Severe Weather 101
Tipi di fulmini
La maggior parte dei fulmini inizia allinterno di un temporale e viaggia attraverso la nuvola. Può quindi rimanere allinterno della nuvola o continuare a viaggiare allaria aperta e infine a terra. Ci sono circa 5-10 volte più lampi che rimangono nella nuvola quanti sono i lampi che viaggiano verso il suolo, ma le singole tempeste possono avere più o meno lampi che raggiungono il suolo. I fulmini possono colpire dove non piove o anche prima che la pioggia raggiunga il suolo!
Lampeggia da nuvola a terra
Distribuzione della carica in una tipica nuvola temporalesca
I fulmini aumentano o diminuiscono? Ci sono due modi in cui i lampi possono colpire il suolo: naturalmente verso il basso (quelli che si verificano a causa della normale elettrificazione nellambiente) e artificialmente avviati o innescati verso lalto. I fulmini avviati artificialmente sono associati a cose come strutture molto alte, razzi e torri. Il fulmine innescato parte dal “suolo”, che in questo caso può significare la cima di una torre, e viaggia verso lalto nella nuvola, mentre il fulmine “naturale” inizia nella nuvola e viaggia verso il suolo. Il fulmine innescato verso lalto di solito si verifica in risposta a un lampo naturale, ma in rare occasioni può essere “auto-innescato”, di solito in tempeste invernali con forti venti. I fulmini possono anche essere innescati da aerei che volano attraverso forti campi elettrici. Se laereo è sotto la nuvola, potrebbe verificarsi un flash CG.
Nel tipo più comune di fulmine da nuvola a terra (CG), un canale di carica negativa, chiamato leader a gradini, zigzagerà verso il basso approssimativamente Segmenti di 50 yard in uno schema biforcuto. Questo leader a gradini è invisibile allocchio umano e spara a terra in meno tempo di quanto ci vuole per sbattere le palpebre. Quando si avvicina al suolo, il leader a gradini caricato negativamente provoca canali di carica positiva. per raggiungere verso lalto, normalmente da oggetti più alti nellarea, come un albero, una casa o un palo del telefono. Quando il leader e lo streamer caricati in modo opposto si connettono, una potente corrente elettrica inizia a fluire. Questa corrente di ritorno di luminosità intensa viaggia per circa 60 , 0 00 miglia al secondo indietro verso la nuvola. Un flash CG negativo consiste in uno o forse fino a 20 colpi di ritorno. Vediamo uno sfarfallio di fulmini quando il processo si ripete rapidamente più volte lungo lo stesso percorso. Il diametro effettivo della corrente del canale del fulmine è compreso tra uno e due pollici, circondato da una regione di particelle cariche.
Il più comune flash da nuvola a terra ha una guida a gradini negativi che viaggia verso il basso attraverso la nuvola, seguita da una corsa di ritorno che viaggia verso lalto. Leffetto netto di questo lampo è quello di abbassare la carica negativa dalla nuvola al suolo, quindi è comunemente indicato come CG negativo (o -CG). Meno comunemente, un leader positivo che viaggia verso il basso seguito da un colpo di ritorno verso lalto abbasserà la carica positiva a terra, indicata come CG positivo (o + CG). I flash + CG hanno in genere solo una singola corsa di ritorno ed è più probabile che i flash -CG abbiano un flusso di corrente sostenuto. Alcuni temporali producono più + CG e, più comunemente alcuni più -CG (e alcuni entrambi) a causa delle distribuzioni di carica allinterno dei temporali. Tempeste che producono CG per lo più negativi tendono a produrre CG nelle prime fasi del ciclo di vita delle tempeste e producono un numero significativamente maggiore di CG rispetto a tempeste simili che invece producono CG per lo più positivi.
Un “fulmine a ciel sereno” è un CG che inizia allinterno una nuvola, esce dal lato della tempesta, quindi si allontana orizzontalmente dalla nuvola prima di andare a terra.Un fulmine blu può colpire il suolo in un punto con “cielo blu” sopra di esso. Quindi anche un temporale a 6 miglia di distanza può essere pericoloso.
