I fulmini hanno avuto un ruolo cruciale nella storia del nostro pianeta. Insieme ai minerali portati dai meteoriti più di quattro miliardi di anni fa, le loro scariche elettriche hanno fornito l’energia iniziale necessaria per sintetizzare i primi composti organici, gettando le basi per lo sviluppo della vita.
Sulla Terra ne cadono circa cinquanta ogni secondo. Ciascuno di essi è un concentrato di energia pura capace di sprigionare decine di milioni di volt. Ma come nascono questi giganti luminosi? Tutto inizia dentro un cumulonembo, dove collidono particelle di acqua, ghiaccio e neve. Questo sfregamento genera una gigantesca differenza di potenziale elettrico a cui la natura, per ristabilire l’equilibrio, rimedia nell’unico modo che conosce: facendo passare corrente.
Una differenza di potenziale
La base della nube si carica negativamente, mentre il suolo – al contrario – si carica positivamente. Quando la tensione diventa insostenibile, le cariche negative si fanno strada verso il basso creando un canale invisibile nell’aria. È in quel momento che scatta la scarica. L’aria circostante viene surriscaldata istantaneamente fino a temperature cinque volte superiori a quella della superficie del Sole, espandendosi in modo esplosivo. L’onda d’urto derivante, genera il tuono. E poiché la luce viaggia a una velocità infinitamente superiore rispetto al suono, il rombo arriva sempre dopo il bagliore.
Nonostante la loro costante presenza, i fulmini nascondono ancora diversi segreti. Gli scienziati studiano l’impatto dei parametri atmosferici come vento e umidità, ma indagano anche il ruolo del vento solare e dei raggi cosmici. Inoltre, queste spettacolari scariche non sono un’esclusiva dei temporali: si formano comunemente anche tra le ceneri delle grandi eruzioni vulcaniche, durante incendi boschivi estremi o nel cuore di intense tempeste di neve.
Nell’immaginario comune il fulmine è sempre una linea che cade dal cielo e colpisce il terreno, ma la fisica ci dice che la maggior parte dei fulmini fa tutt’altro percorso. Fisicamente, infatti, circa l’80% dei fulmini non tocca mai il suolo.
Ecco come si dividono:
- Fulmini Nube-Nube (Inter-nube) e Interni alla nube (Intra-nube): sono la stragrande maggioranza. La corrente salta da una nube all’altra o si scarica tra zone con cariche diverse dentro la stessa identica nuvola. Sono quei lampi che illuminano il cielo “da dentro”, senza che si veda la classica saetta.
- Fulmini Suolo-Nube (Ascendenti): questo è il fenomeno più spettacolare. Non sempre il fulmine scende; a volte sale dal terreno verso il cielo. Succede soprattutto a partire da strutture molto alte e appuntite, come la punta di un grattacielo (pensa all’Empire State Building), pale eoliche o grandi tralicci. Le cariche positive della terra sono così concentrate in quella punta che “strappano” l’elettricità dalla nube, facendo partire la scarica dal basso verso l’alto.
Motori essenziali del nostro pianeta
Le piante hanno un bisogno vitale di azoto per crescere, ma non possono assorbire quello presente nell’aria (che pure costituisce il 78% della nostra atmosfera) perché è in una forma chimica inerte. Il calore estremo della scarica spezza le molecole di azoto e di ossigeno presenti nell’aria. Questi atomi si ricombinano formando ossidi di azoto, che si sciolgono nella pioggia e cadono al suolo sotto forma di nitrati, fertilizzanti naturali perfetti: vengono assorbiti dalle radici delle piante, entrando così nella catena alimentare. I fulmini producono ogni anno milioni di tonnellate di fertilizzante azotato completamente gratuito.
Inoltre, la Terra e l’atmosfera funzionano come un gigantesco circuito elettrico (chiamato Circuito Elettrico Globale). La ionosfera (lo strato più alto dell’atmosfera) ha una carica fortemente positiva, mentre la superficie della Terra ha una carica negativa. C’è una costante e leggera dispersione di corrente che viaggia verso l’alto e che, se non fosse compensata, esaurirebbe la carica della Terra in meno di un’ora. I fulmini agiscono come una gigantesca dinamo di ricarica: ogni volta che un fulmine tocca il suolo, trasferisce carica negativa alla Terra, mantenendo stabile la batteria del nostro pianeta.
Sopravvivere alla tempesta: istruzioni pratiche
Oltre a essere uno spettacolo della natura, i fulmini sono una minaccia reale che causa circa 24.000 vittime all’anno in tutto il mondo e oltre dieci volte tanto in feriti. Molti sopravvivono, ma portano con sé strascichi pesanti come ustioni, vertigini o problemi neurologici. Sapere come comportarsi, pertanto, può fare la differenza.
In caso di temporale, la regola d’oro è evitare di diventare l’oggetto più alto del panorama. Il fulmine cerca sempre il percorso di minor resistenza elettrica per scaricarsi a terra. L’aria è un pessimo conduttore, quindi il fulmine “salta” preferibilmente sull’oggetto più alto del panorama perché questo riduce lo spessore che la scarica deve attraversare.
