Come funziona il fulmine

I lampi contro le nuvole creano un effetto ultraterreno. Qual è la scienza dietro questo bellissimo, ma pericoloso, fenomeno naturale? Guarda altre foto di fulmini. © Fotografo: Soldeandalucia | Agenzia: Dreamstime.com

Il fulmine è uno degli spettacoli più belli della natura. È anche uno dei fenomeni naturali più mortali conosciuti dall'uomo. Con le temperature dei fulmini più calde della superficie del sole e le onde d'urto che si irradiano in tutte le direzioni, i fulmini sono una lezione di scienza fisica e umiltà.

-Al di là della sua potente bellezza, il fulmine presenta alla scienza uno dei suoi più grandi misteri locali: come funziona? È risaputo che i fulmini vengono generati nei sistemi temporaleschi caricati elettricamente, ma il metodo di ricarica delle nuvole rimane ancora sfuggente. In questo articolo, esamineremo i fulmini dall'interno verso l'esterno in modo che tu possa capire questo fenomeno.

Il fulmine inizia con un processo meno misterioso: il ciclo dell'acqua. Per comprendere appieno come funziona il ciclo dell'acqua, dobbiamo prima comprendere i principi di evaporazione e condensazione.

Evaporazione è il processo mediante il quale un liquido assorbe il calore e si trasforma in vapore. Un buon esempio è una pozza d'acqua dopo una pioggia. Perché la pozzanghera si asciuga? L'acqua nella pozzanghera assorbe calore dal sole e dall'ambiente e fuoriesce come vapore. "Fuga" è un buon termine da usare quando si parla di evaporazione. Quando il liquido è sottoposto a calore, le sue molecole si muovono più velocemente. Alcune delle molecole possono muoversi abbastanza velocemente da staccarsi dalla superficie del liquido e portare via il calore sotto forma di vapore o gas. Una volta libero dai vincoli del liquido, il vapore inizia a salire nell'atmosfera.

Condensazione è il processo mediante il quale un vapore o un gas perde calore e si trasforma in un liquido. Ogni volta che il calore viene trasferito, si sposta da una temperatura più alta a una temperatura più bassa. Un frigorifero utilizza questo concetto per raffreddare cibi e bevande. Fornisce un ambiente a bassa temperatura che assorbe il calore dalle bevande e dai prodotti alimentari e lo trasporta in quello che è noto come ciclo di refrigerazione. A questo proposito, l'atmosfera agisce come un enorme frigorifero per gas e vapori. Man mano che i vapori oi gas aumentano, le temperature nell'aria circostante si abbassano sempre di più. Ben presto il vapore, che ha portato via il calore dal suo liquido "madre", inizia a cedere calore nell'atmosfera. Man mano che sale ad altitudini più elevate e temperature più basse, alla fine viene perso abbastanza calore per far condensare il vapore e tornare allo stato liquido.-

Applichiamo ora questi due concetti al ciclo dell'acqua.

L'acqua o l'umidità sulla terra assorbe il calore dal sole e dall'ambiente circostante. Quando è stato assorbito abbastanza calore, alcune delle molecole del liquido possono avere abbastanza energia per sfuggire dal liquido e iniziare a salire nell'atmosfera come vapore. Man mano che il vapore sale sempre più in alto, la temperatura dell'aria circostante diventa sempre più bassa. Alla fine, il vapore perde abbastanza calore nell'aria circostante per consentirle di trasformarsi in un liquido. L'attrazione gravitazionale terrestre fa poi "ricadere" il liquido sulla terra, completando così il ciclo. Va notato che se le temperature nell'aria circostante sono sufficientemente basse, il vapore può condensarsi e poi congelarsi in neve o nevischio. Ancora una volta, la gravità rivendicherà le forme congelate e torneranno sulla terra.

Nella prossima sezione vedremo cosa provoca le tempeste elettriche.