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Fulmine.
Il fulmine o folgore o saetta è una scarica elettrica di grandi dimensioni che
avviene nell'atmosfera, che si instaura fra due corpi con una grande differenza
di potenziale elettrico.
I fulmini più facilmente osservabili sono quelli fra una nuvola e il suolo, ma
sono comuni anche scariche fra due nuvole o all'interno di una stessa nuvola.
Inoltre qualsiasi oggetto sospeso nell'atmosfera può innescare un fulmine, si
sono osservati infatti fulmini tra una nuvola e un aeroplano, e tra un aeroplano
e il suolo.
L'espansione del canale ionizzato genera anche un'onda d'urto rumorosissima, il
tuono. L'intensità elettrica di un fulmine varia tipicamente tra i 10 e i 200
kiloampere. Generalmente si descrive il fulmine come una singola scarica, ma
sono molto frequenti i casi in cui si verificano una serie di scariche in rapida
successione. Tipicamente l'intervallo di tempo tra una scarica e l'altra può
oscillare tra i 5 e i 500 millisecondi, e la serie nel complesso può durare
anche 1,5 secondi.
Più in particolare, il fulmine è una colonna di gas ionizzato (plasma), con le
seguenti caratteristiche fisiche principali:
- corrente elettrica: 2-200 kA
- temperatura elettronica: 30.000 K
- diametro della colonna di plasma: 10-50 cm
- carica elettrica totale: 5-10 C
- differenza di potenziale: 1-10 × 109 V
L'ultimo valore (differenza di potenziale ai capi del fulmine) dipende dalla
lunghezza dello stesso: sapendo che il potenziale di rottura dielettrica
dell'aria è di 3000 V/mm, un fulmine lungo 300 m sarà generato da una differenza
di potenziale di 300 × 3 × 106 = 9 × 108 ≈ 109 V. In realtà, la grande
pericolosità del fulmine è dovuta più che alle grandi tensioni, alla corrente
che fluisce nel canale d'aria ionizzata: essendo infatti il plasma un ottimo
conduttore di corrente, esso permette il fluire di correnti tipiche di migliaia
di Ampere (si ricordi qui che basta qualche centinaio di milli-Ampere per
causare danni fisiologici gravissimi da folgorazione).
Esistono due diversi tipi di fulmini:
- negativo discendente, la scarica pilota ha carica negativa e parte dall'alto
- positivo discendente, la scarica pilota ha carica positiva e parte dall'alto.
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Ulteriore dettagliato approfondimento sui fulmini.
I fulmini sono delle scariche elettriche improvvise e violente che si verificano
tra due nubi oppure tra una nube e la superficie terrestre a causa di differenze
di potenziale molto elevate nell'ambito dell'atmosfera. Il fenomeno si manifesta
con un effetto luminoso (lampo) ed uno sonoro (tuono) che non vengono percepiti
simultaneamente dall'osservatore a causa delle diverse velocità di propagazione
della luce (300.000 Km/s) e del suono (340 m/s). Il lampo viene visto pertanto
quasi istantaneamente, mentre il tuono viene udito dopo un intervallo di tempo
tanto più grande quanto più è distante il fulmine.
Normalmente un fulmine è composto da un ramo principale e da molti rami
secondari, con il caratteristico aspetto a zig-zag, determinato dalla ricerca
del percorso di minor resistenza elettrica. La lunghezza può raggiungere i 2-3
Km, con punte di 5 Km in Sud Africa; quando si verificano tra nubi, i percorsi
possono anche raggiungere i 10-15 Km.
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Come nascono.
Dalla fisica è noto che se si caricano elettricamente due corpi conduttori con
cariche di segno opposto, non c'è passaggio di corrente elettrica se essi sono
separati da un materiale isolante. Aumentando il numero delle cariche,
l'intensità del campo elettrico aumenta proporzionalmente fino ad un certo
limite, caratteristico di ogni isolante, oltre il quale il materiale cede
istantaneamente con un passaggio violento di corrente fra i conduttori.
La scarica produce la perforazione del materiale ed il valore limite del campo
elettrico, oltre il quale si ha tale fenomeno, è noto come rigidità dielettrica.
Nel caso dell'aria pulita e asciutta il valore del campo è di circa 30 KV/cm,
che scende notevolmente, a valori inferiori a 3-4 KV/cm, in presenza di umidità,
di pulviscolo atmosferico o di altre impurità.
