Fulmini Nella troposfera presente un campo elettrico E

Fulmini • Nella troposfera è presente un campo elettrico (E) diretto verso la superficie terrestre la cui intensità diminuisce con l’altezza diventando trascurabile intorno ai 12 km di altezza • Per via di E si assiste ad un continuo scambio ionico (ioni + vengono spinti verso il basso e quelli – verso l’alto). Questa è la cosiddetta corrente di bel tempo • In questo modo la differenza di carica verrebbe neutralizzata in pochi minuti • Il E in presenza di temporali (moti verticali) può subire forti variazioni • Attraverso i temporali le q- (distrutte dalle correnti ioniche + di bel tempo) vengono restituite alla Terra Campo elettrico troposferico. treccani. it

Esistono almeno 3 meccanismi mediante i quali avviene l’elettrificazione delle nubi temporalesche 1. Induttivi: richiedono la presenza di un E preesistente 2. Non induttivi: non richiedono la presenza di un E preesistente 3. Convettivi: richiedono un E preesistente ma non necessitano di precipitazioni La separazione tra le cariche inizia quando il Cb comincia a ghiacciarsi alla sua sommità quindi quando contiene sia H 2 O(l) che H 2 O(s). La nube così acquisterà q+ nella sua parte sommitale e q- alla sua base. Distribuzione delle cariche e campo elettrico troposferico. treccani. it

Processo non induttivo (è il più accreditato) • Si verifica quando una grossa particella di ghiaccio (graupel o embrione di grandine) si trova in un ambiente ricco di goccioline d’acqua sopraffuse, di vapore acqueo e di cristalli di ghiaccio, il tutto sostenuto dall’updraft • Le piccole particelle di ghiaccio e le goccioline d’acqua sono più fredde e cariche negativamente mentre le grandi particelle di ghiaccio sono più calde • Si ha così un accumulo di q+ negli strati superiori del Cb e un accumulo di q- negli strati inferiori Processo non induttivo. centrometeoitaliano. it

• Se si caricano elettricamente due corpi conduttori con cariche di segno opposto inizialmente non c’è passaggio di corrente elettrica (I) se questi sono separati da un isolante • Ma aumentando il numero di cariche l’intensità del E aumenta fino a raggiungere un limite oltre il quale l’isolante cede istantaneamente con passaggio brusco di I tra i due conduttori • Il fulmine si genera proprio in questo modo: l’isolante è sempre l’aria mentre i due corpi conduttori sono rappresentati dal suolo e dalla nube o da due diverse nubi o da due diverse parti della stessa nube oppure dalla nube e dalla libera atmosfera circostante Distribuzione delle cariche elettriche e conduttori in troposfera. maceratameteo. it

In base alla ripartizione delle cariche elettriche di segno opposto all’interno e intorno al Cb si possono innescare vari tipi di fulmini distinti nel seguente modo: Nube-suolo (CG lightning) 1. fulmini negativi (tra la base del Cb cariche – e il terreno sotto la nube carico +) con scarica che parte dalla regione – del Cb 2. fulmini positivi (tra la sommità del Cb carica + e il terreno lontano dalla base della nube carico -) con scarica che parte dalla regione + del Cb I fulmini CG sono più frequenti nel settore delle correnti ascensionali e in Cb giovani/maturi Positive CG lightning. globalsailingweather. com Negative CG lightning. vamoswearegolden. wordpress. com

Nube-aria Nube-nube(CA (IC lightnings) • Sono Si verificano scarichequando internesialla forma nube, untra accumulo la base di della cariche nubedi(carica segno -) opposto e la sommità tra l’interno (carica della+)nube e l’atmosfera circostante • I fulmini IC nube-aria in condizioni prevalgono di visibilità alla sommità ottima sidella osservano nube quindi anche anch’essi oltre i 200 km sono visibili di distanza da notevole distanza CA lightning. flotography. com IC lightning, Omaha, Nebraska. turbulentpursuit. com

