Il 22 ottobre 2017, le nuvole temporalesche che si radunavano sopra gli Stati Uniti centrali hanno emesso un lampo così grande che ha illuminato i cieli sopra Texas, Oklahoma e Kansas. Spanning orizzontalmente per oltre 310 miglia (500 chilometri) attraverso questi tre stati, la scossa è stata così senza precedenti che un gruppo di ricercatori ha scritto uno studio al riguardo, descrivendolo come un "megaflash": è stato uno dei lampi più lunghi mai registrati.
In genere, i lampi regolari misurano tra 1 e 20 km (solo 0,6 miglia e 20 miglia). Ma come hanno rivelato tecniche di mappatura sempre più sofisticate, alcuni bulloni veramente colossali ci scoppiettano sopra le nostre teste. Queste recenti scoperte sollevano una domanda interessante: quanto può essere grande il fulmine? E dovremmo essere preoccupati per questi pesi massimi atmosferici?
I fulmini sorgono nelle nuvole di tempesta quando una forte carica positiva si sviluppa in una regione della nuvola e una forte carica negativa si sviluppa in un'altra, creando forze elettriche tra di loro. "Un lampo si avvia in una regione in cui le forze elettriche sono estremamente forti. Diventano abbastanza forti da non permettere più all'aria di resistere alla forza elettrica e si rompono", ha detto Don MacGorman, fisico e ricercatore senior dell'Oceano Nazionale e Atmospher Administration (NOAA), e un autore dell'articolo sulla megaflash del 2017.
Ciò significa che quando la forza elettrica cresce, si rompe il potere isolante dell'aria, che di solito mantiene le aree di carica diversa separate l'una dall'altra. I ricercatori pensano che ciò avvenga perché l'accumulo di una forza elettrica eccessiva inizia ad accelerare gli elettroni liberi nell'aria - quelli non collegati a un atomo o una molecola - che a loro volta fanno cadere altri elettroni liberi dai loro atomi e molecole, ha spiegato MacGorman. Questo continua, accelerando sempre più elettroni: "Gli scienziati chiamano questo processo una valanga di elettroni, ed è ciò che intendiamo quando diciamo che l'aria si rompe", ha detto MacGorman a Live Science.
Questo alla fine crea un canale molto caldo nell'aria che si comporta come un filo, le cui estremità crescono verso l'esterno verso le cariche positive e negative che hanno causato il crollo. Il canale in crescita alla fine collega le cariche positive e negative e, quando lo fa, innesca l'immensa corrente elettrica che conosciamo come un lampo.
"Pensala come una scintilla gigante che è cresciuta attraverso la nuvola", ha detto MacGorman.
A volte, la regione inferiore di una nuvola, che di solito contiene una carica positiva, non ha abbastanza carica da sola per fermare il canale. Quindi il fulmine continua a crescere, allungandosi verso il basso verso il suolo. Mentre lo fa, attira una scintilla verso l'alto da terra per incontrarlo - innescando un lampo con enormi correnti elettriche che trasportano parte della carica della tempesta a terra. Questi canali da nuvola a terra sono ciò che la maggior parte di noi comunemente immagina quando pensiamo ai fulmini; quelle vivaci forchette che colpiscono la Terra.
Ma quali fattori limitano le dimensioni di questi bulloni enormi?
I ricercatori hanno cercato di rispondere a questa domanda per decenni. In verticale, l'estensione di un lampo è limitata dall'altezza di una nuvola di tempesta, o dalla distanza da terra al suo apice - che è di circa 12 miglia (20 km) al massimo. Orizzontalmente, un ampio sistema cloud offre molto più spazio per giocare.
Nel 1956, un meteorologo di nome Myron Ligda lo dimostrò quando usò il radar per rilevare il lampo più lungo che qualcuno avesse mai registrato a quel punto: un fulmine che si estendeva per 60 miglia (100 km).
Quindi, nel 2007, i ricercatori hanno infranto il record identificando un lampo sullo stato dell'Oklahoma che misurava 321 km di lunghezza. Il recente studio di MacGorman e dei suoi colleghi ha eliminato quel numero dal parco. La luce emessa da questo lampo era così forte da illuminare un'area di 26.000 miglia quadrate (67.845 chilometri quadrati), hanno calcolato i ricercatori. Ma anche quel lampo è stato superato: un altro recente studio sulla rivista JGR Atmospheres ha descritto un lampo che si estende per 418 miglia (673 km).