Il fulmine è l'equivalente atmosferico del fenomeno precedentemente descritto;
in tal caso l'isolante è l'aria ed i due corpi conduttori sono la nube ed il
suolo oppure due diverse nubi o due diverse parti di una stessa nube.
E' ormai accertato che le grosse nubi temporalesche (cumulonembi) sono caricate
positivamente nella parte più alta e negativamente in quella più bassa; esistono
diverse teorie che cercano di giustificare tale situazione, una di esse,
abbastanza attendibile, è che le separazioni delle cariche abbiano origine dalle
collisioni fra i vari elementi di nube rappresentati dalle piccole gocce di
acqua o dai piccoli cristallini di ghiaccio, formatisi in seguito alla
condensazione o alla sublimazione del vapore acqueo. All'interno delle nubi
temporalesche esistono forti correnti ascensionali e precipitazioni che
innescano complessi procedimenti di crescita e di interazione dei vari elementi,
determinando le collisioni sopracitate.
Si è ritenuto che le più piccole particelle tendano ad acquisire cariche
negative, mentre le più grandi acquisiscano cariche positive. Queste particelle
tendono a separarsi per effetto delle correnti ascensionali e della forza di
gravità, fino a che la nube non assume lo stato elettrico precedentemente
descritto (positivo in alto e negativo in basso). La suddetta separazione
produce enormi differenze di potenziale sia all'interno della nube che fra la
nube e la terra, che per induzione tende a caricarsi positivamente.
Le differenze di potenziale possono raggiungere le centinaia o migliaia di
milioni di volt, causando il superamento della rigidità dielettrica dell'aria:
in tale istante scocca il fulmine. Il meccanismo della scarica è tuttavia
alquanto complesso e si manifesta in due tempi:
Inizialmente dalla nube scende verso il suolo una scarica debole ed invisibile
composta da particelle cariche negativamente, essa è detta scarica pilota (o
scarica guida o stepped leader) ed avanza verso il basso con una velocità
relativamente piccola (circa 100 Km/s) e con percorsi successivi di breve
lunghezza (circa 50 m). Lungo tale percorso a zig-zag si crea un'intensa
ionizzazione che predispone alla seconda fase.
Quando la scarica pilota si avvicina al suolo, da quest'ultimo parte una scarica
"di ritorno" diretta verso l'alto e composta da un flusso di cariche positive
presenti sulla superficie terrestre. Quando le due scariche si incontrano, esse
segnano nell'aria una specie di scia di congiunzione tra cielo e terra; lungo
tale traccia risale verso la nube una fortissima corrente elettrica ad una
velocità stimata in circa un terzo di quella della luce.
La scarica di ritorno (return stroke) può durare tra qualche decina e qualche
centinaia di microsecondi e libera una quantità enorme di energia di tipo
termico, ottico (lampo), acustico (tuono) ed elettromagnetico.
Il canale conduttore, creato dalla scarica guida, può ramificarsi in parecchie
branche, lungo le quali si possono avere diverse scariche di ritorno
giustificando così l'aspetto tutto ramificato del fulmine, simile alle radici di
una pianta. Spesso lungo il canale conduttore, dopo la prima scarica, si può
avere un'altra scarica guida verso il basso, che innesca un secondo fulmine.
Questo può verificarsi più volte in uno o due secondi, causando l'effetto
tremolante nella luce del lampo.
Formazione delle cariche.
L'ipotesi più accreditata per spiegare la formazione di cariche nelle nuvole
temporalesche è che i moti convettivi all’interno delle nuvole spostano verso
l'alto l'aria umida e verso il basso quella fredda; d'altro canto la
temperatura, più bassa negli strati più alti dell'atmosfera, fa congelare le
gocce d'acqua. Si creano così dei flussi convettivi che portano in alto gocce
d’acqua e verso il basso particelle di ghiaccio. Questo origina uno sfregamento
continuo di acqua e ghiaccio, permettendone il caricamento elettrostatico.
Le particelle cariche tenderanno a disporsi secondo uno schema bi o tri polare,
con le cariche negative nella parte bassa della nube e quelle positive nella
parte alta.
Il cumulonembo assume cosi l’aspetto di un grosso dipolo, essendo le regioni
cariche di qualche km di diametro. Alcune sacche minori di cariche positive si
possono trovare nella zona inferiore della nube.