Cloud Flashes
Ci sono molti flash che non raggiungono il suolo. La maggior parte di questi rimangono allinterno del cloud e sono chiamati lampi intra-cloud (IC). I lampi delle nuvole a volte hanno canali visibili che si estendono nellaria attorno alla tempesta (nuvola nellaria o CA), ma non colpiscono il suolo. Il termine fulmine a foglio viene utilizzato per descrivere un flash IC incorporato in una nuvola che si illumina come un foglio di luminosità durante il flash.
Altri termini relativi ai fulmini
Un termine correlato, fulmine termico, è qualsiasi illuminazione indotta da fulmini (IC o CG) o illuminazione indotta da fulmini che è troppo lontana per far sentire il tuono . Può avere un colore rossastro (“calore”), come i tramonti, a causa della dispersione della luce blu. Ci sono molte idee sbagliate sui fulmini termici, ma non è diverso dai fulmini normali. I fulmini possono anche viaggiare da una nuvola allaltra, oppure cloud-to-cloud (CC). Il fulmine del ragno si riferisce a lampi lunghi e orizzontali spesso visti sul lato inferiore delle nuvole stratiformi. Il fulmine del ragno è spesso collegato a lampi + CG.
Eventi luminosi transitori
I grandi temporali sono in grado di produrre altri tipi di fenomeni elettrici chiamati eventi luminosi transitori (TLE) che si verificano in alto nellatmosfera. Sono raramente osservati visivamente e non sono ben compresi. I TLE più comuni includono sprite rossi, jet blu ed elfi.
Gli sprite possono apparire direttamente sopra un temporale attivo come una scarica grande ma debole. Di solito si verificano contemporaneamente a potenti fulmini CG positivi. Possono estendersi fino a 60 miglia dalla sommità della nuvola. Gli sprite sono per lo più rossi e di solito durano non più di pochi secondi e le loro forme sono descritte come simili a meduse, carote o colonne. Poiché gli sprite non sono molto luminosi, possono essere visti solo di notte. Raramente vengono visti con locchio umano, quindi sono spesso ripresi con fotocamere altamente sensibili.
Curiosità: i piloti di aerei hanno occasionalmente riferito di aver visto fulmini sopra le tempeste per molti anni prima che i ricercatori documentassero sprite e altri TLE con videocamere sensibili.
Jet blu e giganteschi jet emergono dalla cima del la nube temporalesca, ma non sono direttamente associati ai fulmini da nube a terra. Si estendono in stretti coni che si aprono a ventaglio e scompaiono ad altezze di 25-35 miglia. Getti giganteschi vanno ancora più in alto nella ionosfera. I jet blu durano una frazione di secondo e sono stati visti dai piloti.
Gli elfi stanno espandendo rapidamente regioni di luce a forma di disco che possono essere fino a 300 miglia di diametro. Durano meno di un millesimo di secondo e si verificano al di sopra di aree di nube attiva a fulmini. Gli elfi risultano quando un impulso elettromagnetico energetico si estende nella ionosfera. Gli elfi furono scoperti nel 1992 da una videocamera in condizioni di scarsa illuminazione sullo Space Shuttle e ora si sa che sono associati ai lampi di raggi gamma terrestri (TGF). I TGF sono stati scoperti negli anni 2000 da satelliti progettati per rilevare i raggi gamma cosmici, ma si è scoperto che alcuni segnali provenivano da temporali sulla terra! Il TGF sembra avere origine dove esistono forti campi elettrici in una regione profonda per agire come un acceleratore di particelle seminato dalle particelle dei raggi cosmici. Questo può anche produrre fasci di elettroni relativistici. I fulmini normali producono anche raggi X che possono essere rilevati al suolo.
Unillustrazione di diversi tipi di eventi luminosi transitori (TLE)