luoghi più pericolosi sono la montagna e in generale i luoghi all’aperto, soprattutto se è presente acqua, che conduce elettricità. In generale la prima raccomandazione è quella di tenersi lontani da alberi e da oggetti metallici, come i pali stradali o le fermate degli autobus. Bisogna evitare anche di avere con sé oggetti metallici, come gioielli e cellulari ma anche ombrelli e bastoni. La posizione migliore se ci si trova all’aperto è quella accovacciata, evitando di stare in piedi o sdraiati. Se si è in casa si può ritenere di essere in un posto sicuro, ma bisogna evitare determinati comportamenti. Niente doccia né attività che comportano l’utilizzo di acqua, come ad esempio lavare i piatti. Bisogna staccare gli elettrodomestici, che possono bruciarsi se colpiti dal fulmine, ed evitare di utilizzare il telefono, anche quello fisso, il computer, il televisore e qualunque dispositivo che funzioni con la corrente elettrica, come il ferro da stiro o il phon.
In generale per proteggersi dal pericolo di un fulmine bisogna privilegiare i luoghi chiusi, quindi è consigliato rimanere in casa. Molte case sono progettate per condurre l’elettricità senza danni, perché attraverso impianti idraulici o grondaie la corrente viene scaricata a terra. Altri luoghi sicuri sono le auto, perché gli pneumatici conducono la corrente, scaricandola a terra senza pericoli. Le auto, come le fusoliere degli aerei, si comportano come gabbie di Faraday che isolano l’ambiente interno dal campo elettrico, impedendo che le scariche raggiungano le persone. Anche in auto però è importante tenere chiusi sportelli e finestrini ed evitare di toccare parti metalliche. In generale in tutti i mezzi di trasporto non si corrono rischi. Se ci si trova all’aperto è opportuno cercare di ripararsi in un luogo chiuso, e se ciò non è possibile, accovacciarsi in punti lontani da alberi e da parti metalliche ed oggetti appuntiti.