Tra queste regioni di carica opposta possono crearsi vari tipi di scarica,
appunto i fulmini.
Tipi di scarica.
Immaginando un temporale come formato da più cumulonembi contenenti regioni di
carica diverse, si può dedurre che i fulmini potranno svilupparsi sia tra le
cariche della stessa nube sia tra una nube e l’altra sia infine tra la nube e la
terra , che per effetto elettrostatico si carica di segno opposto a quello della
parte inferiore della nube. Tipicamente infatti i fulmini sono distinti in
Nube-Nube, Intranube e Nube-Suolo.
Il maggior numero di scariche, con rapporto di 9 a 1, si sviluppa tra le nubi o
all’interno della nube stessa. Queste scariche possono essere di entità molto
diversa, a seconda che rappresentino piccoli cedimenti locali del dielettrico o
scariche a grande distanza tra regioni di forte carica opposta.
La caratteristica più immediata per i fulmini nube-suolo è la propagazione dalla
nube verso terra (fulmine discendente) o dalla terra verso la nube (fulmine
ascendente).
La percentuale degli ascendenti è legata alla posizione geografica, ed alla
presenza di punte sul territorio. Infine, se si considera il verso della
corrente, i fulmini sono classificati in positivi e negativi.
I fulmini nube-suolo, per quanto meno frequenti , sono i più pericolosi per le
attività umane nonché i meglio conosciuti; di questi sono state studiate in
laboratorio e con esperimenti all’aperto tutte le principali caratteristiche.
Si possono fare diverse classificazioni a seconda di come avviene la scarica
elettrica, a seconda della carica e direzione della scarica pilota, oppure a
secondo del loro aspetto.
Nel primo caso si hanno:
Scariche tra nube e terra, sono i veri e propri fulmini e sono i più pericolosi
perché possono ovviamente colpire l'uomo e causare i maggiori danni. Non sono i
più comuni ed il loro meccanismo è stato visto in precedenza.
Scariche interne alle nubi, il meccanismo è simile a quello precedente e
provocano quasi unicamente lampi. Sono il tipo più comune.
Scariche aeree, si producono fra due diverse nubi.
Nel secondo caso si hanno:
Fulmini negativi discendenti, la scarica pilota ha carica negativa e parte
dall'alto.
Fulmini positivi discendenti, la scarica pilota ha carica positiva e parte
dall'alto.
Fulmini negativi ascendenti, la scarica pilota ha carica negativa e parte dal
basso.
Fulmini positivi ascendenti, la scarica pilota ha carica positiva e parte dal
basso.
Infine, a seconda del loro aspetto e delle loro caratteristiche, i meteorologi
distinguono diversi tipi di fulmini, quelli pi ù noti sono i seguenti.
Fulmini a razzo; sono una varietà di fulmine a linea in cui la scarica procedono
tanto lentamente da creare l'impressione di un razzo che voli nel cielo (molto
raro);
Fulmini globulari; sono i più misteriosi essendo stati osservati sporadicamente
ed essendo ancora sconosciute le cause fisiche. Essi si presentano come delle
sfere luminose di vario diametro (da 2 cm ai 10 m) e colorate di rosso,
arancione, giallo, bianco, e altri colori ancora. La loro durata può essere di
diversi minuti. Possono essere statici o in rapido movimento a zig-zag,
riuscendo persino a passare attraverso pareti, porte, finestre chiuse senza
danneggiarle.
Fulmini a perla (o a collana), che appare suddiviso in segmenti ad intervalli
più o meno regolari;
Fulmini superficiali; hanno l'aspetto di lingue di fuoco uscenti dall'orizzonte
e sono prodotti da scariche elettriche non direttamente visibili
dall'osservatore anche se può udirne il tuono. Possono verificarsi dentro una
nube o dietro nubi più vicine, rendendole visibili anche a grandissima distanza.
Quando il tuono non è più udibile (oltre i 15 Km) si parla di lampi di calore.
Fuochi di S. Elmo, sono scariche elettriche più o meno continue, di piccola o
moderata intensità. Tali scariche provengono da oggetti elevati sulla superficie
terrestre (parafulmini, alberi di nave, pennoni, etc) o da aeroplani in volo
(eliche, estremità delle ali, etc).
Caratteristiche.
