I raggi cosmici provocano i fulmini?

Copyright: Jordan Cantelo

Nessuno sa esattamente cosa provochi i fulmini. Ora, due ricercatori russi affermano che queste scariche di un miliardo di volt o più potrebbero essere causate dall'interazione delle particelle dei raggi cosmici ad alta energia, provenienti dallo spazio, con le gocce d'acqua che sono all'interno delle nubi temporalesche. I raggi cosmici sono generati nelle profondità dello spazio da eventi potenti come collisioni tra le stelle, esplosioni di raggi gamma e supernove. Questi cataclismi accelerano le particelle cariche, costituite per lo più da protoni con energie molto elevate. I raggi attraversano velocemente lo spazio, e quelli che colpiscono l'atmosfera superiore della Terra generano masse d'aria invisibili ma altamente energetiche, composte da particelle ionizzate e da radiazioni elettromagnetiche.  L'idea che queste masse d'aria possano provocare un fulmine quando attraversano una nube temporalesca é stata teorizzata per due decenni. Nel 1992, il fisico russo Alexandr Gurevich del Lebedev Physical Institute di Mosca, suggerì che, le particelle ad alta energia prodotte dai raggi cosmici ionizzano l'aria nelle nubi temporalesche, generando una regione con un numero elevato di elettroni liberi. Il campo elettrico del temporale accelera gli elettroni quasi alla velocità della luce, aumentando la rispettiva energia. In seguito, gli elettroni collidono con gli atomi presenti nell'aria, generando un numero maggiore di elettroni nonché di raggi x e raggi gamma. Questa valanga di particelle ad alta energia nella nube che Gurevich chiama "runaway breakdown", offre le condizioni ideali per condurre un fulmine. Joseph Dwyer, uno scienziato che studia i fulmini al Florida Institute of Technology di Melbourne, che non è stato coinvolto nello studio, afferma che, da quando venne suggerita, l'ipotesi di Gurevich é stata discussa dai ricercatori di tutto il mondo. Ma Gurevich non trovò prove concrete dei raggi cosmici. Le onde radio possono fornire un indizio, afferma Dwyer: le cascate di elettroni che si generano alla base di un fulmine dovrebbero produrre onde radio. "Sappiamo che i raggi cosmici producono le onde radio, e quando ci sono dei temporali, si rileva un numero elevato di questi impulsi", afferma Dwyer. "Ma nessuno ha dimostrato che le masse d'aria che passano attraverso i campi elettrici [di una nube temporalesca] provocando la fuga di questi elettroni, sia un fenomeno che avvenga realmente". Per dimostrare questa ipotesi, Gurevich e il suo collega russo Anatoly Karashtin, dell'Istituto di Ricerca Radiophysical a Nizhny Novgorod, hanno analizzato i dati di 3800 fulmini registrati in Russia e in Kazakistan, utilizzando un interferometro che misura le onde radio - mostrando la direzione da cui provengono - nel momento in cui appariva il fulmine. I risultati, citati su ScienceNow "Do Cosmic Rays Grease Lightning?" e pubblicati questa settimana su Physical Review Letters "Runaway Breakdown and Hydrometeors in Lightning Initiation", indicano che le nubi delle tempeste emettono, poco prima dei fulmini, "centinaia di migliaia" di potenti impulsi radio. Ma c'è un problema: i raggi cosmici che hanno un energia sufficiente, sono troppo rari per attivare tutti gli impulsi che Gurevich e Karashtin hanno osservato. Le cosiddette idrometeore, o rovesci di grandine o di gocce d'acqua presenti nelle nubi, possono amplificare gli impulsi. Quando gli elettroni liberi creati dalle particelle dei raggi cosmici passano vicino a queste idrometeore, scatenano una raffica di microscariche che aumenta sia la corrente che il segnale a impulsi radio, affermano Gurevich e Karashtin. Tuttavia, la scienziata Clive Saunders dell'Università di Manchester nel Regno Unito, non è convinta che i raggi cosmici abbiano un ruolo nel fulmine e afferma: "Loro non hanno dimostrato la correlazione tra l'attività dei fulmini e il momento in cui i raggi cosmici colpiscono la terra".Quando il vento solare è più intenso, durante il massimo solare, vengono deviati un numero maggiore di raggi cosmici dalla Terra. Secondo Saunders, se i raggi cosmici fossero sopra i temporali, l'incidenza dei temporali stessi, dovrebbe seguire un ciclo simile.