Fulmini e saette!

Lo sapevate? I fulmini non vengono dalla collera degli dei!

Scherzi a parte, la faccenda è tutt’altro che semplice e non c’è ancora molto che non abbiamo capito. Quindi è comprensibile che in antichità abbiamo usato qualche spiegazione fantasiosa..

Di sicuro sappiamo che i fulmini sono una scarica elettrostatica, come la scossa che prendiamo toccando la portiera dell’auto quando scendiamo. In pratica, sfregando sui sedili raccogliamo elettroni, che vorrebbero scaricarsi a terra, ma non riescono perché l’aria (che è un ottimo isolante) gli sta tra i piedi.

Se siamo abbastanza vicini alla portiera, la tensione tra il dito—dove si stanno accumulando elettroni—e il metallo diventa così tanta che strappa letteralmente degli elettroni dagli atomi di aria (un processo pomposamente chiamato ionizzazione). Questi elettroni liberi di andarsene in giro nell’aria ionizzata la rendono un plasma (sì, lo stesso dei televisori), che non è affatto isolante.

Piccole porzioni di aria ionizzata, poi, ionizzano a loro volta altre lì vicino, in un effetto domino che sviluppa rapidamente uno stretto canale verso la portiera.

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Un canale di aria ionizzata si allunga dalla nuvola a terra, fino ad incontrare quello che arriva dall’edificio. CC BY-SA 3.0 Anynobody via Commons

Da lì, intanto, parte lentamente un altro canale, attirato da tutta la carica del nostro dito.

Ad un certo punto, i due si incontrano, come i due lati di un tunnel in costruzione. Così parte la scossa vera e propria: gli elettroni che avevamo accumulato hanno finalmente un passaggio verso terra e ci si buttano dentro.

Un fulmine funziona allo stesso modo, solo che deve attraversare chilometri d’aria, non pochi millimetri. Quindi tra la nuvola e il terreno si sviluppa un sacco di tensione e la corrente all’interno del fulmine è così devastante che il canale al plasma diventa incandescente e si illumina.

Primulas and graupel

Il graupel è una specie di sottile grandine, CC-BY Peter Stevens, via Flickr.

E qui arrivano i problemi, perché non sappiamo da dove arrivi tutta quella tensione. Una spiegazione ha a che fare con tipo di ghiaccio—detto neve tonda o graupel, una via di mezzo fra neve e grandine—e la sua fichissima capacità di caricarsi elettricamente quando si raffredda.

Semplificando un po’, questo materiale si scontra con cristalli di ghiaccio all’interno delle nuvole, si raffredda e si carica. Poi, essendo relativamente pesante, si accumula sul fondo della nuvola, generando una tensione con il suolo. Solo che non sappiamo se basti a far scoccare un fulmine.

Insomma, anche piccole palline di ghiaccio possono avere conseguenze enormi. E rendere un pochino epico anche quel fastidiosissimo momento quando scendiamo dall’auto.

 

Foto copertina: Thor, CC-BY-NC sharkhats, via Flickr. Some rights reserved.

Il paese che rompe i televisori

C’è un paese ricco di bellezza: foreste, deserto, sterminati laghi salati, montagne altissime. Un paese dove guidare può diventare molto pericoloso. Un paese dove il vostro nuovo televisore al plasma durerà poco. ¡Bienvenidos a Bolivia!

Lo schermo al plasma è fatto di tante piccole lampade simili a quelle al neon. Funzionano facendo passare una corrente elettrica attraverso un contenitore di gas (sorprendente esempio: il neon), la corrente eccita gli elettroni del gas, che emettono raggi UV. Il rivestimento del contenitore è fluorescente, cioè trasforma raggi UV in luce visibile.

Nelle lampade al neon è luce bianca, in ogni pixel dello schermo è verde, rossa o blu, per formare tutte le immagini della nostra serie preferita.

Visto che ci piacciono schermi ad alta definizione molto piatti, le “lampade” al loro interno sono barattolini di gas sottili e delicatissimi.

Per questo, se la pressione esterna diventa troppo bassa, il gas si espande e deforma il barattolino, rendendo più faticoso il passaggio della corrente. Quindi il televisore deve lavorare di più, affaticando soprattutto il sistema di raffreddamento.Il risultato è un sacco di rumore e TV che invecchiano in fretta.

Normalmente non è un problema: la pressione atmosferica è più o meno sempre quella… al livello del mare.

Col crescere dell’altitudine, però, la pressione cala. Ecco cosa c’entra la Bolivia: molte delle sue principali città sono così in alto che creano problemi agli schermi al plasma.

 

Foto: Jungle and Mountains – Coroico, Bolivia, CC-BY-NC-ND Geee Kay, via Flickr. Some rights reserved

Acceleratori portatili

Nel 1949 un computer era grande come una stanza. O come gli acceleratori di particelle che iniziavamo ad usare in medicina per radioterapia e diagnosi. Oggi computer più potenti di allora ci stanno in mano, ma gli acceleratori medici sono ancora ingombranti ed avidi di elettricità. Ma non per molto.

“Quello che richiedeva una stanza piena di apparecchiature potrà essere fatto da un carrello usando una normale presa di corrente” dice Andrew Goers, giovane ricercatore dell’Università del Maryland.

Il suo lavoro, pubblicato sulla prestigiosa Physical Review Letters, si basa sull’accelerazione al plasma. Semplificando, un laser sparato su un plasma (un gas con gli elettroni slegati dai loro nuclei) si lascia una scia, come un motoscafo. Questa risucchia elettroni, accelerandoli tantissimo.

Finora questa tecnica richiedeva laser potentissimi. Ma, sfruttando un effetto relativistico, Goers ha amplificato l’impulso laser. Ora un laser che consuma meno di una lampadina è sufficiente per un acceleratore medico.

Foto: gratisography.com