Tra tutti i tipi di fulmini i più conosciuti sono quelli del tipo nube-suolo e
proprio di questi ci occuperemo.
Ogni fulmine nube-suolo è in realtà formato da più componenti, che nell’insieme
prendono il nome di fulmine. Il fulmine nel suo complesso ha una durata media di
0.2 sec., mentre le singole componenti hanno durata di decine di millisecondi e
vengono chiamate colpi. Di solito per ogni fulmine ci sono due o tre colpi,
intervallati da pause. Se si osserva ad occhio nudo un fulmine può capitare di
vedere l’immagine intermittente; questo significa che si stanno percependo i
vari colpi.
Il fulmine inizia a propagarsi quando si crea un canale di carica ancora molto
debole e leggermente visibile, che incomincia a svilupparsi verso terra. Questo
canale procede per passi successivi, ciascuno dei quali è lungo circa 50 m, con
pause di circa 50 msec. Questo canale è chiamato "stepped-leader". Quando lo
stepped-leader tocca terra o incontra un canale analogo ascendente, il circuito
nube-suolo viene chiuso e si ha passaggio di corrente. La corrente illumina il
canale ionizzato fin qui rimasto oscuro generando così la classica striscia
luminosa; questa fase è chiamata "return stroke" (colpo di ritorno). La velocità
del colpo di ritorno è circa 1/3 della velocità della luce. Durante il passaggio
di corrente si ha un brusco cambiamento di temperatura e di densità nel canale
ionizzato lasciato dallo stepped-leader. Questo brusco cambiamento origina
un’onda di pressione che si propaga e che viene percepita come tuono. Il canale
di carica ionizzato ha un diametro di qualche centimetro, mentre la temperatura
raggiunge i 30.000 K.
A questo punto il fulmine può esaurirsi, oppure dell’altra carica può passare
nel canale preesistente, discendendo verso la terra in un secondo processo
oscuro, chiamato dart-leader, depositando altra carica lungo il canale; di nuovo
al raggiungimento della terra si avrà passaggio di corrente con un secondo
illuminamento, e così via per due o più dart-leader. Solitamente questo processo
è più veloce dello stepped-leader e di solito non presenta rami secondari, come
invece capita spesso al primo colpo.
La carica totale depositata da un fulmine si aggira sui 5-10 Coulomb.
Un fenomeno spesso concomitante alla discesa dello stepped-leader o alla
presenza di una nube temporalesca, è la formazione di canali di carica ionizzata
di segno opposto alla parte inferiore della nube, che si propagano verso essa o
verso il canale discendente partendo da terra (tipicamente da punte o strutture
isolate). Questi canali, chiamati "upward leader" ( canali ascendenti), possono
incontrare effettivamente il canale discendente, aiutandolo così a chiudere il
percorso, o possono morire dopo poco senza aver originato il fulmine. Caso
estremo è quello in cui il canale ascendente è così forte che riesce a
raggiungere la nube prima di incontrare un canale discendente. Questo da origine
ad un fulmine ascendente.
Parametri principali.
I parametri principali che identificano un singolo colpo di fulmine sono
sicuramente:
- l’intensità di corrente
- la polarità
- il tempo di salita alla cresta di corrente
- il tempo di decadimento all’emivalore, ovverosia quanto in fretta la corrente
si propaga nel canale
La distribuzione di corrente per fulmini negativi è nota da numerosi
esperimenti, e il valor medio di corrente è di 30 kA, con un intervallo che va
dai 2 kA ai 200 kA.
Il tempo di salita della corrente per il primo colpo di ritorno è di qualche
microsecondo, mentre è meno di un microsecondo per i colpi successivi.
Il tempo all’emivalore per il primo colpo è di circa 50-100 microsecondi.
In generale i colpi positivi presentano tempi più lunghi.
Il tuono.
Lungo lo stretto canale percorso dal fulmine, l'aria si riscalda, quasi
istantaneamente, fino a 15.000 °C, determinando un'espansione esplosiva che ad
una certa distanza si manifesta con un fragore noto come tuono. Se un fulmine
cade ad una distanza relativamente breve, il tuono viene avvertito come un colpo
secco; se cade lontano, il lampo è seguito da un rombo sordo e prolungato in
quanto le onde sonore vengono rifratte dall'atmosfera e fatte rimbalzare da
colline, montagne e altre conformazioni del terreno.
