Tutto inizia con aria calda e umida. Ecco la scienza di tuoni e fulmini, spiegata.
In questi giorni non si fa che parlare del maltempo che sta investendo l’Italia, spesso creando danni e disagi alla popolazione. Ma come funzionano tuoni e fulmini e qual è la scienza che c’è dietro? Proviamo a capirlo con parole chiare e semplici per tutti. Tutti i temporali, innanzitutto, sono innescati dall’umidità e dall’aria calda che sale verso l’alto. Ciò avviene in genere in una calda giornata estiva (o di fine estate, come in questo periodo) quando le lunghe ore di Sole hanno riscaldato il terreno. L’aria calda e umida immediatamente sopra il terreno è meno densa dell’aria più fredda e secca soprastante, il che la fa salire verso l’alto.
La fisica dei temporali
Mentre si solleva, il vapore acqueo inizia a raffreddarsi e a condensarsi in goccioline d’acqua. Ciò provoca la formazione di una nuvola e rilascia anche calore, dando all’aria una spinta mentre continua la sua ascesa, creando una potente corrente ascendente.
Nel giro di circa 30 minuti, si forma un’imponente nube temporalesca (detta cumulonembo), che raggiunge altezze fino a 10 km. Oltre questa altitudine, la temperatura non diminuisce più con l’altezza, il che significa che la massa d’aria in aumento non è più spinta verso l’alto. Al contrario, si espande, producendo la forma a incudine tipica delle nubi temporalesche.
Man mano che più vapore acqueo si condensa all’esterno all’interno della nuvola, le gocce d’acqua si fondono e crescono, mentre particelle di ghiaccio si formano e si combinano anche nelle zone ghiacciate e superiori della nuvola. Una volta che le gocce d’acqua e le particelle di ghiaccio sono abbastanza pesanti, iniziano a cadere sotto forma di pioggia o grandine. Sulla loro scia, generano una corrente di aria fredda che precipita verso il basso, diffondendosi e causando forti venti a livello del suolo, nonché un calo della temperatura.
Fulmini e tuoni
Nel frattempo, le collisioni tra cristalli di ghiaccio e gocce d’acqua all’interno della nube staccano gli elettroni dalle gocce d’acqua e dai cristalli di ghiaccio più leggeri, trasferendoli alle particelle di ghiaccio più grandi. Mentre le particelle più pesanti, caricate negativamente, sprofondano e quelle caricate positivamente salgono, la parte superiore e inferiore della nube accumulano cariche opposte. Ciò crea una tensione (ovvero una cosiddetta ‘differenza di potenziale’) che, se sufficientemente elevata, può scaricarsi in quello che è noto come un fulmine intra-nube.
La base della nube carica negativamente respinge anche gli elettroni sul terreno, creando una carica positiva. Questa differenza di potenziale può scaricarsi in un lampo “nuvola-terra”. Il rapido riscaldamento e l’espansione dell’aria circostante causano il caratteristico rombo di tuono che accompagna il lampo di luce.
Per saperne di più
- Leggi la spiegazione scientifica dell’Amministrazione nazionale per l’oceano e l’atmosfera (NOAA)
- Leggi l’articolo della BBC
