La scarica elettrica che solca il cielo non è un flusso continuo, ma un fenomeno a gradini. A renderlo visibile è una forma speciale di ossigeno, l’ossigeno singoletto, che crea l’effetto “a scatti” tipico del fulmine.
Contrariamente a quanto si potrebbe pensare, la parte luminosa del fulmine che vediamo dal suolo non è quella che scende dalla nuvola, ma quella che risale verso l’alto. Tutto inizia quando all’interno di una nube temporalesca si crea una forte differenza di potenziale elettrico, che può coinvolgere anche il terreno. Il fulmine nasce quindi da un’interazione tra nube e suolo, ed è il risultato di un processo complesso che coinvolge l’aria ionizzata, campi elettrici e molecole altamente reattive.
I leader, i precursori del lampo
Prima del lampo vero e proprio si forma un leader, una sorta di scarica pilota. Si tratta di un canale di aria ionizzata, cioè caricata elettricamente, che si espande dal fondo della nube verso il suolo. Questo leader si muove “a gradini”, avanzando a balzi irregolari lungo un percorso guidato da picchi di conducibilità elettrica. Quando il leader tocca terra, si attiva la scarica principale che risale il canale appena creato: è questa la parte che illumina il cielo.
L’ossigeno che guida la luce
Il tratto distintivo del fulmine – il suo zig-zag intermittente – è causato dalla presenza di ossigeno singoletto, una forma altamente conduttiva della molecola di ossigeno. Gli scienziati dell’Università del South Australia hanno scoperto che questo tipo di ossigeno, con un livello energetico diverso rispetto a quello normale, si accumula in punti specifici lungo il percorso del leader. Quando la scarica elettrica li attraversa, si genera una breve e intensa emissione luminosa, visibile per appena un milionesimo di secondo.
Un gradino dopo l’altro
Ogni “scatto” del fulmine corrisponde a un gradino lungo circa 50 metri, seguito da una brevissima pausa di oscurità. Poi il processo ricomincia: nuovo accumulo di ossigeno singoletto, nuova scarica luminosa. Questo modello a gradini spiega perfettamente l’effetto visivo del fulmine che si snoda a zig-zag nel cielo. Grazie a sofisticate immagini ad alta velocità, i ricercatori sono riusciti a ricostruire questa sequenza invisibile all’occhio umano, ma fondamentale per comprendere la fisica di uno dei fenomeni naturali più spettacolari e ancora oggi in parte misteriosi.