Fulmini vulcanici, quando la natura si impegna

Fulmini vulcanici, una dimostrazione pratica del proverbio “beh hai fatto trenta, facciamo trentuno”.

Questi fenomeni naturali sono estremamente interessanti, già documentati da Plinio il Giovane nelle sue Epistole.

Il magistrato romano scriveva: “[…] Dall’altra parte una nube nera e terrificante, lacerata da lampeggianti soffi di fuoco che si esplicavano in linee sinuose e spezzate, si squarciava emettendo delle fiamme dalla forma allungata: avevano l’aspetto dei fulmini ma ne erano più grandi […]” 

Ma perché succede tutto ciò?

Cerchiamo di scoprirlo partendo dall’inizio!

I vulcani e la loro struttura

Non si può parlare di fulmini vulcanici se prima non si parla delle strutture geologiche alla base del fenomeno dell’eruzione, ossia i vulcani.

L’Enciclopedia Britannica definisce “vulcano” uno sfogo nella crosta del pianeta che può emettere eruzioni di roccia fusa, frammenti di roccia o gas caldi.

Queste strutture si formano grazie a squilibri di pressione e temperatura nelle masse magmatiche nella crosta terrestre.

La montagna è definita “edificio vulcanico” e si forma gradualmente grazie all’accumulo del materiale emesso dal cratere principale o da crateri secondari.

Dentro la montagna c’è la camera magmatica, o focolaio. Al suo interno si accumulano materiale roccioso solido e semisolido, insieme a gas ad alta temperatura. Dalla camera magmatica, attraverso il condotto vulcanico principale (camino), il magma risale in superficie e fuoriesce dal cratere.

Immagine di un vulcano, con indicazione dei vari elementi della sua struttura. A partire dall'alto: il cratere principale, il camino, la camera magmatica. Sui lati della montagna sono indicati eventuali crateri secondari e fumarole
Struttura vulcanica con indicazione dei vari elementi (Fonte)

Le strutture vulcaniche possono essere classificate in due modi, come i terremoti (scala Richter dell’energia e scala Mercalli degli effetti sulla superficie).

I vulcani sono classificati in base a:

  • Tipo di apparato vulcanico
  • Tipo di attività eruttiva

Le due scale sono legate in realtà, dato che il tipo di attività eruttiva determinerà anche la struttura geologica che il vulcano assumerà.

Facciamo un esempio, il Vesuvio (un classicone).

Il Vesuvio è un vulcano a cono (o stratovulcano). Questi vulcani presentano lave viscose, che si solidificano molto rapidamente a contatto con l’atmosfera. Per questo motivo sono più tendenti a eruzioni di tipo esplosivo, a causa della rapida formazione di “tappi” sul cratere che causano aumenti di pressione e proiezione di piroclasti.

Il Vesuvio è anche definito sub-peleano, dato che la sua tendenza a eruzioni violente lo fa svuotare subito. Le eruzioni sono cataclismi rapidi che, se si esprimono al massimo della loro violenza, si definiscono “eruzioni pliniane” (vedi sopra).

Degne di nota sono le eruzioni ultrapliniane, o krakatoiane, dove il fenomeno è talmente violento da determinare l’esplosione dell’intera montagna, con estreme ripercussioni sull’ambiente e il clima.

Le eruzioni esplosive, tanta energia in pochissimo tempo

Diamo uno sguardo più approfondito alle eruzioni pliniane, dato che sono quelle che, come vedremo, interessano il fenomeno dei fulmini vulcanici.

Non penso sia necessario ricordare come funziona un’eruzione vulcanica, ma sono personalmente affascinato dai video di cose che esplodono. Condivido, quindi, con voi una compilation di eruzioni esplosive giusto per essere sicuri che tutti sappiano di cosa si parla (ahah, la montagna ha fatto boom).

Bene, ora che ci siamo divertiti cerchiamo di capire cosa succede.

Abbiamo detto che i vulcani a cono tendono a creare un tappo roccioso sul loro cratere. Nella camera magmatica continuano ad accumularsi materiale roccioso e gas. Il blocco impedisce al gas di fuoriuscire, fenomeno che causa un aumento continuo e costante della pressione.

A un certo punto la pressione è tale che la forza sul tappo ne causa la rottura. Il fenomeno è traumatico e impulsivo, tutto il materiale accumulato fuoriesce simultaneamente dal punto più fragile.

L’eruzione è cominciata.

Bisogna far presente che non è detto che l’eruzione esplosiva avvenga per forza dal cratere, dato che si possono avere spaccature anche nella struttura vulcanica. Questo è accaduto, ad esempio, in un’eruzione del Monte Sant’Elena (Washington, Stati Uniti).

Il rilascio immediato della pressione genera la caratteristica nube di cenere. La sua composizione è la chiave dei fulmini vulcanici.