Non ripararsi mai sotto alberi isolati e non sostare in zone pianeggianti dove il corpo fungerebbe da antenna. L’ideale sarebbe trovare un rifugio o un riparo sicuro, ma se ciò fosse impossibile e i fulmini cominciassero a cadere molto vicini (ancor più in caso di formicolio sulla pelle o sui capelli, segno che l’aria si sta ionizzando), sarebbe utile accovacciarsi sulle ginocchia piegate, con piedi vicini e con la testa tra le ginocchia. Più si è bassi, meno probabilità si ha di fungere da parafulmine. Se invece si è in auto, rilassarsi: la carrozzeria metallica funge da “gabbia di Faraday”, isolando e scaricando l’eventuale fulmine direttamente a terra.
Non sdraiarsi a Terra
Molti pensano che sdraiarsi sia meglio per essere ancora più bassi, ma è un errore gravissimo. Sdraiandosi aumenterebbe la superficie di contatto con il terreno e, se un fulmine colpisse la zona circostante, si verrebbe investiti in pieno dalla corrente che viaggia sul suolo.
Non entrare, o uscire immediatamente dall’acqua
Immaginiamo di fare il bagno al mare o in un lago. La testa che spunta dall’acqua diventa letteralmente l’unico punto sopraelevato per centinaia di metri quadrati. Come abbiamo visto prima, il fulmine cerca la via più breve e facile per scaricarsi: in un’ampia distesa liquida, la testa è un bersaglio perfetto, agendo esattamente come un parafulmine in mezzo a una pianura. L’acqua del mare (piena di sale) e l’acqua dei laghi o delle piscine (ricca di minerali e cloro) sono ottimi conduttori di elettricità.
Quando un fulmine colpisce la terraferma, l’energia si dissipa rapidamente nel terreno in un’area ristretta, ma se colpisce la superficie dell’acqua, la corrente elettrica si propaga radialmente a raggiera per decine e decine di metri dalla zona dell’impatto. Questo significa che non serve essere colpiti in testa dal fulmine per morire: basta nuotare a 30 o 50 metri dal punto in cui il fulmine tocca l’acqua per subire una folgorazione gravissima. Ricordiamo che un fulmine può colpire fino a 20-30 Km dal cuore del temporale e colpire anche la coda del fronte temporalesco, quando ormai si pensa che il pericolo sia passato.
Gli elettrodomestici
Non serve fare il giro delle stanze a staccare ogni singola spina a ogni tuono. Il rischio reale riguarda le sovratensioni, ovvero i picchi di energia che viaggiano sui cavi se un fulmine colpisce una linea elettrica o telefonica nelle vicinanze. Per stare tranquilli, ha senso scollegare i dispositivi più delicati come il modem/router internet (il più vulnerabile in assoluto), il Televisore e il computer, e solo se il temporale è violentissimo ed esattamente sopra di noi. Per il resto, basta dotarsi di moderne ciabatte filtrate per proteggere la tecnologia di casa senza alcuna ansia.
Sfatare un vecchio mito
Piccoli oggetti metallici come chiavi, orologi o catenine non attirano i fulmini. Semmai, se si viene colpiti, il metallo a contatto con la pelle può surriscaldarsi e causare ustioni, ma non è la causa dell’attrazione. Per influenzare il potentissimo campo elettrico di una nube temporalesca (che si trova a chilometri di altezza), serve una struttura metallica enorme e collegata a terra, come un traliccio dell’alta tensione, una gru o un parafulmine. Pochi grammi di metallo addosso a una persona non alterano in alcun modo il campo elettrico circostante. L’aria non diventa più conduttiva solo perché si indossa un orologio.
Gli smartphone
I moderni cellulari funzionano tramite onde radio a bassissima potenza (microonde). Queste onde non ionizzano l’aria e non creano alcun “canale” preferenziale per l’elettricità del fulmine. Inoltre, i telefoni di oggi sono fatti principalmente di plastica, vetro e resine, con quantità di metallo microscopiche all’interno. Come abbiamo visto per le chiavi e le catenine, il fulmine non sa nemmeno che il tuo telefono esista: colpirà te se sei l’oggetto più alto del panorama, sia che tu stia mandando un messaggio, sia che tu abbia il telefono spento in tasca.
L’unico momento in cui lo smartphone diventa pericoloso durante un temporale è quando è collegato alla presa di corrente per caricarsi. Se lo stai usando mentre è in carica e un fulmine colpisce la rete elettrica di casa, la sovratensione può viaggiare attraverso il caricabatterie e colpire te che lo stai impugnando. Stesso discorso per i vecchi apparecchi telefonici dotati di filo.
Un fenomeno straordinario
In definitiva, la fisica del fulmine ci dimostra come un fenomeno apparentemente semplice – una scintilla tra cielo e terra – nasconda in realtà una complessità straordinaria, regolata da sbalzi termici inconcepibili e dinamiche atmosferiche a volte poco note. Nonostante la tecnologia moderna ci permetta oggi di mapparli dallo spazio e di sfatare le vecchie leggende popolari sulla sicurezza, la “fabbrica dei fulmini” mantiene intatto il suo fascino misterioso. Resta uno spettacolo primordiale a cui assistere sempre con la dovuta prudenza, consapevoli che ogni singola saetta è un tassello fondamentale dell’incredibile motore termico ed elettrico che tiene in vita il nostro pianeta.
