Severe Weather 101
Domande frequenti sui fulmini
Che cosa sono i fulmini? Il fulmine è una gigantesca scintilla di elettricità nellatmosfera tra le nuvole, laria o il suolo. Nelle prime fasi di sviluppo, laria funge da isolante tra le cariche positive e negative nella nuvola e tra la nuvola e il suolo. Quando le cariche opposte si accumulano a sufficienza, questa capacità isolante dellaria si rompe e si verifica una rapida scarica di elettricità che conosciamo come fulmine. (Leffettivo processo di degradazione è ancora poco conosciuto.) La ripartizione in aria crea ioni ed elettroni liberi che viaggiano lungo il canale conduttore. Questo flusso di corrente equalizza temporaneamente le regioni cariche nellatmosfera finché le cariche opposte non si accumulano di nuovo.
I fulmini dei temporali iniziano in un forte campo elettrico tra cariche opposte allinterno della nuvola di tempesta e possono rimanere completamente allinterno della nuvola (fulmini allinterno della nuvola) quando le regioni di carica sono simili (bilanciate) o possono raggiungere il suolo (nuvola fulmini) quando una delle regioni è molto più forte dellaltra (sbilanciata).
Il fulmine è uno dei fenomeni naturali più antichi osservati sulla terra. Può essere visto in eruzioni vulcaniche, incendi boschivi estremamente intensi (nuvole di pirocumulonembi), detonazioni nucleari superficiali, forti tempeste di neve, grandi uragani e, ovviamente, temporali. Cosa sono i flash cloud? Un lampo di una nuvola è un fulmine che si verifica allinterno della nuvola, viaggia da una parte allaltra di una nuvola e alcuni canali possono estendersi nellaria limpida. Che cosè un “leader a gradini?” Un leader a gradini è lo sviluppo del canale dei fulmini verso il basso. I canali dei fulmini caricati negativamente, in particolare, non si propagano continuamente, ma in “passi” relativamente brevi dove laria davanti viene ionizzata come più “streamer a bassa conduttività”. Uno streamer che sviluppa più corrente e una migliore conduttività può diventare il passo successivo che si collega al canale “leader”. È possibile avere tuoni senza fulmini? No, non è possibile avere tuoni senza fulmini. Il tuono inizia come unonda durto dal canale del fulmine in espansione esplosiva quando una grande corrente provoca un rapido riscaldamento. Tuttavia, è possibile che tu possa vedere un fulmine e non sentire il tuono perché era troppo lontano. A volte questo è chiamato “fulmine caldo” perché si verifica più spesso in estate. I fulmini sono sempre prodotti da un temporale? I temporali hanno sempre fulmini (il tuono è causato dai fulmini e non puoi “avere un temporale senza tuoni!), Ma puoi avere fulmini senza temporali. I fulmini possono anche essere visti nelle eruzioni vulcaniche, nelle detonazioni nucleari superficiali e nelle forti tempeste di neve (“neve tuono”). Che cosa causa il tuono? Il tuono è causato dai fulmini. La luce intensa del lampo causata dal colpo di ritorno sopra menzionato rappresenta un grande energia. Questa energia riscalda laria nel canale a oltre 50.000 ° F in pochi milionesimi di secondo! Laria che ora è riscaldata a una temperatura così alta non ha avuto il tempo di espandersi, quindi ora è a un alta pressione. Laria ad alta pressione si espande quindi verso lesterno nellaria circostante comprimendola e provocando un disturbo che si propaga in tutte le direzioni lontano dalla corsa. Il disturbo è unonda durto per i primi 10 yard, dopodiché diventa unonda sonora ordinaria , o tuono.
Che cosè il fulmine secco? I fulmini secchi sono fulmini che si verificano senza pioggia nelle vicinanze. Il NOAA Storm Prediction Center emette regolarmente previsioni per i fulmini secchi perché questo tipo ha maggiori probabilità di causare incendi boschivi. Che cosè un “fulmine a ciel sereno”? Un “fulmine a ciel sereno” è un lampo da nuvola a terra che in genere esce dal lato della nuvola temporalesca, percorre una distanza relativamente grande in aria limpida lontano dalla nuvola temporalesca , quindi si inclina verso il basso e colpisce il suolo. È stato documentato che questi lampi viaggiano a diverse miglia di distanza dalla nube temporalesca. Possono essere particolarmente pericolosi perché sembrano provenire da un cielo azzurro e limpido.
