FULMINI QUOTIDIANI Perché, a volte, quando scendo dalla

FULMINI QUOTIDIANI
Perché, a volte, quando scendo dalla macchina o quando mi tolgo un maglione, prendo una scossa e,
se sono al buio, vedo dei bagliori?
Cesare Margoni
L’inverno porta con sé la serie di fenomeni, citati nella domanda, che, da una parte ci
divertono, dall’altra ci spaventano. Non sono, in verità, eventi peculiari di questa stagione, ma in
questa stagione si verificano con maggior frequenza. Contrariamente a quanto si possa pensare, le
giornate invernali sono, in Trentino, molto più secche di quelle estive. Con il termine “secche”
intendo dire che l’umidità dell’aria è molto bassa e questa è una condizione essenziale perché si
abbiano scariche elettriche.
Ai due fenomeni citati nella domanda, se ne possono aggiungere altri, come, ad esempio: i
capelli asciutti che si rizzano sulla testa dopo un colpo di pettine, la scossa dopo aver pulito i piedi
sullo zerbino…Gli effetti diversi (scariche luminose e sonore, oggetti che si respingono come nel
caso dei capelli), hanno in comune la stessa causa. In questa rubrica è stato più volte sottolineato il
“potere unificante” della scienza. La natura segue un numero limitato di leggi e compito dello
scienziato è capire e scoprire a quale legge obbedisce un determinato fenomeno. Cosa accade nelle
situazioni che oggi ci interessano? Accade qualcosa di spettacolare, perché siamo di fronte ad un
incontro ravvicinato fra comuni mortali e le immortali particelle subatomiche. Per proseguire, ci
serve una breve premessa, a molti lettori (ma, immagino, non a tutti) ben nota. La materia è fatta di
atomi che sono a loro volta costituiti da particelle estremamente piccole: protoni e neutroni che
formano la parte centrale dell’atomo (il nucleo) ed elettroni che orbitano attorno ad esso. I protoni e
gli elettroni possiedono carica uguale, ma di segno opposto (ciò vuol dire che godono di una
proprietà che si manifesta attraverso una forza attrattiva fra questi due tipi di particelle). I neutroni
non sono carichi. In ogni atomo il numero di protoni coincide con il numero di elettroni, di modo
che l’atomo è neutro. Variare il numero dei protoni è compito arduo e diverso rispetto a ciò di cui si
vuol discutere qui, perché modificare il
cuore dell’atomo significa modificare la
sua identità. E’ invece possibile variare
con relativa facilità il numero di elettroni:
l’atomo
diventa
allora
carico
positivamente o negativamente a seconda
che si sia in presenza di una diminuzione
o di un aumento di essi (si dice allora che
si è in presenza di ioni). Si riesce a
modificare il numero di elettroni,
semplicemente strofinando fra loro due
oggetti: così facendo, si riescono a
“strappare” elettroni dagli atomi del primo
oggetto facendoli depositare sul secondo.
Come dicevo più sopra, c’è un che di
straordinario: strappare un elettrone
significa, infatti, prelevare una “pallina”
di massa pari a un decimo di miliardesimo
di miliardesimo di miliardesimo di
grammo. Il tutto ci sembra forse più comprensibile se pensiamo che, in effetti, non possiamo
asportare un elettrone alla volta: ad esempio, una sola pettinata permette di levare ad un capello
qualcosa come mille miliardi di miliardi di elettroni. A questo punto, il caso della capigliatura da
paura dovrebbe risultare chiaro: pettinando i capelli, tolgo loro cariche elettriche e li rendo carichi
dello stesso segno, di modo che si respingono. E la gravità? La forza di gravità continua ad agire,
ma la sua intensità è molto, ma molto minore della forza elettrostatica, per cui, in situazioni come
quella descritta risulta, al confronto, trascurabile.
Il passo successivo è chiarire il fenomeno della scarica. Anche in questo caso abbiamo a che
fare con corpi che sono stati caricati grazie ad un’azione di sfregamento. Poiché nell’aria sono
sempre presenti delle cariche elettriche, queste cariche vengono attratte con una grande forza dagli
oggetti carichi. Durante il loro moto nell’aria, esse incontrano degli atomi e questa interazione
produce il fenomeno visivo della scarica luminosa, assolutamente identica in linea di principio al
fulmine (per chi vuole saperne di più rimando all’articolo “Spettri, atomi e Halloween” pubblicato
lo scorso 29 ottobre: tutte le mie risposte si trovano anche su internet all’indirizzo: http://wwwphys.science.unitn.it/lcosfi/peruso.html). “Solo” l’intensità dell’evento è ben diversa! Forse mi si
obietterà: ma perché allora la scarica non si verifica sempre? Ci sono due fattori che possono
intervenire. Il primo è l’umidità, come accennavamo all’inizio: in presenza di aria umida i corpi si
scaricano in breve tempo (il motivo è che oltre alle molecole neutre di acqua vi sono anche degli
ioni, che tendono a neutralizzarsi con le cariche degli oggetti). Il secondo motivo è forse un po’ più
complicato: perché avvenga la scarica, è necessario che si combinino in modo opportuno la quantità
di carica elettrica posseduta dai due corpi e la loro distanza. Più precisamente, se la carica elettrica è
troppo piccola, la scarica può aver luogo ugualmente, purché i corpi siano sufficientemente vicini.
Se l’immagine di Giove che scatena la sua ira lanciando fulmini e saette è di indubbia
seduzione per il nostro immaginario, non di meno alla nostra ragione dovrebbe apparire irresistibile
il fascino di questo mondo regolato da leggi matematiche (non tutte ancora note).
[a cura di Silvia Defrancesco]