Come si è già detto, la luce del lampo viene percepita istantaneamente, mentre
il tuono viene udito dopo un intervallo di tempo più o meno lungo a secondo
della distanza del fulmine. Tale distanza è pari a 340 metri moltiplicati per il
suddetto intervallo in secondi.
Interferenze elettromagnetiche.
Essendo un fenomeno naturale di origine elettrica, il fulmine genera un forte
impulso elettromagnetico che provoca interferenze nella ricezione di segnali
radio (specialmente con modulazione in ampiezza), fino a frequenze di diversi
MHz.
Studi sui fulmini.
La storia della fisica del fulmine è iniziata verso la meta' del 1700 con i
primi esperimenti di Benjamin Franklin e il suo "CERVO VOLANTE ELETTRICO", ed è
proseguita fino a noi.
Si sono escogitati vari metodi per studiare il fenomeno del fulmine e molti
esperimenti sono stati compiuti sia con fulmini naturali sia con fulmini
ricreati in laboratorio o in atmosfera. Gli esperimenti in laboratorio
permettono di riprodurre scariche simili al fulmine con parametri controllati
per verificarne il comportamento. Gli esperimenti sui fulmini naturali invece si
basano sull’utilizzo di torri alte o punte isolate, che sono particolarmente
esposte ai fulmini, attrezzate con strumenti di misura, oppure sull’uso di linee
elettriche aeree che fungono da antenna e che consentono di misurare in modo
indiretto la presenza dei fulmini. Un ulteriore tipo di esperimento in atmosfera
utilizza dei razzi lanciati verso le nubi che innescano la scarica di fulmine,
guidandola a terra verso gli strumenti di misura.
Un nuovo tipo di studio è iniziato con la creazione dei primi rilevatori di
fulmini. Numerose valutazioni, soprattutto sulla densità dei fulmini al suolo e
sulle diversità cerauniche tra le varie regioni della terra, sono state
possibili grazie ai primi tipi di sensori, che consentivano di captare la
presenza del fulmine entro un raggio di qualche decina di chilometri. I modelli
più noti sono il CIGRE – 10KHZ e il CIGRE 500 Hz.
Una nuova generazione di sensori è stata sviluppata in America negli anni '80,
consentendo di misurare non solo la presenza del fulmine ma anche il punto di
impatto e le caratteristiche elettriche. Tali sensori si basano sulla
registrazione ad ampio spettro del campo elettromagnetico e su triangolazioni
goniometriche, utilizzando le tecniche del Time of Arrival (Tempo di Arrivo) e
del Detection Finder (Misura del Campo).
Una terza tipologia di sensori si basa sull’ analisi interferometrica del campo
prodotto dal fulmine; anche in questo caso è possibile misurare sia la posizione
di impatto che le caratteristiche elettriche del fulmine.
Un tipo differente di misura è possibile analizzando uno spettro in frequenza
tipico dei fenomeni elettrici lontani e studiando quindi i fulmini che avvengono
a grandi distanze. Questo tipo di misura non consente di dare dettagli
significativi e di avere un’alta efficienza nel conteggio dei fulmini, ma
permette di localizzare i temporali con grande anticipo, cioè quando questi sono
ancora a grande distanza dall'area di interesse. Leader in questo settore è
sicuramente il Centro di Bracknell in Gran Bretagna.
La recente tecnologia spaziale ha permesso inoltre l'invio nello spazio di
rilevatori satellitari.
I rilevatori di fulmini.
Le nuvole sono i più grandi generatori elettrostatici esistenti in natura. In
genere, la parte superiore della nuvola è carica positivamente ed è negativa
quella inferiore. In condizioni di temporale, l’aria è ionizzata e il valore del
campo elettrico al suolo sale a 0,3-0,4 kV/cm.
I fulmini sono rilevati a terra grazie a strumenti sensibili al campo
elettromagnetico prodotto dalla corrente del fulmine.
Il fulminometro aiuta a prevedere l’avvicinarsi di un temporale tramite una
serie di sensori a terra in grado di localizzare le scariche elettriche.
I sensori sono antenne elettromagnetiche che localizzano e rilevano sia
l’attività elettrica all’interno della nube (intra-cloud) sia le scariche
elettriche che si sviluppano dalle nubi al suolo (cloud-to-ground).
