Da gennaio 2013, FLYRAD ha avviato una collaborazione con il Florida Institute of Technology sul programma di ricerca volto a determinare gli effetti dell'impatto dei fulmini contro gli oggetti e, in particolare, contro gli aeroplani in volo. L'origine della ricerca deriva dalla scoperta fatta dal Prof. Joseph Dwyer e dal suo team di scienziati che hanno dimostrato come, quando un fulmine colpisce un oggetto "fermo", si genera una potentissima emissione di raggi X e di raggi Gamma altamente penetranti nell'area attorno al punto di contatto. Ciò è dovuto alla repentina decelerazione degli elettroni della controscarica.

Gli aeromobili in volo, nonostante abbiano velocità rispetto al suolo di 450-500 Kts, si comportano come catodi fermi rispetto alla velocità della controscarica che, in prima approssimazione, si può considerare vicina a quella della luce. Sul punto di contatto della fusoliera gli elettroni del fulmine sono costretti ad effettuare una brusca decelerazione alla quale è associata l'emissione di raggi X e raggi Gamma con dosi che possono raggiungere i 100 mSv per evento (corrispondenti a circa 3.000 radiografie al torace). Flyrad, in collaborazione con alcune compagnie aeree scelte, ha avviato la raccolta dei dati relativi ai fenomeni di Lightning Strike per mezzo del modulo scaricabile dal nostro sito. I dati raccolti vengono inseriti in un database e sono inviati al team del Prof. J. Dwyer.

Ringraziamo tutti i piloti che contribuiranno a fornire dati utili alla ricerca, attraverso la compilazione del modulo scaricabile. Flyrad garantisce il totale anonimato dei compilatori, ai quali verrà esclusivamente inviato un messaggio automatico di ricevuta.

IN COLLABORAZIONE CON:

Fisica dell’atmosfera: raggi gamma di origine terrestre e relativi fenomeni

Joseph R. Dwyer · David M. Smith · Steven A. Cummer

Il prof Joseph Dwyer, in collaborazione con i suoi colleghi scienziati del Florida Institute of Technology, ha dimostrato che sia le nubi temporalesche, sia i fulmini emettono importanti quantità di raggi X e raggi gamma. Queste emissioni sono caratterizzate da un ampio spettro temporale che va da alcuni microsecondi (per le emissioni di raggi X associate con le scariche dei fulmini sul target), ad alcuni millisecondi (per gli eventi chiamati “Terrestrial Gamma-ray Flashes” o “TGF”), sino ad alcuni minuti (per gli eventi che si verificano attorno alle nubi temporalesche e che sono misurati da terra oppure dagli aeroplani o dai palloni in volo nei dintorni dei cumulonembi attivi).

In particolare si ritiene che i TGF siano emessi proprio dalle nubi temporalesche con energie differenti, ma tutte nell’ordine dei MeV (multi-MeV). Si pensi che sono talmente potenti che talvolta riescono a saturare i rilevatori montati sulle sonde spaziali a centinaia di chilometri di distanza!

I TGF generano a loro volta grandi quantità di elettroni e positroni altamente energetici che vengono anch’essi costantemente rilevati dalle sonde spaziali che orbitano nella parte interna della magnetosfera.

Si ritiene che le emissioni di raggi X e raggi gamma sia generata grazie al processo di “radiazione per frenamento” o “Bremsstrahlung”, per via dell’espulsione energetica degli elettroni che sono accelerati dai campi elettrici nell’atmosfera.

Nonostante l’onnipresenza dei temporali, dei fulmini e dei fenomeni elettrici a essi correlati, molti fenomeni elettromagnetici importanti che interessano l’atmosfera sono tuttora poco compresi. Alcuni esempi tra tutti: i dubbi e le domande che ancora non hanno avuto risposta circa i processi di elettrificazione delle nubi temporalesche e dei loro meccanismi di scarica; la generazione del fulmine e la sua propagazione; le scariche compatte tra nube e nube e i transienti luminosi studiati da Rakov e Uman nel 2003.

Tradizionalmente questi argomenti sono stati approcciati con uno studio classico dell’elettromagnetismo. Negli ultimi anni è però emersa una nuova filosofia di studio che descrive la produzione, il trasporto e l’interazione delle particelle energetiche nell’atmosfera. In particolare è stato inconfutabilmente stabilito che le nubi temporalesche, i fulmini e le scariche elettriche in aria effettuate in laboratorio producono elettroni di fuga molto energetici, che sono accompagnati da emissioni di raggi X e raggi gamma.

La particelle altamente energetiche dei TGF interagiscono con gli atomi dell’aria, formando una famiglia di elettroni a bassa energia e di ioni che incrementano notevolmente la conduttività dell’atmosfera e possono potenzialmente influenzare la fisica delle nubi temporalesche e dei fulmini.

Ci si deve riferire alla fisica dell’atmosfera altamente energizzata. Quest’ultima non solo impatta sulla tradizionale fisica dell’atmosfera – per quanto riguarda l’elettrificazione delle nubi e i processi di fulminazione -, ma ha pure importanti implicazioni sullo studio della fisica dello spazio, delle tempeste di raggi cosmici e sulla sicurezza del volo.