Per molto tempo gli scienziati non sono stati in grado di spiegare perché i fulmini colpiscono due volte lo stesso punto. Ora questo mistero è stato risolto. Un team internazionale di ricercatori guidato dall'Università di Groningen ha utilizzato il radiotelescopio LOFAR per studiare i fulmini in grande dettaglio. Il loro lavoro ha dimostrato che le cariche negative in una nuvola di pioggia non vengono scaricate tutte in una volta. Sono parzialmente conservati. Questo processo avviene all'interno di strutture che gli scienziati hanno chiamato aghi. Attraverso di loro, una carica negativa può inviare una seconda scarica a terra. I risultati sono stati pubblicati il 18 aprile sulla rivista scientifica Nature.
Aghi
"Questa scoperta è molto diversa dal quadro attuale in cui la carica scorre attraverso i canali del plasma direttamente da una parte all'altra della nuvola o al suolo" - ha spiegato il professore di fisica all'Università di Groningen.
Non è stato possibile condurre uno studio del genere prima, poiché non c'erano attrezzature necessarie. Ma grazie all'ultimo radiotelescopio LOFAR, è stato possibile rilevare gli aghi e determinarne le dimensioni. Sono lunghi 100 metri e hanno un diametro di 5 metri.
Low Frequency Array (LOFAR) prodotto in Olanda. Consiste di diverse migliaia di antenne sparse in tutto il Nord Europa. Sono collegati al computer centrale tramite fibra ottica e possono funzionare come un'unità.
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Low Frequency Array è progettato per osservazioni radioastronomiche, ma la funzionalità ne consente l'utilizzo per lo studio dei fulmini.
Dentro il cloud
Per osservare i fulmini, gli scienziati hanno utilizzato solo antenne situate in Olanda, la cui superficie totale è di 3200 metri quadrati. I dati ottenuti con l'aiuto di loro hanno aiutato a vedere cosa succede all'interno del cloud durante un temporale.
I fulmini si verificano quando forti correnti ascensionali creano una speciale elettricità statica in grandi nuvole, una parte delle quali si carica negativamente e l'altra positivamente.
Quando questa divisione della carica raggiunge una certa velocità, appare una forte scarica, comunemente chiamata fulmine. Tipicamente, inizia in una piccola area di aria calda e ionizzata, il cosiddetto plasma.
Questa piccola parte viene convertita in un canale plasma ramificato. Può essere lungo diversi chilometri. I suggerimenti del canale positivo accumulano cariche negative dal cloud. Quindi passano attraverso il canale fino alla punta negativa e la carica viene scaricata.
Nuovo algoritmo
I ricercatori hanno sviluppato un nuovo schema per la ricezione dei dati dal radiotelescopio LOFAR. Permette loro di visualizzare la radiazione da due lampi. Un timestamp molto accurato su tutti i dati e un array di antenne hanno permesso agli scienziati di identificare le sorgenti di radiazioni ad alta risoluzione.
"Vicino alla zona centrale del radiotelescopio, dove la densità dell'antenna è più alta, la precisione spaziale era di circa un metro", afferma il professor Scholten. Inoltre, i dati ottenuti sono stati in grado di localizzare 10 volte più sorgenti VHF rispetto ad altri sistemi di imaging 3D, con una risoluzione temporale dell'ordine del nanosecondo. Ciò ha prodotto un'immagine 3D ad alta risoluzione di un fulmine.
Rompere
Grazie alla ricerca, è diventato chiaro il motivo per cui ci sono interruzioni nel canale di uscita nel punto in cui si formano gli aghi. Molto probabilmente, scaricano cariche negative dal canale principale, che poi cade di nuovo nella nube temporalesca. Si è scoperto che una diminuzione delle cariche nel canale provoca un circuito aperto. Ma quando la carica nella nuvola diventa di nuovo alta, il flusso attraverso il canale viene ripristinato, il che porta a una scarica ripetuta di fulmini. È grazie a questo principio che i fulmini colpiranno ripetutamente la stessa area.
Scholten ha commentato la scoperta come segue: “La radiazione VHF lungo il canale positivo è causata da scariche ripetute regolarmente lungo i canali laterali precedentemente formati, gli aghi. Questi aghi sembrano esaurire le cariche in modo pulsato ". "Questo è un fenomeno completamente nuovo", aggiunge il professor Joe Dwyer dell'Università del New Hampshire (USA), il terzo autore dell'articolo. "I nostri nuovi metodi di sorveglianza catturano un numero enorme di aghi nel fulmine che non sono stati visti prima". E Brian Hare conclude: "Grazie a queste osservazioni, vediamo che parte della nuvola si ricarica, e si capisce perché il fulmine nel terreno si ripete più volte".
Tatiana Andreeva
