LA FISICA CHE SALVA LA VITA

PHYSICS SAVES OUR LIFE

Webmaster ed Autore: Prof. Antonino Cucinotta
Dottore in Fisica
Docente di Elettronica e Telecomunicazioni
presso l'Istituto Tecnico Industriale"ETTORE MAJORANA" di MILAZZO
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Le nuvole si elettrizzano per effetto delle collisioni tra le goccioline d’acqua trascinate dalle correnti ascensionali di aria calda carica di vapore ed i microcristalli di ghiaccio che si formano ad alta quota per passaggio diretto dell’acqua dalla fase vapore alla fase solida.
Gli ioni negativi si localizzano nelle zone inferiori delle nuvole, mentre quelli positivi si localizzano nelle zone superiori. Nascono così elevatissime differenze di potenziale (fino a parecchi milioni di volt) sia all’interno delle nuvole, sia, per effetto dell’induzione elettrostatica, tra le nuvole ed il suolo, che si carica positivamente.
L’aria tra le nuvole e la Terra, sottoposta ad elevatissime differenze di potenziale elettrostatico, si ionizza sempre di più per effetto degli urti degli elettroni e degli ioni primari (molecole mancanti di uno o più elettroni) ,accelerati dal campo elettrico, contro molecole neutre. Si verificano pertanto intensi fenomeni di ionizzazione a valanga (il numero degli ioni aumenta con legge esponenziale per effetto della rapida moltiplicazione degli urti prodotti dagli ioni secondari accelerati) e l’aria assume una condizione di equilibrio instabile dal punto di vista elettrico, che la predispone alla dissipazione dell’enorme energia elettrostatica accumulata attraverso violente scariche elettriche sia tra nuvole vicine, sia tra le nuvole e la Terra.
Questa pericolosa condizione di equilibrio instabile, qualora sia perturbata da intensificazioni localizzate del campo elettrico tra nuvole e suolo, è all’origine dei fulmini.
Infatti, i canali di conduzione formati dall’aria fortemente ionizzata , costituiscono dei percorsi preferenziali per le scariche elettriche, che colpiscono i punti isolati più elevati rispetto al suolo (antenne radio e TV, tralicci, alberi, parafulmini) e tutti i possibili punti di intensificazione del campo elettrico per effetto del cosiddetto “potere delle punte” (si pensi, per es., ad una persona che cammini sulla spiaggia o che sia immersa nell’acqua marina, in un lago o in un corso d’acqua, costituendo un punto isolato di scarica preferenziale a quota più elevata rispetto al suolo o alla superficie liquida). Infatti, in base ad un teorema di elettrostatica dovuto a Coulomb, il campo elettrico nelle immediate vicinanze di un conduttore carico, ha un’intensità E direttamente proporzionale alla densità superficiale s delle cariche elettriche (E = s/eo, dove eo = 8,85 x 10-12 farad/metro è la costante dielettrica del vuoto). Di conseguenza, se un conduttore ha una forma allungata (antennina di telefono cellulare, punta d’ombrello, corpo umano in stazione eretta o in immersione in posizione verticale), essendo minimo il raggio di curvatura della superficie esposta, aumentano notevolmente sia la concentrazione superficiale (espressa in coulomb/metro2) delle cariche elettriche sia l’intensità del campo elettrico, che tende a disperdere nell’aria le cariche dovute agli ioni positivi accumulatisi sul terreno o sulla superficie liquida sottostante le nubi temporalesche. A questo punto scocca la scarica elettrica che costituisce il fulmine. Gli ioni positivi provenienti dalla Terra e gli ioni negativi e gli elettroni provenienti dalle nuvole, attraversano rapidamente in versi opposti il canale d’aria ionizzata che ha favorito la generazione della scarica, riscaldando violentemente l’aria fino a temperature intorno ai 30000 °C e trasformandola in plasma (gas ionizzato ad alta temperatura). Il tuono che ne deriva è prodotto dalla rapidissima espansione (adiabatica) dell’aria riscaldata e dall’immediata ricompressione dopo il transito della scarica. L’intensa emissione luminosa che si verifica (lampo) è dovuta alla rapida eccitazione e diseccitazione dei gas atmosferici (prevalentemente l’azoto).

NORME DI COMPORTAMENTO PER PROTEGGERSI DAI FULMINI



1) NON RIPARARSI SOTTO GLI ALBERI.

Infatti le radici e le parti terminali degli alberi intensificano il campo elettrico favorendo l’innesco della scarica che percorre tutto il tronco fino alle radici , e quindi anche qualsiasi corpo conduttore posto vicino o a contatto con il tronco.



2) TROVANDOSI IN LUOGO APERTO, LIBERARSI DI OMBRELLI, CATENINE, MEDAGLIETTE, OROLOGI, OGGETTI METALLICI DI QUALSIASI TIPO A CONTATTO CON IL CORPO, TELEFONI CELLULARI, RADIOLINE CON ANTENNE A STILO.


Infatti tutti gli oggetti metallici vicini o a contatto con il corpo, intensificano il campo elettrico.

3) RIPARARSI ALL’INTERNO DI STRUTTURE CHIUSE SICURE : COSTRUZIONI IN PIETRA O IN MURATURA, AUTO, STRUTTURE METALLICHE SOLIDE.


Infatti una struttura chiusa sicura costituisce una gabbia di Faraday, in quanto favorisce il passaggio superficiale della corrente di scarica, rendendo nullo il campo elettrico all’interno delle pareti e della struttura.



4) IN MANCANZA DI STRUTTURE CHIUSE SICURE, CERCARE DI RANNICCHIARSI (ACCOCCOLARSI) : PORSI A SEDERE SUI CALCAGNI, PIEGATI SULLE GINOCCHIA ED A TESTA IN GIU’



Infatti questa posizione rende minima la sopraelevazione del corpo rispetto al suolo e riduce l’intensità del campo elettrico.



5) SE SI E’ COSTRETTI A MUOVERSI ALL’APERTO PRIMA DI TROVARE RIFUGIO, PROCEDERE A PASSI PICCOLI PER EVITARE CHE UN’EVENTUALE CORRENTE SUPERFICIALE DI SCARICA PROPAGANTESI ORIZZONTALMENTE DETERMINI PER EFFETTO DEL CAMPO ELETTRICO DIFFERENZE DI POTENZIALE ELEVATE TRA I PIEDI


Infatti la differenza di potenziale tra i piedi è data dal prodotto del campo elettrico generato dalla scarica per la distanza tra gli stessi (passo).

SE CI SI TROVA IN CASA DURANTE UN TEMPORALE, NON TELEFONARE, SPEGNERE IL MODEM DEL PC ED ISOLARLO DALLA LINEA TELEFONICA ,SPEGNERE IL TELEVISORE ED ISOLARLO DALL’ ANTENNA ESTRAENDO LO SPINOTTO DEL CAVO COASSIALE DALLA PRESA D’ANTENNA POSTA SUL RETRO DELL’APPARECCHIO

Infatti i fulmini tendono a propagarsi lungo le strutture dotate di conducibilità elettrica maggiore: impianti elettrici e telefonici, impianti d’antenna.






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