La cenere vulcanica, una nube particolare

Quando si parla di cenere vulcanica non si deve pensare alla cenere che si forma tipicamente nel camino. Sebbene sia soffice come la cenere del legno, la cenere delle nubi vulcaniche è dura e abrasiva, non si dissolve in acqua e conduce elettricità (ricordate questo dettaglio).

Le ceneri sono composte da rocce polverizzate dalla violenza dell’eruzione, una sabbia argillosa bollente che si innalza dal cratere molto rapidamente.

L’inalazione della cenere non è pericolosa in quanto velenosa, ma più per la formazione di cemento nei polmoni a causa della combinazione di cenere e umidità.

Non bisogna dimenticare la composizione abrasiva delle ceneri, che può portare a irritazione e graffi.

Questo per quanto riguarda la cenere a temperature sostenibili dal corpo umano. In caso contrario si parla di flusso piroclastico, o colata piroclastica.

Fondamentalmente, una valanga di cenere incandescente che scende dal vulcano ad altissima velocità.

L'immagine di una colata piroclastica, molto simile alle nubi atmosferiche che si possono osservare nel cielo
Colata piroclastica del vulcano Mayon (Fonte)

Le nubi di cenere sono simili alle nuvole atmosferiche e rimangono in aria finché il vento non le dissolve.

Ed è qui che entrano in gioco i nostri fulmini vulcanici!

Esplosioni, fulmini e saette!

Abbiamo già spiegato in passato come funziona il fenomeno del fulmine atmosferico, ma ripetiamo in breve il concetto basilare.

I fulmini sono fenomeni elettrici che si verificano a causa di forti differenze di potenziale tra due masse, tra le quali può avvenire una scarica.

Secondo Martin Urman, ingegnere elettrico e autorità mondiale nel campo degli archi elettrici, i fulmini vulcanici seguono esattamente le stesse regole.

Le condizioni necessarie sono:

  • che nella nube di cenere ci siano materiali dalle proprietà diverse (dimensione e temperatura), in grado di generare cariche elettriche locali di segno opposto;
  • che la distanza tra le cariche di segno opposto sia dell’ordine della lunghezza del fulmine.

Durante il fenomeno esplosivo della frattura della roccia (fratto-emissione) le cariche si generano grazie allo sfregamento dei materiali (come nelle nuvole).

Uno studio dell’università dell’Alaska sostiene che sia di particolare importanza la presenza di acqua in prossimità del vulcano, in modo che la nube di cenere condivida ulteriori caratteristiche con la normale nube temporalesca.

In generale, i fulmini vulcanici contribuiscono a rendere la natura sempre più simile al personaggio descritto da Giacomo Leopardi in uno dei suoi Dialoghi.

Si ricorda la frase della Natura che si rivolge all’Islandese. ” Quando io vi offendo… io non me n’avveggo; come, ordinariamente, se io vi diletto o vi benefico, io non lo so. E finalmente, se anche mi avvenisse di estinguere tutta la vostra specie, io non me ne avvedrei.”

Di seguito, un video che dimostra quante catastrofi naturali possono avvenire tutte insieme, da eruzioni a tempeste di fulmini fino ai tornado.

Conseguenze e conclusioni

Il fenomeno dei fulmini vulcanici è più problematico di quello che si può pensare.

Provate a immaginare di essere un pilota di linea che si ritrova a dover volare in prossimità di una nube vulcanica. Oltre alla pericolosità della situazione si aggiunge la possibilità che i fulmini causino delle interferenze elettromagnetiche tali da rendere difficoltosa la comunicazione con la torre di controllo o eventuali soccorsi.

Vi trovereste da soli, auspicabilmente non al buio, in balia degli eventi. Entusiasmante.

Ci sono però anche delle belle notizie. Con pessime condizioni atmosferiche è difficile utilizzare telescopi satellitari o strumenti di monitoraggio terrestri per tenere sotto controllo l’attività vulcanica. La presenza di forti disturbi radio può aiutare a individuare e localizzare nubi di cenere anche in caso di maltempo. Lo studio di questo fenomeno è, quindi, fondamentale.

Ad oggi, è uno degli obiettivi di ricerca di molti vulcanologi. Si pensa che la comprensione di questi eventi possa darci una maggiore comprensione di come funziona il nostro pianeta.

Oltretutto, sono spettacoli di luce di una bellezza non indifferente. Quindi non vedo alcun argomento contrario.

Boom. Zap. Pow.

Fonti

“Volcano” – Encyclopedia Britannica

“Cenere Vulcanica” -Wikipedia

“Colata Piroclastica” – WIkipedia

“Fulmini Vulcanici” – Martina Buiat (Scienza per tutti)

“L’eruzione vulcanica che ha innescato una tempesta di fulmini per sei giorni” – National Geographic

 

Matteo Ricciardi

Ingegnere Elettrico, specializzato nella regolazione della tensione tramite compensazione reattiva e nella trasmissione di energia elettrica tramite collegamenti HVDC. Duca di Nolan (KtS)

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