Vi sarete sicuramente chiesti almeno una volta come si formano i fulmini. Nel 1752 il fisico statunitense Benjamin Franklin diede il via a uno studio scientifico e fisico dei fenomeni elettrici atmosferici. Durante una tempesta lanciò un aquilone con una chiave legata al filo: un fulmine la colpì dimostrando che i fulmini venivano attirati da cariche opposte, qualcosa di simile a quel che da qualche anno stava sperimentando in laboratorio. Oggi, che la fulminologia è progredita molto, sappiamo molto di più dei fulmini e della fisica alle loro spalle. Ci spaventano, ci meravigliano, ma cosa sono davvero?BettmannCosa sono e come si formano i fulminiUn fulmine è un fenomeno di scarica elettrica, ossia una corrente di particelle cariche che vengono trasferite rapidamente tra due regioni con carica opposta. Quello che chiamiamo fulmine è in realtà l’unione di più componenti. C’è un plasma (la saetta), un segnale acustico (il tuono), un bagliore diffuso, un segnale alle frequenze radio e X, e infine un segnale magnetico. Ogni anno sulla Terra cadono circa 1,4 miliardi di fulmini, tra i 30 e i 100 ogni secondo. La maggior parte cadono nelle regioni tropicali, più calde e umide, con la predilezione per i luoghi in cui l’orografia porta a costituire più nubi. Il record mondiale spetta al lago Maracaibo, in Venezuela, dove cadono anche 230 fulmini per chilometro quadrato ogni anno.FEDERICO PARRA/Getty ImagesGli ingredientiPer avere un fulmine occorrono pochi ingredienti. Serve che ci siano due accumuli di particelle di carica opposta e che questi siano separati tra loro da un qualche mezzo a elevata resistenza elettrica, come per esempio il gas dell’atmosfera terrestre, che abbia uno spessore sufficiente a creare una forte differenza di potenziale elettrico tra i due accumuli di cariche. In primis occorre quindi che si formino questi accumuli di cariche, cosa che nelle nubi può avvenire tramite i granuli di neve tonda (o graupel), palline di neve in grado di rimanere sospese nelle correnti d’aria all’interno delle nuvole. I cristalli di ghiaccio, più leggeri, vengono invece trascinati verso l’alto e lo sfregamento tra questi e i graupel li porta a caricarsi positivamente. Così la parte alta della nube diviene a carica positiva, mentre la parte bassa diviene a carica negativa. Ci sono diverse tipologie di fulmini, e soprattutto si fa una differenza tra quelli che collegano la nube al terreno e quelli che invece si propagano all’interno delle sole nubi.La strada del fulmineL’incipit di un fulmine è la cosiddetta scarica pilota: a causa della differenza di potenziale tra i due accumuli di carica, si crea una corrente di elettroni liberi verso il basso. Il suo percorso è a gradini, segmenti di scarica lunghi decine di metri fino ad arrivare al terreno. Ogni gradino può produrre ramificazioni secondarie, e produce altresì luce visibile, raggi X, raggi gamma e segnali radio. Tutto il percorso fino a terra, dove finalmente avviene la scarica, dura in media due centesimi di secondo. Nell’istante in cui il fulmine tocca terra, il trasferimento di cariche elettriche è piuttosto violento e si ripercuote a ritroso su tutta la scarica pilota fino alla nube. Questo viene detto colpo di ritorno ed è, nella maggior parte dei casi, quel che vediamo quando vediamo un fulmine a occhio nudo. Lì la temperatura diviene altissima, anche 30mila gradi, l’atmosfera espande rapidamente creando un’onda sonora che si propaga nell’aria in quello che chiamiamo tuono. Nella maggior parte dei casi, poi, avvengono più scariche consecutive che ripercorrono il canale precedente. Questo è, a grandi linee, il percorso standard dei fulmini, ma il diavolo si nasconde nei dettagli: sono ancora molti i misteri che riguardano moltissimi aspetti della fulminologia, una disciplina complessa a causa della difficoltà di imbrigliare un fenomeno così energetico e multisfaccettato.