Il mistero dei fulmini a palla è stato risolto? | Terra

Il fulmine a palla è uno dei fenomeni naturali più noti che pochi hanno visto. Fino agli ultimi anni, la maggior parte degli scienziati rimaneva scettica sui fulmini a palla; sembravano più un mito che una realtà. Al giorno d’oggi, la credibilità del fulmine a palla tra gli scienziati è più forte, ma la maggior parte delle immagini che si vedono online che pretendono di essere fulmini a palla sono solo immagini sovraesposte di fulmini ordinari. Infatti, nessun esperto a cui abbiamo chiesto di indicarci un’immagine reale di un fulmine a palla in natura. Cos’è il fulmine a palla? Fin dai tempi dei primi greci, ci sono stati rapporti di piccole palle di luce luminosa simile a plasma che si muovevano sul terreno e poi sparivano. La spiegazione sfugge ancora agli scienziati per la maggior parte, anche se ora sono state offerte varie spiegazioni. E ora c’è una nuova potenziale risposta, basata su ricerche precedenti, a questo sconcertante mistero.

La ricerca è stata pubblicata in un nuovo documento peer-reviewed nel numero di luglio 2019 della rivista Optik da Vladimir Torchigin dell’Accademia Russa delle Scienze.

Come suggerisce il nome, il fulmine a palla è stato spesso pensato come una forma di fulmine. In realtà potrebbe non essere così, potrebbe non essere un vero fulmine. Un’ipotesi precedentemente proposta da Torchigin aveva suggerito che queste strane sfere sono semplicemente luce intrappolata in una sfera di aria sottile. Il nuovo documento ora si espande su quell’idea e propone parametri fisici per come queste cose potrebbero esistere.

Torchigin aveva precedentemente suggerito che le sfere di luce consistono di fotoni – particelle elementari che sono unità di base della luce – che rimbalzano all’interno di una bolla d’aria di loro creazione. La sua ipotesi si basa sulla premessa che come ogni particella assorbe ed emette radiazione elettromagnetica, c’è un rinculo chiamato forza di Abraham-Lorentz. La luce che fuoriesce da un fulmine fa sì che le particelle d’aria si muovano mentre assorbono e trasmettono la radiazione elettromagnetica.

Queste forze sono normalmente molto piccole, ma potrebbero essere amplificate nelle giuste condizioni: la generazione di un sottile strato d’aria che rifrange la luce su se stessa. Dall’abstract dell’articolo:

Dimostriamo che il misterioso e intrigante comportamento dei fulmini a palla, osservato da molti testimoni oculari, si spiega partendo dal presupposto che i fulmini a palla consistono solo di luce e aria compressa. A differenza di una bolla di sapone, il guscio sferico di un fulmine a palla consiste in aria altamente compressa, in cui la luce bianca ordinaria ruota in tutte le direzioni possibili. La luce comprime l’aria a causa della pressione elettrostrittiva ottica. A sua volta, il guscio di aria compressa è una guida di luce bidimensionale che impedisce la propagazione della luce nello spazio libero. Quindi, il ball lightning è una luce auto-confinata in un mezzo ottico non lineare sotto forma di atmosfera d’aria convenzionale.

Il sottile strato d’aria assomiglierebbe alla pellicola di una bolla di sapone. Questa “bolla” potrebbe focalizzare la luce come una lente. Quando la luce è abbastanza intensificata, le particelle d’aria verrebbero spinte in un confine esterno – la pellicola della bolla – dove i fotoni potrebbero essere concentrati per secondi alla volta.

Alcune di queste bolle “embrionali” svanirebbero di nuovo rapidamente per mancanza di luce o per una superficie della bolla non completamente chiusa. Quelle che durano più a lungo sono quelle che noi chiamiamo lampi a palla.

Come è arrivato Torchigin a queste conclusioni?