Tali megaflash sono rari. Ma ora che abbiamo la tecnologia per rilevarli, li troviamo più frequentemente. Invece di fare affidamento solo su sistemi terrestri che utilizzano antenne e radar per rilevare i fulmini, gli esperti hanno iniziato ad osservarlo da un punto di vista molto diverso: i satelliti. Entrambi i recenti lampi da record sono stati misurati utilizzando la tecnologia chiamata Geostationary Lightning Mapper, un sensore presente su due satelliti in orbita attorno alla Terra, che fornisce un'immagine espansiva dei sistemi di tempesta sottostanti.
"Quel sistema risponde alla luce emessa dalla cima di una nuvola, quindi vediamo la luce dei lampi e possiamo quindi mapparla, praticamente in tutto questo emisfero", ha detto MacGorman.
Combinati con i dati di un sistema terrestre chiamato Lightning Mapping Array, questi dati satellitari visivi ad alta risoluzione hanno dipinto l'enorme estensione del lampo nell'ottobre 2017.
Tuttavia, siamo ancora nell'oscurità di come queste enormi illuminazioni elettriche crescano così a lungo. I ricercatori ritengono che la dimensione del cloud sia un fattore, poiché maggiore è il sistema cloud, maggiore è il potenziale che si verifichino fulmini al suo interno. Sono inoltre necessari, aggiunge MacGorman, alcuni "processi mesoscale: flussi di vento su larga scala che consentono a quel sistema di essere legato insieme per persistere a lungo".
Quindi, con il palcoscenico impostato da queste nuvole mostruose, cosa sta realmente accadendo al loro interno? "Queste megaflash sembrano essere come una sequenza continua di scarichi in una successione molto stretta", ha detto Christopher Emersic, un ricercatore che studia l'elettrificazione da temporale all'Università di Manchester, nel Regno Unito ...
Ipotizza che se un sistema cloud è molto carico su una vasta area, una serie di scarichi può propagarsi attraverso di esso come una linea di domino in caduta. "Se i domino sono tutti installati senza un divario troppo grande, uno ne innesca un altro in una grande serie di rovesci. Altrimenti 'fallisce' e, in questo caso, otterrai solo un evento di fulmine spaziale più piccolo piuttosto che un megaflash" Emersic ha detto a Live Science.
Maggiore è il cloud padre, maggiori sono le possibilità che la scarica continui a propagarsi. "Ecco perché i megaflash potrebbero, in linea di principio, essere grandi quanto il cloud principale, se la struttura della carica dovesse favorire", ha affermato Emersic.
Ciò significa anche che probabilmente ci sono lampi molto più grandi di quanto abbiamo già visto. "Le tempeste possono aumentare di", ha detto MacGorman.
In altre parole, non sappiamo ancora esattamente quanto potrebbe essere grande il fulmine più grande.
Nonostante l'immagine apocalittica che dipingono, i megaflash non sono necessariamente più pericolosi dei normali fulmini: "Un lampo spazialmente esteso non significa necessariamente che trasporta più energia", ha spiegato Emersic.
Detto questo, poiché i sistemi cloud da cui provengono sono così vasti, gli attacchi con megaflash possono essere difficili da prevedere.
"Tali eventi possono spesso portare a colpi di terra molto lontani dalla principale attività di fulmini nel nucleo convettivo", ha affermato Emersic. "Qualcuno a terra potrebbe pensare che la tempesta sia passata, ma essere colto di sorpresa da uno di questi scarichi spazialmente estesi apparentemente dal nulla".
È anche possibile che in un mondo in fase di riscaldamento, ci potrebbe essere un aumento dei tipi di tempeste che danno origine a megaflash, ha detto Emersic. "E così indirettamente, ciò può rendere più probabili le condizioni, aumentando così la loro frequenza."
Per ora, tuttavia, i megaflash non sono così comuni: MacGorman stima che complessivamente costituiscano solo circa l'1% dei lampi. Ciononostante, ricercatori come lui continueranno a cacciare - e senza dubbio scoprendo - ancora più grandi colossi per cui stupirci.
