Una rara fotografia ad alta velocità di fulmini che mostra le connessioni ai parafulmini vicini sta aiutando gli scienziati a capire come questi dispositivi competono per attirare i fulmini e proteggere gli edifici dai danni.
L’immagine, resa possibile grazie a una combinazione di sforzi ben pianificati e pura fortuna, è stata catturata durante un temporale in São José dos Campos, Brasile, con una telecamera ad alta velocità del fisico Marcelo Saba, ricercatore presso l’Istituto nazionale per la ricerca spaziale (INPE) del Brasile, e del dottorando Diego Rhamon.
I parafulmini hanno rilasciato una scarica verso l’alto per attirare i fulmini
Secondo i ricercatori, che hanno pubblicato le loro analisi su Geophysical Research Letters, l’immagine mostra un fulmine caricato negativamente che si avvicina al suolo a 370 chilometri al secondo. Quando il fulmine era a circa 30 metri dal suolo, “parafulmini e oggetti alti in cima agli edifici vicini producevano scariche positive verso l’alto, che facevano a gara per connettersi con l’impatto verso il basso” ha spiegato Saba in una dichiarazione FAPESP.
“L’immagine finale prima della connessione è stata ottenuta 25 millesimi di secondo prima che il fulmine colpisse uno degli edifici”, ha aggiunto Saba.
I ricercatori hanno utilizzato una fotocamera che cattura 40.000 fotogrammi al secondo. L’attrezzatura ad alta velocità ha permesso ai ricercatori di valutare l’impatto di questi tipi di download, soprattutto quando non vengono seguite adeguate misure di protezione. Nel caso specifico, un guasto all’impianto aveva messo a nudo l’area e l’impatto di una scarica di 30.000 ampere ha provocato danni ingenti.
“Un totale sbalorditivo di 31 canali precursori di fulmini (chiamati leader) sono stati lanciati dagli edifici vicini nel tentativo di intercettare i leader negativi discendenti”.
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Lampo, una natura elettrizzante
Secondo il comunicato stampa, in media, si stima che solo il 20% dei fulmini colpisca il suolo e il resto sia confinato tra le nuvole. Quasi tutti i fulmini che colpiscono il suolo sono scariche nuvola-terra. Si verificano anche scariche verso l’alto, ma sono rare. I fulmini possono anche essere classificati come negativi o positivi in base alla carica trasferita al suolo.
“I fulmini possono raggiungere una lunghezza di 100 km e trasportare correnti fino a 30.000 ampere, equivalenti alla corrente utilizzata simultaneamente da 30.000 lampadine da 100 watt. In alcuni casi, la corrente può raggiungere i 300.000 ampere. La temperatura di un tipico fulmine è di 30.000 °C, cinque volte la temperatura della superficie del Sole”, spiega Saba.
Poiché le cariche elettriche cercano di seguire il percorso di minor resistenza al suolo, non il percorso più diretto, i fulmini hanno la loro caratteristica forma a zigzag. “La sua traiettoria è determinata dalle diverse caratteristiche elettriche dell’atmosfera, che non è omogenea”.
Secondo il team, i parafulmini non respingono né attraggono tali scariche elettriche, ma forniscono semplicemente ai fulmini un percorso facile e sicuro verso il suolo.
Secondo la dichiarazione, Saba ha iniziato a studiare sistematicamente i fulmini con telecamere ad alta velocità nel 2003 e da allora ha creato una raccolta di video di fulmini ad alta velocità che è diventata la più grande al mondo.