Tuoni-e-fulmini

Il fulmine è una scarica elettrica tanto affascinante quanto temibile. Questo fenomeno è stato studiato per anni e, ancora oggi, la sua formazione non è compresa al 100%. Quello che sappiamo è che durante un temporale dopo aver visto un fulmine sentiamo sempre un tuono. Forse molti di voi sanno anche che è possibile capire quanto è distante un fulmine contando i secondi che passano tra lampo e tuono… Ma come funziona esattamente questo metodo? Vediamolo insieme!

Cosa sono i fulmini?

Prima di capire perché prima vediamo il fulmine e poi sentiamo il tuono, dobbiamo capire cos'è un fulmine e come si forma.

Il fulmine è una scarica elettrica la cui formazione è legata alla presenza di nubi temporalesche che, come vedremo, sono elettricamente cariche.
All'interno della nuvola sono infatti presenti goccioline d'acqua e piccoli cristalli di ghiaccio che – a causa della turbolenza – continuano a salire e scendere di quota, sfregandosi e scontrandosi tra loro. In particolare, le goccioline che salgono tendono a scontrarsi con i cristalli di ghiaccio che scendono. Questa collisione "strappa" cariche negative – cioè elettroni –  alla goccia che sale, rendendola carica positivamente. Per lo stesso motivo, la base della nube diventa carica negativamente.

Secondo le teorie più accreditate, sarebbe questo il principale meccanismo che permette alle nubi temporalesche di diventare elettricamente cariche, nonostante si tratti di un processo non ancora compreso al 100%.

La carica negativa alla base della nuvola vorrebbe collegarsi ad una carica positiva a terra (oppure all'interno di altre nubi). L'aria ha però un potere isolante e quindi, prima di ricongiungere le cariche, è necessario che queste si accumulino in grande quantità alla base della nube temporalesca. Quando la carica elettrica riesce a superare la resistenza data dall'isolamento dell'aria, le cariche positive e quelle negative si collegano e si genera una scarica elettrica, cioè il fulmine. Ai nostri occhi appare come un flash di luce nel cielo che possiamo chiamare "lampo".

Fulmini lampi

Come si formano i tuoni?

Come riportato dal centro di ricerca UCAR e dalla Libreria del Congresso, un fulmine può scaldare l'aria che lo circonda tra i 27 e i 30 mila °C in pochi millesimi di secondo! Questa temperatura causa una rapida espansione dell'aria, seguita da una rapida compressione, e questo genera un'onda sonora che è percepita dal nostro orecchio come un boato. Ecco, quest'onda sonora è il tuono!

Ma torniamo alla domanda iniziale: perché i tuoni arrivano dopo i fulmini?

La risposta a questo punto è piuttosto semplice: la luce viaggia più velocemente del suono. Se dovesse cadere un fulmine a poca distanza da noi, percepiremmo lampo e tuono nello stesso momento: la distanza sarebbe troppo breve per notare le velocità diverse. Se però il fulmine dovesse cadere a svariati km di distanza da noi, allora sarebbe più semplice notare che prima vediamo il flash e solo dopo qualche secondo arriva il suono.

Pensate che è possibile capire quanto è distante un tuono da noi – in modo approssimativo, ovviamente – contando quanti secondi passano tra lampo e tuono. Vediamolo insieme.

Capire la distanza di un fulmine contando i secondi

Immaginate di essere a casa vostra durante un temporale e di guardare alla finestra. All'improvviso vedete un fulmine. Ecco, per capire quanto quel fulmine è lontano da voi dovete iniziare a contare quanti secondi passano tra il lampo e il tuono.
Uno, due, tre, quattro….SBAM!
Sono passati quattro secondi. Sappiamo che la velocità del suono nell'aria a 20°C è circa 343 metri al secondo, quindi vuol dire che in un secondo il suono percorre 343 metri. Prendiamo questo come valore di riferimento, anche se potrebbe leggermente variare a seconda delle condizioni atmosferiche. Per calcolare quanto è distante il fulmine da noi dobbiamo moltiplicare il numero di secondi trascorsi per la velocità del suono, cioè:
4 secondi x 343 metri al secondo = 1372 metri.

Ecco, il fulmine è caduto a poco meno di un chilometro e mezzo da noi.

lampi mare
Articolo a cura di
Stefano Gandelli