Le stazioni di rilevamento dell’attività elettrica sono costituite da sensori ad
altissima frequenza VHF (Very High Frequency, 110 - 118 MHz) che funzionano sul
principio dell’interferometro.
La tecnica interferometrica si basa sulla misura delle differenze di fase di
onde elettromagnetiche ricevute da un sistema di varie antenne. Tali differenze
di fase dipendono principalmente dalla direzione di provenienza dell’onda. In
questo modo si riesce a determinare la direzione di provenienza delle scariche
elettriche.
Questa tecnica ha il vantaggio di essere indipendente dalla forma dell’onda del
segnale perché l’unica grandezza misurata è la fase della radiazione
elettromagnetica ricevuta.
Questi tipi di sensori sono quasi sempre affiancati da altri a bassa frequenza
LF (Low Frequency, 300 Hz - 3 MHz), che localizzano e rilevano le scariche a
terra.
Bersagli di un fulmine.
Un fulmine segue generalmente il percorso di minor resistenza elettrica tra la
nuvola e il suolo, che non corrisponde tuttavia al percorso più breve dal punto
di vista geometrico. Ogni cosa che si sopraeleva sul suolo, come alberi, camini,
edifici alti, cime di monti e persino un individuo a piedi, accorciano quindi il
percorso e possono diventare il bersaglio del fulmine: più l'oggetto è alto, più
è vulnerabile.
La scarica elettrica di un fulmine può anche trasmettersi attraverso corpi
conduttori di elettricità, come tubi metallici, fili spinati, mazze da golf,
grondaie e corsi d'acqua.
Secondo un'antica credenza, un fulmine non può colpire due volte lo stesso
punto; l'esperienza insegna che ciò non è vero, ad esempio, nel corso di un
anno, l'Empire State Building è stato colpito 48 volte, e la cima di una
montagna svizzera ben 100 volte!
Effetti e danni provocati.
La caduta di un fulmine può provocare sulle strutture colpite diversi effetti e
precisamente:
Termici. L'energia sviluppata da un fulmine ha la capacità di fondere materiali
metallici, provocare l'incendio di materiali combustibili o infiammabili, etc.
L'altissima temperatura può sgretolare un albero, facendo evaporare la linfa e,
a volte, riesce a fondere la sabbia, trasformandola in schegge di vetro.
Meccanici. Le forti correnti elettriche indotte nelle strutture metalliche
colpite causano forze attrattive, di natura elettrodinamica, tali da produrre
deformazioni o rotture. Nel caso di linee elettriche, le forze attrattive
possono produrre schiacciamento di cavi o contatti fra conduttori con
conseguenti cortocircuiti.
Chimici. Le forti scariche causano la formazione di ozono e di composti nitrici
dovuti all'ossidazione dell'azoto. In quest'ultimo caso è come se nel suolo
fossero iniettate gigantesche quantità di materie azotate.
Elettromagnetici. Le scariche sono accompagnate da forti emissioni di onde
elettromagnetiche che producono disturbi nelle trasmissioni radio, in
particolare nel campo delle onde lunghe e medie. Le sovratensioni indotte nelle
linee elettriche e telefoniche possono causare danneggiamenti nelle
apparecchiature collegate, in particolare di quelle elettroniche.
Gli effetti su una persona colpita da un fulmine sono generalmente letali, a
causa dell'arresto cardiaco e respiratorio, come in qualsiasi altro caso di
folgorazione. Nei casi più gravi si possono avere carbonizzazione dei tessuti
dove la corrente entra ed esce dal corpo. Tuttavia sono molti i casi di persone
rimaste indenni o salvate in seguito ad un pronto intervento mediante massaggio
cardiaco e respirazione bocca a bocca.
Danni da fulmine.
I fulmini sono studiati in tutto il mondo, oltre che per il loro fascino
scientifico, anche per i notevoli danni che apportano in vari settori. Gli
effetti del fulmine sulle strutture si possono dividere in effetti elettrici ed
effetti meccanici, a seconda che influisca prevalentemente l’aspetto di
induzione o di impatto sulla struttura.
