Cosa sono i fulmini? Che differenza c'è tra tuono e lampo?

Cosa è un lampo? Che differenza c'è con un tuono? Diciamo subito che essi sono rispettivamente l’effetto visivo e sonoro dello stesso fenomeno meteorologico: il fulmine.
I fulmini più facilmente osservabili sono quelli fra una nuvola e il suolo, soprattutto di notte, quando l’oscurità del cielo viene abbagliata da una luce viva, più forte e splendente di quella che potremmo riuscire a produrre noi esseri umani con migliaia di riflettori. Tuttavia l’origine del fenomeno non è ancora del tutto chiara.

Condizione essenziale per la formazione dei fulmini è la presenza di un particolare tipo di nube: il cumulonembo, all’interno del quale si generano forti correnti ascendenti e discendenti, nonchè numerose particelle di ghiaccio.
Sono proprio queste particelle di ghiaccio, all’interno della nuvola, ad essere ritenute l’elemento scatenante dello sviluppo dei fulmini, in quanto possono provocare la separazione forzata delle particelle con cariche positive e negative, contribuendo così all’innesco della scarica elettrica.

Gli ioni positivi e gli elettroni negativi si attraggono fortemente, ma sono separati da uno strato di aria (che è isolante), per cui si accumulano rispettivamente sulla terra e nella nube, aumentando la loro forza attrattiva, pur restando separati. Quando le cariche diventano troppo numerose, gli elettroni cominciano a formare dei piccoli camminamenti fino a raggiungere gli ioni positivi, in questo modo ioni positivi ed elettroni si neutralizzano, rilasciando una certa quantità di energia che si trasforma subito in calore e rende conduttrice tutta la striscia carica di elettroni tra il suolo e la nube. Ne consegue che la sottile striscia di aria, molto ramificata, in cui si muovono e si neutralizzano gli atomi, si trasforma in “plasma”, ovvero raggiunge temperature dell’ordine di milioni di gradi. Questo stato di plasma non è stabile e dura solo qualche millesimo di secondo, tuttavia in questo tempo estremamente breve, le particelle emettono una luce fortissima che è quella che noi vediamo e chiamiamo “lampo”.

Sappiamo inoltre che l’aria, per un principio fisico, quando viene riscaldata, si espande. Ne segue che, durante la scarica, la striscia d’aria si gonfia enormemente, generando un’onda d’urto negli strati d’aria vicini. Subito dopo (in meno di un millesimo di secondo) la situazione si normalizza, per cui l’aria non è più ionizzata e la temperatura scende ai valori che aveva prima del passaggio della scarica elettrica, per cui avviene una seconda onda d’urto dovuta al fatto che la striscia d’aria si “sgonfia”. Questa doppia onda d’urto è simile ad un battito su un tamburo, cioè emette un suono molto forte e frastagliato: è quello che noi chiamiamo “tuono”.