Caratteristiche
Tra tutti i tipi di fulmini i più conosciuti sono quelli del tipo nube-suolo e proprio di questi ci occuperemo.
Ogni fulmine nube-suolo è in realtà
formato da più componenti, che nell’insieme
prendono il nome di fulmine. Il fulmine nel suo
complesso ha una durata media di 0.2 sec., mentre
le singole componenti hanno durata di decine di
millisecondi e vengono chiamate colpi.
Di solito
per ogni fulmine ci sono due o tre colpi, intervallati da pause.
Se si osserva ad occhio nudo un fulmine può
capitare di vedere l’immagine intermittente;
questo significa che si stanno percependo i vari
colpi.
Il fulmine inizia a propagarsi quando si crea un canale di carica ancora molto debole e leggermente visibile, che incomincia a svilupparsi verso terra. Questo canale procede per passi successivi, ciascuno dei quali è lungo circa 50 m, con pause di circa 50 msec. Questo canale è chiamato "stepped-leader". Quando lo stepped-leader tocca terra o incontra un canale analogo ascendente, il circuito nube-suolo viene chiuso e si ha passaggio di corrente. La corrente illumina il canale ionizzato fin qui rimasto oscuro generando così la classica striscia luminosa; questa fase è chiamata "return stroke" (colpo di ritorno). La velocità del colpo di ritorno è circa 1/3 della velocità della luce. Durante il passaggio di corrente si ha un brusco cambiamento di temperatura e di densità nel canale ionizzato lasciato dallo stepped-leader. Questo brusco cambiamento origina un’onda di pressione che si propaga e che viene percepita come tuono. Il canale di carica ionizzato ha un diametro di qualche centimetro, mentre la temperatura raggiunge i 30.000 K.
A questo punto il fulmine può esaurirsi,
oppure dell’altra carica può passare
nel canale preesistente, discendendo verso la terra
in un secondo processo oscuro, chiamato dart-leader,
depositando altra carica lungo il canale; di nuovo
al raggiungimento della terra si avrà passaggio
di corrente con un secondo illuminamento, e così
via per due o più dart-leader. Solitamente
questo processo è più veloce dello
stepped-leader e di solito non presenta rami secondari,
come invece capita spesso al primo colpo.
La carica totale
depositata da un fulmine si aggira sui 5-10 Coulomb.
Un fenomeno spesso concomitante alla discesa dello stepped-leader o alla presenza di una nube temporalesca, è la formazione di canali di carica ionizzata di segno opposto alla parte inferiore della nube, che si propagano verso essa o verso il canale discendente partendo da terra (tipicamente da punte o strutture isolate). Questi canali, chiamati "upward leader" ( canali ascendenti), possono incontrare effettivamente il canale discendente, aiutandolo così a chiudere il percorso, o possono morire dopo poco senza aver originato il fulmine. Caso estremo è quello in cui il canale ascendente è così forte che riesce a raggiungere la nube prima di incontrare un canale discendente. Questo da origine ad un fulmine ascendente.