Il fulmine può creare molti problemi all’esercizio delle reti elettriche di alta
media e bassa tensione, in quanto le linee aeree sono solitamente delle
strutture alte ed isolate. Questo fa si che il fulmine possa facilmente decidere
di colpire direttamente uno dei pali od uno dei conduttori, creando rotture
meccaniche o rotture degli isolatori. D'altro canto, anche se non colpisce
direttamente la linea, il fulmine crea una sovratensione indotta sui conduttori
che, soprattutto in media tensione può dare scarica dell’isolamento o intervento
delle protezioni con momentanei disservizi.
D’altro canto tutti gli apparecchi elettronici risentono di eventuali sbalzi di
tensione, e quindi sono facilmente danneggiabili se un fulmine cade nelle
vicinanze, sia per induzione diretta che per sovratensione propagata.
A rischio di impatto diretto sono anche tutte le torri televisive, i ripetitori
e le antenne telefoniche, che devono quindi premunirsi in modo opportuno.
I fulmini creano inoltre numerosi danni agli edifici, sia per impatto diretto
che per induzione e di conseguenza la protezione degli edifici dal fulmine deve
sempre essere effettuata, secondo la Normativa vigente.
Infine corrono pericoli da fulmine anche i satelliti e le missioni spaziali in
fase di lancio.
A quelli che possiamo definire danni ad apparati e costruzioni si aggiungono i
danni biologici alle persone, che possono essere molto gravi o addirittura
letali. Per evitare questo genere di incidenti esistono delle regole di
comportamento da rispettare e diffondere.
Protezione dai fulmini.
Le principali informazioni sono riportate qui senza alcuna pretesa di
completezza, ma solo con l'unico scopo di sottolineare la gravità del pericolo
che il fulmine può rappresentare.
Si suggerisce, a chi volesse maggiori informazioni o a chi avesse subito danni
da fulminazione, di contattare il proprio medico di fiducia o un centro medico
specializzato.
Il corpo umano può essere soggetto a fulminazione diretta, sia principale che
secondaria, o a fulminazione indiretta per corrente di ritorno nel terreno.
Gli effetti della fulminazione diretta sono ovviamente i più gravi, e possono
portare, a volte, fino alla morte.
Sono stati effettuati molti studi, sia su cavie che sugli incidenti occorsi a
persone.
Ecco alcuni esempio di danni derivanti da fulmine:
Una corrente che passa attraverso i centri nervoso-respiratori da, solitamente,
luogo ad un arresto respiratorio, con conseguente asfissia e, se non trattato
immediatamente, a morte cerebrale.
Una corrente che passa attraverso il cuore può produrre fibrillazione
ventricolare o arresto cardiaco.
Anche in questo caso se non si interviene tempestivamente si ha la morte.
Danni minori dovuti al passaggio di corrente nel corpo umano sono:
- perdita di conoscenza
- amnesia
- paralisi
- bruciature
La perdita di conoscenza può durare da qualche minuto a qualche ora e si possono
avere perdite di conoscenza anche successive.
La perdita di memoria solitamente non dura più di qualche ora.
Le bruciature di solito si trovano in concomitanza del punto d’entrata e di
uscita del fulmine, oltre che in corrispondenza di oggetti metallici come
catenine, chiavi o borchie dei vestiti e delle scarpe. Gli oggetti metallici
infatti si fondono al passaggio di corrente sprigionando notevole calore.
L’intenso calore in vicinanza della testa può causare anche danni cerebrali.
La luce intensa del fulmine può provocare danni alla vista e l’onda di pressione
elevata può creare danni all’udito.
Regole di comportamento.
Per evitare possibili incidenti, in caso di temporale bisogna sempre ricordarsi
alcune semplici nozioni, che aiuteranno a decidere come meglio comportarsi:
Ogni oggetto con un’elevazione predominante rispetto all’area circostante ha una
maggior probabilità di essere colpito dal fulmine (un albero, una torre, un
traliccio).
La corrente del fulmine dopo aver colpito il suo bersaglio si disperde nel
terreno, quindi se si è in vicinanza della struttura colpita e si è a contatto
col suolo si può venire in contatto con la corrente di dispersione e subire dei
danni.
Il fulmine può raggiungere anche l’interno degli edifici se questi sono
collegati a strutture esterne (come l’antenna televisiva), percorrendo i cavi
elettrici o altre strutture metalliche.
Un luogo chiuso, soprattutto se metallico, come le automobili, o in cemento
armato, come le case, è una "gabbia" sicura, purché non ci siano possibilità di
condurre il fulmine dall’esterno all’interno (vedi punto precedente).