L’ipotesi è una combinazione di ipotesi precedenti con modelli fisici che stabiliscono la densità della luce e la pressione dell’aria necessarie per produrre queste bolle che focalizzano la luce. È la risposta completa? Non ancora. Ci sono alcuni dettagli che non spiega ancora, come un caso in Cina, qualche anno fa, in cui sono stati segnalati fulmini a palla dopo un fulmine. L’evento è stato catturato su uno spettrografo, così gli scienziati sono stati in grado di ottenere una ripartizione del suo spettro elettromagnetico. Potrebbe anche non spiegare gli odori sulfurei a volte riportati. Ma potrebbe portare ad esperimenti che confermerebbero o sfaterebbero quest’ultima proposta su come funzionano i fulmini a palla.

I fulmini a palla sono stati segnalati per secoli. Le sfere sono tipicamente grandi come un pompelmo e si muovono lentamente sul terreno. Sono stati visti durante le tempeste elettriche, da qui le prime teorie che erano semplicemente una forma diversa di fulmine. Di solito scompaiono dopo 10 secondi, in silenzio, ma a volte si può sentire un botto. Sono stati persino osservati passare attraverso finestre chiuse!

Un concetto d’artista di una sfera luminosa.

In un’altra teoria, l’ingegnere dell’Università di Canterbury John Abrahamson ha suggerito che i fulmini a palla potrebbero essere il risultato di materiale di terra vaporizzato che viene spinto verso l’alto da un’onda d’urto di aria. La silice vaporizzata si condensa in nanoparticelle – particelle microscopiche con almeno una dimensione inferiore a 100 nanometri – ed è legata insieme da cariche elettriche. Si illumina di caldo a causa di una reazione chimica tra il silicio e l’ossigeno nell’aria.

Tre caratteristiche fondamentali dei fulmini a palla sono state descritte negli anni ’70 da Stanley Singer: la durata, il movimento fluttuante e la scomparsa improvvisa. Tutte devono essere spiegate da qualsiasi teoria proposta.

Una delle prime notizie documentate di fulmini a palla risale a una domenica tempestosa del 1638. Una chiesa parrocchiale nel Devonshire, in Inghilterra, andò in fiamme come risultato e alcune delle persone all’interno rimasero uccise. Da allora ci sono stati migliaia di avvistamenti. I fulmini a palla, o qualcosa di simile, sono stati creati anche in laboratorio. In uno studio del 2007, pubblicato sulla rivista Physical Review Letters, i ricercatori dell’Università Federale di Pernambuco in Brasile hanno usato l’elettricità per vaporizzare piccoli wafer di silicio. Questo ha creato sfere blu o bianco-arancioni delle dimensioni di palline da ping-pong che hanno aleggiato per ben otto secondi.

In fondo: I fulmini a palla sono stati a lungo un fenomeno misterioso, la cui spiegazione è sfuggita agli scienziati per centinaia di anni. Ma grazie alla continua ricerca di scienziati come Torchigin, sembra che la risposta a questo enigma possa essere finalmente a portata di mano.

Fonte: Fisica di un fulmine a palla sotto forma di bolla di luce

Via Science Alert

Paul Scott Anderson ha avuto una passione per l’esplorazione dello spazio che è iniziata da bambino quando ha guardato Cosmos di Carl Sagan. Mentre era a scuola era noto per la sua passione per l’esplorazione spaziale e l’astronomia. Ha iniziato il suo blog The Meridiani Journal nel 2005, che era una cronaca dell’esplorazione planetaria. Nel 2015, il blog è stato rinominato come Planetaria. Pur essendo interessato a tutti gli aspetti dell’esplorazione spaziale, la sua passione principale è la scienza planetaria. Nel 2011, ha iniziato a scrivere di spazio come freelance, e ora scrive per AmericaSpace e Futurism (parte di Vocal). Ha anche scritto per Universe Today e SpaceFlight Insider, ed è stato anche pubblicato su The Mars Quarterly e ha fatto scrittura supplementare per la nota applicazione iOS Exoplanet per iPhone e iPad.