I temporali appartengono a un elenco non esaustivo di cose sorprendentemente banali di cui sappiamo sorprendentemente poco. L’anno scorso, un crew di ingegneri ha identificato come si formano i fulmini sulla sommità delle nuvole. La stessa squadra è ora tornata con un altro sorprendente aggeggio: un “fulmine in una scatola” di plastica in miniatura.
In un recente studio pubblicato su Lettere di revisione fisicagli ingegneri guidati da Victor Pasko della Penn State College hanno riferito di aver ideato un concetto per un apparato per modellare i fulmini. Potrebbe non sembrare così impressionante, ma secondo le loro simulazioni, la scatola sarebbe leggermente più grande di un mazzo di carte e richiederebbe materiali relativamente economici e accessibili per essere creata.
Tutto dipende dalla capacità del crew di dimostrare sperimentalmente il proprio concetto. Ma se avranno successo, ingegneri, scienziati atmosferici e fisici potrebbero trascorrere una giornata campale esplorando i fulmini con una comodità senza precedenti.
“Se si riuscissero a sperimentare condizioni simili a quelle di un fulmine su un desktop in condizioni controllate, sarebbe meraviglioso, molto più conveniente e potrebbe rispondere a tante domande”, ha detto Pasko in un dichiarazione.
La fisica di un temporale imminente
I risultati sono gli ultimi di una serie di studi di Pasko, che nel 2023 ideato un modello matematico per simulare le condizioni fisiche che producono fulmini. In risultati dell’anno scorsoPasko e i suoi colleghi hanno confrontato il modello con osservazioni sul campo utilizzando sensori terrestri, dati satellitari e aerei spia advert alta quota.
Dall’analisi, il crew ha concluso che i fulmini provengono da una reazione a catena di potenti campi elettrici che accelerano gli elettroni, che poi producono radiazioni di raggi X dopo la collisione con le particelle di azoto e ossigeno nell’aria. Le particelle caotiche alla high-quality rilasciano un’esplosione di fotoni che riconosciamo come un arco di luce crepitante nel cielo.
Ridimensionare uno sciopero massiccio
Per il nuovo studio, il crew si è chiesto se quel circuito di suggestions – formalmente chiamato valanga di elettroni in fuga relativistica – potesse essere replicato all’interno di spazi fisici molto più piccoli. Ancora meglio, questi spazi potrebbero essere realizzati con materiali isolanti comuni, come vetro, acrilico o quarzo?
Le simulazioni hanno valutato se una fornitura di elettroni advert alta energia in laboratorio potesse innescare radiazioni simili a fulmini in piccoli blocchi solidi. Incredibilmente (scusate), il crew ha scoperto che, almeno in teoria, un blocco solido e denso, più piccolo di un pollice, potrebbe imitare le stesse condizioni elettriche dei temporali reali.
Si tratta di una cifra piuttosto assurda, considerando che le tempeste reali “producono potenziali elettrici di circa 100 milioni di volt in regioni nuvolose su scala chilometrica”, ha detto Pasko. Ciò è possibile grazie all’elevata densità di questi materiali, che possono essere fino a mille volte più densi dell’aria. La forza di attrito in questi solidi è “molto maggiore che nell’atmosfera, il che riduce la scala spaziale del processo”, secondo un commento all’articolo di Rivista di fisica.
Una volta riprodotti i primi anelli della reazione a catena nel minuscolo blocco, la pura forza del circuito di suggestions sarebbe sufficiente a mantenere la valanga in movimento, ipotizza l’articolo.
Quando arriverà Lightning-in-a-box?
Ciò presuppone che il crew riesca a confermare sperimentalmente i suoi risultati. Nel documento, i ricercatori delineano alcuni fattori che necessitano di conferma qualora i metodi mini-fulmine proposti venissero realizzati, come il campo elettrico minimo richiesto per le reazioni o il modo in cui il “raggio” di elettroni dovrebbe essere applicato al solido.
Tuttavia, i guadagni attesi sono grandi, ha detto Pasko, dato quanto è costoso per i ricercatori eseguire esperimenti “su vasta scala” per osservare modelli meteorologici estremi. Un precedente studio ha anche dimostrato che è possibile riprodurre reazioni simili a fulmini in un apparato relativamente piccolo, quindi le previsioni del nuovo studio potrebbero non essere così irrealistiche, ha aggiunto.
Ammetto che sono rimasto un po’ deluso quando non sono riuscito a trovare una fotografia del cosiddetto “fulmine in una scatola”. Ma per fortuna, il crew è già al lavoro e, knowledge la comprovata esperienza di Pasko nel fornire le ultime ricerche sui fulmini, speriamo di vederne una presto.