In casa.
In una casa esistono dei conduttori che possono portare la corrente di fulmine
dall'esterno all'interno, principalmente l'antenna televisiva, i cavi
telefonici, l'impianto elettrico e quello idraulico.
Tenendo ben presente questo, in caso di temporale si dovrà quindi: Spegnere il
televisore, staccare la spina e l'antenna.
- Evitare di venire a contatto con rubinetti o tubi dell'acqua ed evitare di
fare la doccia o il bagno
- Non utilizzare apparecchi elettrici come il phon o il ferro da stiro e
soprattutto eseguire riparazioni elettriche a contatto e/o direttamente
sull'impianto
- Non utilizzare il telefono se non in caso di urgenza.
In automobile.
L’automobile in caso di temporale può essere considerata un buon rifugio. Essa
infatti è una gabbia metallica, che condurrà a terra la corrente tramite le
gomme bagnate. Inoltre la poca distanza dalla macchina a terra è sufficiente ad
innescare un arco elettrico, ricreando una messa a terra sicura.
Tuttavia, per ripararsi nell’auto ricordarsi di:
- Chiudere finestrini e porte o portelli
- Non toccare parti metalliche o l’autoradio
In caso la macchina non sia metallica essa non deve essere considerata in ogni
caso sicura.
In montagna.
La montagna, essendo ad elevate altitudini, è un luogo molto esposto ai fulmini.
In aggiunta alcuni percorsi di montagna sono attrezzati con funi o scale
metalliche che possono "attirare" il fulmine.
Quindi, prima di fare una gita, informarsi sempre sulle condizioni
meteorologiche.
Se si è sorpresi da un temporale già sul percorso, cercare di scendere di quota
o di trovare un rifugio chiuso (non sotto alberi o punte!).
Se si rimane all’aperto restare in un luogo lontano da punte o alberi e assumere
una posizione accucciata.
Evitare assolutamente le parti "ferrate" del percorso.
Al mare.
Ricordiamo in questo caso che l’acqua è un buon conduttore, quindi nel caso che
il fulmine colpisca la superficie dell’acqua, la corrente si disperderà
attraverso l’acqua, investendo eventuali bagnanti. Inoltre la spiaggia è un
luogo aperto e piano, in cui anche un uomo in piedi può fungere da “punta”.
Quindi:
- Non rimanere in acqua durante un temporale
- Se possibile non rimanere in spiaggia ma ripararsi in un luogo chiuso, oppure
rimanere seduti o accucciati.
Nel parco.
Se ci troviamo in un parco dobbiamo:
- Allontanarci dagli alberi il più possibile
- Trovare riparo in un luogo chiuso
Se non si può trovare riparo, restare accucciati in un area lontana da punte.
Se si è in bicicletta scendere di sella e allontanarsi dalla bici (se
metallica).
In campeggio.
Valgono come sempre le regole di restare lontani da condutture e impianti
elettrici. Inoltre:
- Restare in un luogo chiuso come la roulotte che funge da gabbia come
l’automobile
- Uscire dalla tenda e trovare un rifugio chiuso
- Se si deve restare in tenda accucciarsi e restare distanti dai pali metallici
- Evitare giochi con aquiloni o simili
- Evitare di pescare con canna da pesca.
In barca.
Ricordarsi che un temporale in barca può essere pericoloso, non solo per la
navigazione, ma anche per i fulmini e quindi seguire queste poche e semplici
regole:
- Se si è in vicinanza di un porto andare all’ormeggio
- Se la costa ha pareti elevate ed è possibile, meglio navigare sottocosta
- Se siete in barca a vela l’albero è esposto ai fulmini quindi sistematevi
lontano dallo stesso e lontano da elementi metallici. Il timoniere purtroppo non
può
- Se è tecnicamente possibile si può buttare l’ancora facendola passare attorno
all’albero. L’eventuale corrente si scaricherà attraverso l’ancora in mare
- Se il temporale non si allontana, riprendere la navigazione e cercare di
portarsi velocemente in un’altra zona, potrebbe infatti essere un temporale
circoscritto
In una barca a vela sarebbe necessario che tutte le strutture metalliche fossero
ben connesse fra loro e con il bulbo, mediante cavi elettrici, in modo che il
fulmine abbia sempre un percorso verso l’acqua.
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