Un ciclista con lelmo ha subito un fulmine alla testa in condizioni di bel tempo con un cielo senza nuvole. È stato stabilito che lo spit è stato probabilmente originato da un temporale che si trovava a circa 16 km (circa dieci miglia) di distanza e oscurato dalle montagne. Il fulmine colpisce sempre loggetto più alto? Mai dire sempre! Il fulmine di solito colpisce loggetto più alto. Ha senso che loggetto più alto abbia più probabilità di produrre stelle filanti verso lalto per connettersi con il leader del fulmine verso il basso.Che tipo di elettricità sono i fulmini? Il fulmine è una scarica elettrostatica accompagnata dallemissione di luce visibile e altre forme di radiazione elettromagnetica. Quanti volt e watt ci sono in un fulmine? I fulmini possono avere da 100 milioni a 1 miliardo di volt e contengono miliardi di watt. Perché i fulmini positivi sono considerati più pericolosi dei più comuni fulmini a carica negativa? Neanche tu vuoi incappare, ma un fulmine positivo può essere considerato più pericoloso perché la sua corrente elettrica di picco è spesso più forte, la durata del flash (continua) è in genere più lunga e la sua carica massima può essere molto maggiore di un colpo negativo. Si ritiene che la corrente di maggiore durata aumenti anche le probabilità di accendere gli incendi. I fulmini colpiscono dal cielo verso il basso o dal suolo? La risposta è entrambe. I fulmini da nuvola a terra provengono dal cielo in basso, ma la parte che vedi proviene da terra. Un tipico lampo da nuvola a terra abbassa un percorso di elettricità negativa (che non possiamo vedere) verso il suolo in una serie di scatti. Gli oggetti a terra hanno generalmente una carica positiva durante un tipico temporale. (La carica che si accumula in una piccola area della superficie terrestre e gli oggetti su di essa è determinata dalla carica netta sopra di essa poiché la superficie terrestre è relativamente conduttiva e può spostare la carica in risposta al temporale.) Poiché gli opposti si attraggono, un lo streamer verso lalto viene inviato dalloggetto che sta per essere colpito. Quando questi due percorsi si incontrano, un colpo di ritorno risale al cielo. È il colpo di ritorno che produce il lampo visibile, ma tutto avviene così velocemente – in pochi millesimi di secondo – che locchio umano non vede leffettiva formazione del colpo. I fulmini naturali possono anche innescare scariche verso lalto dallalto torri, come le antenne di trasmissione. Per ulteriori informazioni su cloud-to-ground (e altri tipi di fulmini) visita la pagina Severe Weather 101: Tipi di fulmini. Quanto può rendere calda laria un fulmine? Lenergia dei fulmini riscalda laria circostante ovunque da 18.000 gradi Fahrenheit fino a 60.000 gradi Fahrenheit. Che cosa fa sì che i fulmini siano colorati invece del solito bianco o blu? I fulmini possono sembrare di molti colori diversi a seconda di ciò che la luce attraversa per arrivare ai tuoi occhi. Nelle tempeste di neve, dove si trova alquanto raro, il rosa e il verde sono spesso descritti come i colori dei fulmini. Foschia, polvere, umidità, gocce di pioggia e qualsiasi altra particella nellatmosfera influenzeranno il colore assorbendo o diffrangendo una porzione del bianco luce di un fulmine. In che modo la Terra beneficia dei fulmini? La terra beneficia dei fulmini in diversi modi. In primo luogo, i temporali e i fulmini fanno parte del circuito elettrico globale della Terra. I temporali e le nuvole elettrificate sono come batterie che fanno sì che la Terra abbia una carica negativa e latmosfera abbia una carica positiva. Questo mantiene il campo elettrico del bel tempo, che è di circa 100 V / m vicino alla superficie. Cè sempre una corrente costante di ioni caricati negativamente che fluiscono verso lalto dallintera superficie della Terra (e ioni positivi verso il basso dallatmosfera). I temporali aiutano a trasferire le cariche negative sulla Terra (il fulmine è generalmente caricato negativamente). Senza temporali e fulmini, lequilibrio elettrico terra-atmosfera scomparirebbe in 5 minuti. I fulmini producono anche sostanze chimiche che producono ozono. Cosa succede al suolo quando un fulmine lo colpisce? Ciò che tende ad accadere quando un fulmine colpisce il suolo è che fonde sporco e argilla in silici. Il risultato è spesso una roccia vetrosa (chiamata fulgurite) a forma di tubo contorto. La fulgurite è stata trovata in tutto il mondo, ma è relativamente rara. Il colore dipende dai minerali presenti nella sabbia che è stata colpita. La forma nel terreno è la forma del percorso che la corrente del fulmine ha seguito nel terreno. Spesso anche lerba è danneggiata lungo questo sentiero.
