Lezione in PDF - Treccani

A questa seguono correnti di intensità minori, ma di più lunga durata. Dall’area sottesa
dalla curva descritta dalla corrente e dall’asse del tempo è possibile calcolare la carica
complessiva trasportata sul terreno. Il meccanismo di ricarica delle nubi, che impiega
pochi secondi per ritornare alle condizioni iniziali, non ha un modello di descrizione
valido. Osservando i canali attraverso le tecniche dello slow motion per la radiazione
luminosa, e con sensori sensibili ai raggi X e alla radiazione gamma, negli ultimi anni si
è capito che elettroni accelerati a velocità prossime a quelle della luce possono dar
luogo a radiazione di alta energia aprendo un nuovo campo di ricerca.
Lampi X e gamma atmosferici
Lo studio dei fenomeni elettrici atmosferici ha subito negli ultimi trenta anni una
rivoluzione e allo stesso tempo una restaurazione. Le nuvole e i fulmini che parevano
essere messi in discussione come temi esclusivi dell’elettricità atmosferica, sono tornati
alla ribalta grazie alla scoperta di fenomeni inaspettati e nuove tecniche di misure,
accanto a modelli in cui elettroni fuggitivi (runaway) producono fotoni di energia
prossima a quella di acceleratori di particelle.
Negli anni ’80 palloni sonda lanciati all’interno di nubi attive hanno indicato la presenza
di scariche estremamente energetiche (raggi X). Agli inizi degli anni Novanta il
Compton Gamma-Ray Observatory (CGRO), lanciato per analizzare i fotoni emessi da
elettroni accelerati nello spazio, osservava i primi lampi gamma terrestri della durata di
pochi millisecondi (Terrestrial Gamma-ray Flashes, TGF). Da allora altri tre telescopi
spaziali (RHESSI, Fermi e l’italiano AGILE) hanno accumulato dati sui TGF.
Fig.12 (a sinistra) Rappresentazione dell’emissione di un raggio gamma terrestre e relativa energia. Fig.13 Rappresentazione artistica
delle emissioni di raggi gamma dalle nubi.
Oggi si ritiene che la cella temporalesca con i suoi intensi campi elettrici possa
rappresentare un acceleratore ideale di elettroni. Gli elettroni in fuga raggiungono
velocità relativistiche con emissione di fotoni X e gamma energetici, capaci a loro volta
di ionizzare altri atomi e produrre coppie di elettroni (e - ) e positroni (e + ).
Non è chiaro se l’innesco del processo abbia bisogno di un seme, particelle veloci (raggi
cosmici), che trasferiscono parte della loro energia ad alcuni elettroni che producono
poi l’effetto a valanga.
Dal 2001 è stata verificata la connessione diretta tra fulmini e raggi X da misure
effettuate a Terra. La ricerca sistematica (che ha coinvolto tra gli altri, l’astrofisico
Joseph R. Dwyer in Florida) ha fatto uso dal 2002 di piccoli razzi in grado di innescare
artificialmente i fulmini. In prossimità di un temporale, in una versione aggiornata
dell’aquilone di Franklin, i ricercatori lanciano il razzo da un cilindro metallico posto su
una torre. Il razzo è collegato a un filo di rame rivestito da un materiale isolante.
All’altezza di circa 700 metri, il campo creato dalla punta fa risalire, in molti casi, una
scarica dal suolo lungo il filo, provocando (nel caso di fulmine) la sua immediata
vaporizzazione. L’emissione osservata dei raggi X non è continua. La scarica guida che
procede a scatti verso il basso, dà luogo a brevi lampi di fotoni X (su intervalli
dell’ordine di un microsecondo) provenienti dalla punta del canale del fulmine. La loro