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4 Settembre 2022
7:30

Cosa sono e come si formano i fulmini vulcanici?

Maestosi, accecanti e terrificanti allo stesso tempo: i fulmini vulcanici sono dei fenomeni piuttosto difficili da osservare. Come si formano e perché?

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Cosa sono e come si formano i fulmini vulcanici?
fulmini vulcanici

I fulmini vulcanici sono fenomeni incredibili che talvolta possono essere ammirati durante le eruzioni più violente. Anche se il loro meccanismo di formazione è ancora relativamente sconosciuto, queste scariche di energia – recentemente osservate anche durante gli ultimi parossismi dell'Etna – sono monitorate e studiate nel dettaglio da fisici e geologi per migliorare la gestione del rischio vulcanico.
Capiamo cosa sono i fulmini vulcanici, come si originano e che informazioni ci forniscono.

Cosa sono i fulmini vulcanici

I fulmini vulcanici sono dei particolari tipi di fulmini che si formano durante le eruzioni vulcaniche. Sono scariche di elettricità che si formano soprattutto durante eruzioni esplosive, quando si genera di una differenza di potenziale elettrico all'interno della nube vulcanica.
Noi italiani conosciamo questo fenomeno già dall'antichità e ne abbiamo prova osservando dipinti e iconografie del passato: il maestoso Vesuvio viene spesso rappresentato con un’enorme colonna di fumo sulla sua sommità, accompagnata da lampi luminosissimi che incorniciano l’eruzione. Sembra però che si debba aspettare il 1782 perciò che Alessandro Volta metta per iscritto la prima teoria sui fulmini vulcanici. Al tempo, Volta non comprese appieno il fenomeno ma possiamo tuttavia considerarlo l'anticipatore delle odierne teorie su questi maestosi e terrificanti eventi elettrici.

Come si formano

Quello dei fulmini vulcanici è un argomento ancora fortemente dibattuto: i meccanismi con cui si originano questi fulmini non sono ancora del tutto chiari alla comunità scientifica, ma sembra si formino all'interno delle colonne eruttive per mezzo di particelle di cenere, vapore acqueo e gas che vengono espulse violentemente formando aree con cariche positive e negative.
Tra i meccanismi coinvolti nell'elettrificazione troviamo la fratto-elettrificazione, la tribo-elettrificazione, l'interazione con acqua e idrometeore e la radioattività naturale.

Senza entrare in tecnicismi, l'elettrificazione e la distinzione delle cariche avvengono per mezzo di sfregamento delle particelle presenti nella nube che si scontrano le une con le altre separando cariche positive e negative. Possiamo però avere anche elettrificazione dovuta alla fratturazione delle rocce, al contatto diretto di acqua e magma (come nel caso delle eruzioni freatomagnatiche) e al decadimento radioattivo di isotopi naturali contenuti nei minerali e nei gas del pennacchio.

fulmini vulcanici schema
Esempio di ripartizione delle cariche positive e negative all’interno di una nube vulcanica

Ad ogni modo, i parametri rilevanti del processo sono la composizione, la dimensione e la cinetica delle particelle solide, insieme alle condizioni ambientali.
Una volta che cariche positive e negative si sono separate e distribuite agli estremi della nube come fossero i poli di una batteria, quando la differenza di potenziale elettrico è troppo elevata per essere mantenuta stabilmente, la nube viene squarciata da un fortissimo rilascio di energia: il fulmine.
In sintesi, non avviene niente di troppo diverso rispetto ai normali fulmini atmosferici, sebbene cambi la fonte e il modo in cui le cariche si separano.

Studio e monitoraggio

Monitorare i fulmini vulcanici e rilevarne alcuni parametri principali è importante sia per comprendere sempre meglio il fenomeno che per tenere traccia delle dinamiche fisiche di eruzione e dei rischi associati. Per fare ciò ci si avvale di metodi di rilevamento sia terrestri che satellitari che tengono conto della distribuzione, delle dimensioni e delle proprietà chimiche e magnetiche della cenere.

Immagine
Esempio di meccanismi di elettrificazione del pennacchio vulcanico e tipi di fulmini vulcanici osservati in ciascuna regione del pennacchio. Credit: Cimarelli e Kimberly, 2022.

La scarica del fulmine e le modifiche indotte ai granelli di cenere possono influire potenzialmente non solo sui rischi legati alla caduta e la dispersione della cenere stessa, ma anche su eventuali cambiamenti nella chimica atmosferica – rilevanti ad esempio per l'attività biologica e l'aviazione.
Dato che i fulmini producono un ampio spettro di energia elettromagnetica, alcune bande possono essere intercettate da speciali antenne radio che ci aiutano a percepire i fulmini anche a grande distanza, a capire quali vulcani stanno eruttando, quanta polvere si muove e dove, quanto l'eruzione è significativa e potenzialmente pericolosa.

Bibliografia
Cimarelli, Corrado, and Kimberly Genareau. "A review of volcanic electrification of the atmosphere and volcanic lightning." Journal of Volcanology and Geothermal Research 422 (2022): 107449.

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Nicole Pillepich
Redattrice
Credo non esista una parola giusta per definirmi: sono naturalista, ecologa, sognatrice e un po’ artista. Disegno da quando ho memoria e ammiro il mondo con occhio scientifico e una punta di meraviglia. Mi emoziono nel capire come funziona ciò che mi circonda e faccio di tutto per continuare a imparare. Disegno, scrivo e parlo di ciò che amo: natura, animali, botanica e curiosità.
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