Il colore dei fulmini - Rossastro indica precipitazioni in corso - Azzurro, grandine - Giallo, polvere in sospensione sollevata dal vento - Bianco è segnale di scarsa umidità (pericolo di incendi) - Lightning and rain - Blue lightnings Colorado - Lightings with dust in the air - Great Basin lightnings

Tuono • Violenta onda d’urto che collide contro l’atmosfera. Deriva dalla forte espansione dell’aria causata dall’improvviso aumento di pressione per il calore liberato dalla scarica elettrica • L’aria attraversata dal fulmine raggiunge una temperatura di circa 25. 000 °C in meno di un millesimo di secondo

Velocità di propagazione della luce = 300. 000 km/s Velocità di propagazione del suono = 340 m/s • Il lampo viene visto istantaneamente mentre il tuono viene udito dopo un intervallo temporale tanto più lungo quanto più distante è il fulmine • Una formula utilizzata per calcolare la distanza in metri di un fulmine è: S = 340 t Dove S = distanza (metri) e t = tempo (sec) che passa tra il bagliore del lampo e il rombo del tuono Generalmente i tuoni si possono sentire fino a 20 – 25 km di distanza

Grandine • Precipitazione solida, sempre presente nel Cb, costituita da particelle di ghiaccio con diametro > 0, 5 cm • La grandine, come la pioggia, si forma grazie alla presenza di nuclei di condensazione (pulviscolo atmosferico) che fungono da base per la formazione di cristalli di ghiaccio attraverso il brinamento del vapore acqueo e il ghiacciamento delle goccioline sopraffuse • I processi che portano alla formazione dei cristalli di ghiaccio nella nube avvengono ad una quota media di 5. 000 m Hailstorm’s approaching to us. Photo by Stefano Piasentin, Bennett, Colorado, 2014 May 21

La crescita dei cristalli di ghiaccio viene distinta in: 1. Crescita secca (goccioline sopraffuse accrescono ogni singolo cristallo di ghiaccio 2. Crescita bagnata (nel passaggio di stato per crescita secca viene liberato calore latente di solidificazione che provoca fusione parziale con immissione di H 2 O(l) nel sistema • Si verificano quindi più cicli di sali e scendi all’interno del Cb dove i cristalli di ghiaccio spinti dalle correnti ascensionali saliranno fino alla sommità della nube e ricadranno per gravità • Solo quando l’updraft non è più in grado di contrastare la gravità la grandine cadrà al suolo Hail: wet and dry growth. Iopscience. iop. org Hailstone layers. wikipedia. org

• In generale si può affermare che tanto più veloci sono le correnti ascensionali tanto maggiore sarà il diametro della grandine che raggiunge il suolo • Un updraft di 60 km/h è sufficiente per sostenere chicchi con un diametro di 2 cm • In condizioni particolari e con correnti di inflow > 90 km/h si possono formare chicchi con diametro > 5 cm Hailstone growth in cross-section. goodsiteforkids. com

- 22/06/2003: Aurora Hamilton, Ne diametro di 17. 78 cm e peso di 496 g - 03/09/1970: Coffeyville, Ks diametro 16 cm e peso di 776 g Nel loro movimento i temporali producono grandine che precipita in zone ben definite dette corridoi suddivisi in chiazze. Queste molto spesso si sovrappongono hail. wunderground. com Hail streak on Large a field, Alberta, Canada. wunderground. com

Bibliografia: - Giuliacci M. , Giuliacci A. e Corazzon P. – Manuale di meteorologia, Alpha Test Collana Meteo, Milano 2010. - Formentini G. , Gobbi A. , Griffa A. , Randi P. - Temporali e tornado, Alpha Test Collana Meteo, Milano 2009. Sitografia: - www. fenomenitemporaleschi. it a cura di Alberto Gobbi www. cacciatoriditornado. it a cura di Andrea Griffa www. tornadoseeker. com a cura di Valentina Abinanti www. stormemotion. altervista. org a cura di Stefano Piasentin www. spc. noaa. gov – NOAA Storm Prediction Center