I fulmini che scendono lungo il tronco di un albero trasformano lacqua in vapore. Se penetra sotto la corteccia nellumidità superficiale del legno, il vapore in rapida espansione può far esplodere pezzi di corteccia e rami dallalbero e il legno lungo il percorso viene spesso ucciso. La carica trasportata dal fulmine viene quindi dissipata lungo il superficie della Terra. Se ti trovi vicino a qualcosa che è stato colpito da un fulmine come un albero o una recinzione, questo processo può essere molto pericoloso poiché tutta questa corrente non viene dissipata istantaneamente. Il fulmine può colpire un albero e poi diramarsi e colpire qualcosaltro, o dopo che la corrente ha attraversato il tronco dellalbero, può anche viaggiare attraverso larea immediatamente circostante e in qualsiasi cosa o chiunque nelle vicinanze. Questo processo, tuttavia, è abbastanza veloce, quindi il terreno o qualsiasi cosa sia stata colpita non rimane elettricamente pericolosa in seguito.
La corrente del fulmine può viaggiare ancora più lontano attraverso lacqua, recinzioni metalliche, linee elettriche o tubature. La corrente di fulmine può entrare in un edificio e trasferirsi attraverso cavi o tubature e danneggiare tutto ciò che incontra.Allo stesso modo, nelle aree urbane, può colpire un palo o un albero e la corrente quindi viaggia verso diverse case vicine e altre strutture ed entra in esse attraverso cavi elettrici o idraulici. I fulmini possono colpire due volte lo stesso punto? Il fulmine colpisce lo stesso punto (o quasi lo stesso punto) più di una volta, contrariamente alla saggezza popolare. Potrebbe essere semplicemente un colpo di fortuna statistico (cioè, con tutti i fulmini che si verificano, alla fine i fulmini colpiranno da qualche parte vicino a un precedente fulmine entro un breve periodo di tempo). Potrebbe anche essere che qualcosa sul sito lo renda in qualche modo più probabile che venga colpito. In genere, quando un fulmine colpisce qualcosa a terra, loggetto colpito invia un debole canale verso lalto che si unisce al lampo che si sviluppa verso il basso e crea la connessione con il suolo. È più probabile che oggetti più alti producano il canale verso lalto rispetto a oggetti più corti. Ma è anche possibile che qualcosa che localmente influenzi la capacità del terreno di condurre elettricità (come il contenuto di sale o umidità del terreno in quel momento, la presenza o lassenza di roccia, acqua stagnante, tubi o altri oggetti metallici nel terreno), la forma del terreno, la forma di foglie o ramoscelli o qualcosaltro potrebbe rendere più probabile che un luogo particolare venga colpito rispetto a un altro luogo vicino. Quando e dove colpiscono più frequentemente i fulmini? Il fulmine proviene da un cumulonembo genitore. Queste nuvole temporalesche si formano ovunque vi sia sufficiente movimento daria verso lalto, instabilità convettiva e umidità per produrre una nuvola profonda che raggiunge livelli più freddi del congelamento.
Queste condizioni si verificano più spesso nelle stagioni calde (primavera, estate, inizio autunno). In generale, la terraferma degli Stati Uniti ha una quantità decrescente di fulmini verso nord-ovest. Durante lintero anno, la più alta frequenza di fulmini da nube a terra si è verificata in Florida tra Tampa e Orlando. Ciò è dovuto alla presenza, in molti giorni durante lanno, di un elevato contenuto di umidità nellatmosfera a livelli bassi (sotto i 5.000 piedi), nonché alle alte temperature superficiali che producono forti brezze marine lungo le coste della Florida. Anche le montagne occidentali degli Stati Uniti producono forti moti verso lalto e contribuiscono a frequenti fulmini da nuvola a terra. Ci sono anche alte frequenze lungo la costa del Golfo del Messico, la costa atlantica nel sud-est degli Stati Uniti e nellentroterra del Golfo. Le regioni lungo la costa occidentale del Pacifico hanno il minor numero di fulmini da nube a terra. Come si elettrizzano le tempeste? Le nuvole si elettrizzano quando forti correnti ascensionali (alimentate da instabilità convettiva e umidità) producono una miscela di particelle di ghiaccio più grandi (graupel), piccoli cristalli di ghiaccio e gocce di acqua liquida super raffreddata e cristalli di ghiaccio a temperature inferiori al congelamento (0 ° C). In questo ambiente, le collisioni di rimbalzo tra i cristalli di ghiaccio graupel provocano il trasferimento di carica tra le particelle. Questo è chiamato processo non induttivo perché non richiede un campo elettrico preesistente per polarizzare le particelle. Gli esatti meccanismi fisici non sono completamente compresi, ma comporta un trasferimento di massa da una particella allaltra e il segno della carica dipende dalla temperatura e dalla velocità di crescita delle particelle. Il graupel e i cristalli acquisiscono segni di carica opposti e quindi formano regioni di carica separate mentre il graupel cade più velocemente nella corrente ascensionale.
