Nelle sere d’estate basta un temporale improvviso per ricordarci quanto sia potente l’atmosfera sopra di noi. I fulmini illuminano il cielo in una frazione di secondo e scaricano un’energia enorme, eppure il fenomeno che li genera è ancora oggetto di studio. In questo articolo vediamo, in modo semplice, come si forma un fulmine, perché tuona e come comportarsi durante un temporale.
Che cos’è un fulmine
Un fulmine è una scarica elettrica di grande intensità che si verifica tra due regioni con carica elettrica diversa: può avvenire all’interno di una nuvola, tra due nuvole vicine oppure tra la nuvola e il suolo. È lo stesso principio della piccola scintilla che scocca quando tocchiamo una maniglia dopo aver camminato su un tappeto, ma su una scala enormemente più grande.
Durante un temporale la differenza di potenziale tra la base della nuvola e il terreno può raggiungere decine di milioni di volt. Quando l’aria non riesce più a fare da isolante, la carica trova una via di sfogo: nasce così la scarica luminosa che chiamiamo fulmine.
Come nasce la carica dentro le nuvole temporalesche
Tutto comincia nelle grandi nuvole a sviluppo verticale chiamate cumulonembi, che possono superare i dieci chilometri di altezza. Al loro interno correnti d’aria calda salgono con violenza, mentre cristalli di ghiaccio e goccioline d’acqua si muovono e si urtano continuamente.
Questi urti trasferiscono cariche elettriche: le particelle più leggere, cariche positivamente, tendono a salire verso la sommità della nuvola, mentre quelle più pesanti e cariche negativamente si accumulano nella parte bassa. La nuvola diventa così una gigantesca pila naturale, con il “polo” negativo rivolto verso il suolo.
Perché la scarica raggiunge la terra
La base negativa della nuvola respinge le cariche negative del terreno e richiama quelle positive, che si concentrano sulle punte più alte: alberi, campanili, tralicci, ma anche una persona in mezzo a un campo. Quando la tensione è sufficiente, dalla nuvola parte un canale invisibile di aria ionizzata, detto “guida a scatti”, che avanza verso il basso a tappe.
Nel momento in cui questo canale incontra una scarica che risale dal suolo, il circuito si chiude e una corrente intensissima percorre il tragitto in senso inverso: è la parte luminosa e visibile del fulmine, che dura appena qualche decina di milionesimi di secondo.
Perché il fulmine è più caldo del Sole
Il passaggio della corrente riscalda l’aria lungo il canale fino a temperature che possono superare i 27.000 gradi, cioè circa cinque volte la temperatura della superficie del Sole. È questo calore estremo a rendere il fulmine così brillante: l’aria, portata a temperature altissime, emette luce intensa per un istante.
Il riscaldamento è così rapido che l’aria non ha il tempo di dilatarsi con calma: si espande in modo esplosivo e poi si richiude di colpo. Questa violenta onda di pressione è ciò che produce il tuono.
Lampo e tuono: perché non arrivano insieme
Lampo e tuono nascono nello stesso istante, ma noi li percepiamo separati perché la luce e il suono viaggiano a velocità molto diverse. La luce raggiunge i nostri occhi quasi istantaneamente, mentre il suono impiega circa tre secondi per percorrere un chilometro.
Da qui una semplice regola pratica: contando i secondi tra il lampo e il tuono e dividendo per tre si ottiene, all’incirca, la distanza in chilometri del temporale. Se il tempo si accorcia, significa che il temporale si sta avvicinando.
Tipi di fulmine
Non tutti i fulmini sono uguali. I più noti sono quelli nube-suolo, i più pericolosi per noi, ma la maggior parte delle scariche avviene interamente dentro le nuvole o tra nuvole diverse. In questi casi vediamo spesso solo un bagliore diffuso, i cosiddetti “lampi di calore” delle sere estive.
Esistono anche fenomeni più rari e spettacolari, come i fulmini che partono dalla sommità dei temporali verso l’alta atmosfera, studiati soltanto negli ultimi decenni grazie a telecamere ad alta velocità.
Quanto sono frequenti i fulmini
Sul nostro pianeta si verificano ogni secondo decine di scariche elettriche: in media si stima che cadano diversi milioni di fulmini al giorno in tutto il mondo. Le zone tropicali, calde e umide, sono le più colpite, ma anche in Italia i temporali estivi possono produrre migliaia di fulmini in poche ore.
Per approfondire la fisica del fenomeno è possibile consultare la voce dedicata su Wikipedia, che raccoglie dati e riferimenti scientifici aggiornati.
Come comportarsi durante un temporale
Il fulmine cerca la via più breve verso il suolo, quindi tende a colpire gli oggetti più alti e isolati. Durante un temporale conviene evitare cime di colline, spiagge aperte, alberi isolati e specchi d’acqua. Il luogo più sicuro è un edificio chiuso oppure l’interno di un’automobile, la cui carrozzeria metallica devia la corrente verso il terreno.
All’aperto, se non ci sono ripari, è meglio allontanarsi da oggetti metallici e ridurre il contatto con il suolo. In caso di persone colpite da un fulmine è fondamentale chiamare subito i soccorsi: chi viene folgorato non resta “carico” e può essere soccorso senza pericolo.
Fulmini e paesaggio: una forza che modella la natura
I fulmini non sono soltanto un pericolo. Le loro scariche contribuiscono a trasformare l’azoto dell’aria in composti che, portati a terra dalla pioggia, fertilizzano naturalmente il suolo. Alcuni ricercatori ritengono inoltre che le scariche elettriche abbiano avuto un ruolo nelle reazioni chimiche della Terra primitiva. Osservare un temporale in sicurezza, insomma, significa assistere a uno dei fenomeni più energetici e affascinanti della natura, come raccontiamo anche parlando di come gli animali percepiscono il tempo.
Domande frequenti sui fulmini
È vero che il fulmine non colpisce mai due volte lo stesso posto?
No, è un falso mito. I fulmini colpiscono spesso più volte gli stessi punti alti, come grattacieli e antenne. La cima di un edificio molto alto può essere colpita decine di volte in un anno.
Contare i secondi tra lampo e tuono serve davvero?
Sì. Poiché il suono percorre circa un chilometro ogni tre secondi, contare i secondi e dividere per tre dà una stima della distanza del temporale ed è utile per capire se si sta avvicinando.
È pericoloso usare il telefono durante un temporale?
Un telefono cellulare senza fili non attira i fulmini. Il rischio riguarda semmai gli apparecchi collegati alla rete elettrica o alle linee via cavo, che è meglio scollegare durante i temporali più intensi.
L’automobile è un luogo sicuro?
Sì, ma non per merito dei pneumatici: è la carrozzeria metallica a comportarsi come uno schermo e a convogliare la corrente verso il suolo, proteggendo chi è all’interno.
Perché a volte vediamo il lampo ma non sentiamo il tuono?
Si tratta dei cosiddetti lampi di calore: il temporale è troppo lontano perché il suono del tuono arrivi fino a noi, così percepiamo solo il bagliore riflesso dalle nuvole.
Cosa fare se sono all’aperto e non trovo riparo?
Bisogna allontanarsi da alberi isolati, acqua e oggetti metallici, cercare una zona più bassa e attendere che il temporale passi, per poi raggiungere un riparo sicuro appena possibile.