Fulmini globulari, il video virale è un fake ma in natura esistono davvero

Cominciamo dicendo che il video virale del fulmine globulare  lungo la ferrovia è un fake. In realtà è un CGI (computer generated imagery), ed è stato realizzato nel 2019 da Andrei Trukhnovets, un artista bielorusso. Lui stesso ha dichiarato che si tratta di computer grafica su YouTube. Morale della favola: nessun mistero.

Detto ciò, i fulmini globulari esistono e approfittiamo per parlarne in questo articolo.

Un fulmine globulare è un raro, a volte brevissimo e particolare fenomeno luminoso dell'atmosfera. Si tratta di un piccolo globo luminoso, di forma pressoché sferica e di diametro variabile, fermo o, più frequentemente, in rapido e casuale movimento. Si può avvistare sia in presenza sia in assenza di temporali e solitamente ha un diametro può variare da pochi centimetri fino al metro. La luce emessa può essere molto intensa, con colorazioni differenti: dal bianco all'arancio, dal blu al rosa. Questa sfera luminosa si sposta e può durare qualche decina secondi, fino ad esplodere o estinguersi. Ma come si forma e qual è la fisica che ci sta dietro? I ricercatori che studiano questo fenomeno sono tutti concordi sul suo modello fisico? Scopriamolo insieme!

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Breve storia dei fulmini globulari

Nel corso dei secoli sono stare registrate numerose osservazioni di questo fenomeno: il monaco e scrittore Gervasio di Canterbury, ad esempio, ne scrisse per la prima volta nel giugno del 1195. Nel descriverlo, scrisse di un segno meraviglioso sceso vicino a Londra ("A marvellous sign descended near London").
Nel 1726 un fulmine globulare fu visto a bordo di un'imbarcazione a vela chiamata sloop, di nome Catherine and Mary. Questo fulmine spaccò l'albero maestro in tantissimi pezzi e uccise un uomo. Questo fenomeno, visto a bordo, non fu confuso con il fuoco di San Elmo, ovvero scariche elettriche luminose causate della ionizzazione dell'aria durante un temporale, che scaturiscono dalle strutture appuntite delle navi.

Nel 1753 Georg Richmann, un fisico russo, esperto di elettricità e fenomeni atmosferici, morì per folgorazione, colpito proprio da un fulmine globulare. Stava conducendo un esperimento durante un temporale, quando il fulmine sferico apparve e lo colpì sulla fronte, uccidendolo.

Esperimenti in laboratorio

Il famoso Nicola Tesla studiò il fenomeno e riportò di aver riprodotto palline di fulmini globulari di qualche centimetro di diametro in laboratorio. Ma non fu l'unico a riuscirci. Nel 1991 Y. H. Ohtsuki e H. Ofuruton produssero palle di fuoco al plasma mediante interferenza di microonde all'interno di una cavità cilindrica piena d'aria. Nel 2006 Y. Sakawa e i suoi colleghi riuscirono a scaricare un condensatore ad alta tensione in un serbatoio d'acqua, generando un fulmine globulare caratterizzato dall'emissione di uno spettro luminoso dominato da calcio, potassio, litio e sodio.
Nel 2007, tramite la vaporizzazione e l'ossidazione di campioni di silicio, A. Pavão e G. Paiva generarono sferette luminose in movimento vicino alla superficie.

La spiegazione fisica dei fulmini globulari

Al giorno d'oggi i fulmini globulari sono molto complessi da studiare poiché rari e difficili da osservare in natura. Nel corso del tempo sono state proposte diverse ipotesi e modelli per cercare di descrivere questo fenomeno naturale in modo corretto. Vediamo assieme le principali teorie.

Allucinazioni

In primis, i ricercatori hanno considerato l'ipotesi che questi fenomeni potessero essere solo il frutto dell'allucinazione, scatenata dall'azione di picchi di campi elettromagnetici intensi sul cervello durante un temporale. Ciò, però, non spiegherebbe l'effetto sonoro del fulmine globulare e l'odore di zolfo successivo alla sua esplosione, come ripotato in diversi casi.

Silicio vaporizzato

Il primo modello fisico riguarda l'ipotesi del silicio vaporizzato. Esso presuppone che durante un temporale un fulmine colpisca il suolo e vaporizzi la silice contenuta nel terreno, come il diossido di silicio (SiO₂), trasformandola in vapore puro di silicio. Durante il suo successivo raffreddamento, il silicio potrebbe condensarsi e ricombinarsi con l'ossigeno, generando il fulmine globulare. Questo modello è in forte accordo con con le analisi spettrali della luce emessa da un fulmine globulare registrate da ricercatori cinesi nel 2014. Il fulmine globulare infatti condivideva la chimica con il suolo circostante, basata proprio sul silicio.

Nucleo solido caricato elettricamente

Esiste poi un secondo modello detto a nucleo solido caricato elettricamente. Esso presuppone la generazione nell'aria di un nucleo solido centrale positivo circondato da elettroni, a seguito di un temporale. Fra le due cariche vi è un intenso campo elettromagnetico, nel vuoto, accompagnato da una forza non lineare chiamata forza ponderomotrice, che impedisce agli elettroni di cadere nel nucleo per un determinato intervallo di tempo.

Cavità a microonde

Un terzo modello presuppone la presenza di una cavità a microonde all'interno del fulmine globulare stesso. Queste microonde, rimaste intrappolate dentro una bolla di plasma a seguito di una scarica di un fulmine a terra, risuonano, guidano il fulmine globulare e ne definiscono la dimensione. Le microonde possono passare attraverso i vetri e, dunque, questo modello potrebbe spiegare perché questo fenomeno sia possibile anche all'interno di edifici.

Solitoni

Un quarto modello investiga la possibilità di avere a che fare con dei solitoni, ovvero onde stazionarie che non modificano la propria forma, all'interno del fulmine globulare. Secondo questo modello, un fulmine globulare potrebbe basarsi su di oscillazioni non lineari sferiche di particelle cariche all'interno di una bolla di plasma.

Struttura toroidale

Un quinto modello ipotizza la presenza di una struttura vorticosa toroidale che oscilla e si autosostiene, in cui però la fisica è ancora molto controversa.

Ipotesi mista

Infine, molti ricercatori ritengono che i fulmini globulari naturali possano essere generati da diversi meccanismi e, quindi, non esista un unico modello fisico per descrivere tale fenomeno. Alcuni fra i modelli sopra citati, seppur molto differenti fra loro, potrebbero essere corretti e semplicemente complementari.