Un processo secondario può verificarsi quando i campi elettrici aumentano e fanno polarizzare le goccioline (ioni allinterno di goccioline guidate da il campo elettrico ai lati opposti della goccia). Se una parte della gocciolina si congela su una particella di ghiaccio e il resto si stacca, una parte della carica netta di ioni della goccia può essere catturata dal ghiaccio. Questo è noto come processo induttivo poiché richiede che si verifichi un campo elettrico apprezzabile. I fulmini avvengono durante linverno? I fulmini si verificano meno frequentemente in inverno perché non cè così tanta instabilità e umidità nellatmosfera che in estate. Questi due ingredienti lavorano insieme per creare tempeste convettive che possono produrre fulmini. Senza instabilità e umidità, sono improbabili forti temporali.
Durante linverno, la superficie terrestre è più fresca perché non cè tanto riscaldamento da parte del sole per riscaldarla. Senza temperature superficiali calde, laria in prossimità della superficie non salirebbe nellatmosfera molto lontano. Pertanto, i tipi di temporali profondi (8-15 km di profondità) che si sviluppano in estate non si svilupperebbero.
Laria calda regge. più vapore acqueo. E, quando il vapore acqueo si condensa in gocce di nuvola dacqua liquida, viene rilasciato calore latente che alimenta il temporale. Quindi, laria calda e umida vicino alla superficie (e le condizioni adeguate in alto per darti molta instabilità) può provocare una convezione profonda, che può produrre scariche di fulmini. Cosè il tuono? Sebbene i temporali siano meno comuni in inverno, a volte possono verificarsi fulmini durante le tempeste di neve.Chiamato temporale, instabilità relativamente forte e umidità abbondante possono essere trovate sopra la superficie, come sopra un fronte caldo, piuttosto che sulla superficie dove potrebbe essere sotto lo zero. La neve temporalesca viene talvolta osservata a valle del Gran Lago Salato e dei Grandi Laghi anche durante le tempeste di neve effetto lago. Quanti flash ci sono allanno? Nei 48 stati contigui, una media di 20.000.000 di lampi da nuvola a terra sono stati rilevati ogni anno da quando la rete di rilevamento dei fulmini (NLDN) copriva tutti gli Stati Uniti continentali nel 1989. Inoltre, circa la metà di tutti i flash ne ha più di uno punto di impatto a terra, quindi almeno 30 milioni di punti a terra vengono colpiti in media ogni anno negli Stati Uniti. Oltre ai lampi da nuvola a terra, ci sono da 5 a 10 volte più lampi di nuvola quanti sono i lampi da terra. Come posso stare al sicuro dai fulmini? Il National Weather Service della NOAA è unottima fonte di informazioni sulla sicurezza e sui rischi legati ai fulmini interni ed esterni. Quali sono le probabilità di essere colpito da un fulmine? Secondo il NWS, la possibilità che un individuo negli Stati Uniti venga colpito durante un determinato anno è uno su 1,2 milioni. Le probabilità di essere colpiti nella tua vita (stimata in 80 anni) sono 1 su 15.300. Puoi leggere ulteriori informazioni sulla provenienza di questi numeri sul sito web del National Weather Service. Molto dipende dalla tua esposizione , tuttavia. Puoi ridurre il rischio di essere colpito da un fulmine andando in un buon rifugio come un edificio chiuso (vedi link sopra) se cè un temporale vicino a te! I momenti più pericolosi di una tempesta possono essere linizio e la fine della produzione di fulmini. Se il primo lampo è un CG, arriverà senza alcun preavviso dal tuono precedente. Lultimo lampo di una tempesta può verificarsi molti minuti dopo il penultimo lampo, quindi è importante attendere abbastanza a lungo per condizioni per essere sicuri ancora. Dove posso ottenere informazioni sui fulmini che si verificano nella mia zona? Esistono diverse società che raccolgono e archiviano questi dati, tra cui Vaisala e Earth Networks che gestiscono reti negli Stati Uniti. In realtà acquistiamo noi stessi i dati fulminei (non abbiamo i fondi per mantenere la nostra rete) e abbiamo regole rigide su come possiamo usarli.