1 Ricerca delle cause di esplosioni e incendi IL RISCHIO ... - Cineas

La formazione delle scariche ha inizio dalla zona inferiore della nube quando il
campo elettrico supera la “tenuta” dell’aria, cioè la sua rigidità dielettrica, pari a
20000-30000 Volt/cm a seconda della sua temperatura, pressione, umidità.
Infatti, dalla base della nuvola, in cui esiste la maggior concentrazione di elettroni,
e quindi un campo elettrico localmente molto forte, gli elettroni stessi vengono
accelerati verso terra, cioè in senso contrario alle linee del campo, provocando
ulteriore ionizzazione e quindi una scarica che avanza secondo un andamento
casuale a zig-zag. L’avanzamento avviene a scatti, in quanto dietro la testa della
scarica si ha una ricombinazione degli ioni e subito dopo, ad intervalli di alcune
decine di microsecondi e per distanze di circa 10-20m, si verifica una nuova
ondata di elettroni che continuano il percorso determinato dal canale ionizzato.
La velocità di propagazione, nell’avanzamento a scatti della scarica pilota, è pari
a circa lo 0,1% di quella della luce (300000 km/s).
Le cariche negative procedendo verso terra (cio’ avviene in modo silenzioso e
debolmente luminoso) determinano un aumento della concentrazione di cariche
positive al suolo, con un innalzamento anche del campo elettrico. In queste
condizioni, dal terreno ed in particolare dalle sporgenze come camini, torri ed
edifici in genere, puo’ originarsi una controscarica ascendente positiva la quale fa
seguito ad un iniziale “effetto corona” e va ad incontrare il canale ionizzato della
scarica discendente.
La controscarica ha uno sviluppo di sole alcune decine di metri dal suolo, per cui
una struttura non determina il punto di caduta dei fulmini, in quanto tale punto è
interessato dalla scarica solo quando questa si è determinata in modo completo e
sta per raggiungere il suolo.
Quando il canale ascendente incontra quello discendente e si realizza un canale
ionizzato continuo tra nube e suolo, avviene la scarica di ritorno positiva verso
l’alto ad elevata velocità, pari al 10-50% di quella della luce e,
contemporaneamente, ha inizio il processo di neutralizzazione della cariche
negative presenti lungo il canale e nelle zone della nuvola da cui si è originato il
fenomeno.
La scarica di ritorno, che ha una forte luminosità e dà origine al tuono (fenomeno
acustico duvuto al repentino e fortissimo riscaldamento - circa 30000 °K -, con
conseguente dilatazione, dell’aria interessata dalla scarica), è accompagnata,
data l’alta velocità, da un elevatissimo flusso cariche elettriche con correnti
dell’ordine delle centinaia kiloampere.
Quando la scarica di ritorno raggiunge la nube, si ristabilisce localmente un
equilibrio, ma spesso, intorno al 50% dei casi, avviene che altre parti della nube
stessa posseggano ancora cariche negative che vanno a neutralizzarsi con altre
positive del terreno, utilizzando il percorso, cioè il canale ionizzato, già tracciato
in precedenza; si verificano cosi scariche discendenti e di ritorno multiple, che
procedono in maniera diretta e rapida, con intervalli di 20-200 ms e in numero
medio di 2-3 fino anche a 30. Per intervalli di tempo brevi tra le scariche, si puo’
avere la propagazione delle cariche negative con una velocità fino a 3000 km/s,
dato che il percorso viene effettuato in continuità a non a scatti.
Ricerca delle cause di esplosioni e incendi
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