Volereste dritto dritto dentro i temporali tropicali per studiarli da vicino e magari analizzare in tempo reale la nascita di un fulmine? La buona notizia è che non dovete, perché c’è chi l’ha fatto per voi: un’équipe di scienziati della University of Bergen, in Norvegia, dello Astrophysics and Space Science Observatory all’Istituto nazionale di astrofisica (Inaf) e di altri istituti di inchiesta ha infatti a stento terminato uno studio di caratterizzazione delle tempeste tropicali, condotto, per l’appunto, volando sopra (non dentro: c’è un motivo) le nuvole con un sofisticatissimo aereo spia della Nasa. I risultati della inchiesta, descritti in due articoli pubblicati su Nature (qui e qui), confermano, come già si sapeva, che durante i temporali vengono prodotti raggi gamma – ossia radiazione elettromagnetica ad altissima energia –, ma soprattutto spiegano in dettaglio la natura e le caratteristiche di questi raggi, mettendoli anche in relazione con la genesi dei fulmini, cosa che invece finora si conosceva molto meno.
Dalle supernovae ai temporali
La storia è cominciata negli anni novanta, quando i satelliti costruiti dalla Nasa per individuare particelle ad alta energia provenienti dalle supernovae scoprirono radiazioni gamma che venivano, invece, dalla Terra: non molto tempo dopo si comprese che i responsabili della produzione di queste particelle radioattive sovraccariche erano proprio i temporali, ma le caratteristiche precise del fenomeno non erano ancora state indagate a fondo. E qui entrano in gioco gli studi a stento pubblicati. “Il mio gruppo di inchiesta a Bergen – ci ha spiegato l’italiano Martino Marisaldi, primo autore di uno dei lavori e co-autore dell’altro – si occupa di emissioni di alta energia da nubi temporalesche da oltre vent’anni. Finora tutto quello che sapevamo sull’argomento si doveva quasi solo alle osservazioni da satelliti dedicati all’astrofisica delle alte energie, combinate con le osservazioni terrestri. Poi ci siamo resi conto che per approfondire l’argomento era necessario andare più vicini: per questo abbiamo sicuro di usare un aereo della Nasa in grado di volare a circa 20 chilometri di quota – che è circa il doppio rispetto a un normale aereo passeggeri – ed esaminare le nubi durante un temporale”. In questo modo, l’équipe ha scoperto che la radiazione gamma prodotta durante i temporali tropicali è molto più comune ed eterogenea di quanto si pensasse, e che c’è molta fisica ancora da scoprire dietro il fenomeno.
Uno scenario molto complesso
“I ‘blocchi di base’ della fisica della generazione di raggi gamma durante i temporali sono abbastanza noti – continua l’esperto – e coinvolgono diversi fenomeni. Anzitutto, quando nelle nuvole si verifica la separazione tra le cariche, si genera un campo elettrico che accelera gli elettroni e che porta alla formazione di fotoni ad alta energia. Tuttavia, questo campo elettrico, da solo, non sarebbe sufficiente a generare lampi gamma: è coinvolto anche un altro meccanismo, chiamato relativistic runaway avalanche, in cui gli elettroni vengono accelerati ‘a valanga’, oltre ad altri fenomeni ancora. Tutti questi meccanismi, da soli, sono abbastanza conosciuti; il quadro generale, però, non è ancora ben compreso”. Sostanzialmente, insomma, le nuvole si comportano come enormi acceleratori di particelle, infinitamente più grandi e potenti rispetto a quelli che si trovano sulla Terra, e durante i 10 voli effettuati su grandi nubi temporalesche nel sud della Florida gli scienziati hanno osservato oltre 130 eventi di emissione di lampi gamma, molti più di quelli che sperassero, e soprattutto molto più “eterogenei” di quanto sperassero.
Come nasce un fulmine?
Gli scienziati, in particolare, hanno osservato e caratterizzato la produzione di differenti tipi di raggi gamma, diversi per intensità e durata, mostrando che queste emissioni sono fenomeni intrinseci dei temporali e hanno una variabilità peculiare mai osservata prima: in questo modo, hanno messo in un contesto del tutto nuovo e inesplorato un fenomeno già parzialmente noto. “La dinamica delle nubi temporalesche con emissione di lampi gamma contraddice nettamente quello che si pensava finora sul fenomeno – dice ancora Marisaldi – ossia che si trattasse di emissioni quasi ‘stazionarie’: abbiamo osservato, invece, che le nuvole sono simili a enormi pentole piene di acqua bollente”. Cosa ancora più interessante, la produzione di alcuni dei lampi gamma osservati dagli scienziati sembra essere in qualche modo associata alla genesi dei fulmini, anche se la presenza di un eventuale nesso causale tra i due eventi è al momento ancora una congettura (i processi coinvolti nella generazione dei fulmini rappresentano ancora un problema aperto per la fisica). In ogni caso, la scoperta non deve preoccupare chi sta per salire su un aereo: “Il fatto che i temporali siano così radioattivi – ha concluso Steve Cummer, un altro degli autori del lavoro – non rappresenta un pericolo per chi vola: da sempre gli aerei evitano di volare nel nucleo di temporali attivi proprio a causa dell’estrema turbolenza e dei venti. Anche conoscendo quello che abbiamo a stento scoperto, non mi preoccupo di volare più di quanto non facessi prima”.
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di Sandro Iannaccone www.wired.it 2024-10-06 04:50:00 ,