Un fulmine è una scintilla lunga anche qualche chilometro, parente stretta di quella che scocca tra la maniglia e la nostra mano dopo una passeggiata sul tappeto. Perché una scintilla scocchi, però, l’aria deve cedere, e dentro le nuvole la tensione elettrica è molto più bassa di quella che servirebbe. Come partono allora i fulmini? Un gruppo di ricercatori della Penn State, negli Stati Uniti, guidato da Victor Pasko, propone una risposta che viene dallo spazio: a dare alla nuvola il primo spintone sarebbero i raggi cosmici, particelle che attraversano l’atmosfera.
Perché una nuvola carica non basta a far partire i fulmini
Perché i campi elettrici dentro le nuvole risultano circa 10 volte troppo deboli per spaccare l’aria, secondo il fisico Joseph Dwyer, citato da Nautilus. Il Weather Network, sul modello della Penn State, parla invece di 3 miliardi di volt: 1.000 volte più di quanto produca la tempesta più potente. La scarica parte comunque. Alla nuvola carica serve qualcuno che dia il primo spintone.
Che cosa fanno i raggi cosmici dentro una nuvola
Forniscono i primi elettroni. Un raggio cosmico, di solito un protone che bazzica lo spazio e finisce nell’atmosfera, produce elettroni con energie relativistiche, e il campo della nuvola li accelera fino a farne una valanga. Gli elettroni emettono raggi X, che strappano altri elettroni alle molecole d’aria, e il giro ricomincia, un po’ come una slavina che dopo la prima zolla si alimenta da sola.
Il gruppo di Pasko propone il meccanismo, chiamato Photoelectric Feedback Discharge, nel 2023. Lo completa nello studio pubblicato il 28 luglio 2025 dal Journal of Geophysical Research, firmato anche da Zaid Pervez. Il modello spiega pure i lampi di raggi gamma dei temporali, osservati per la prima volta nel 1994 dal satellite Compton della NASA. Pasko parla della prima spiegazione quantitativa precisa dell’innesco. I dati però vengono da altri gruppi, con sensori a terra e satelliti, e il lavoro del team resta una simulazione che li spiega.
Dati dello studio Penn State sull’innesco dei fulmini
Pubblicazione: Pasko, Pervez e 5 co-autori tra Francia, Stati Uniti, Repubblica Ceca e Danimarca, pubblicato su Journal of Geophysical Research il 28 luglio 2025. DOI: 10.1029/2025JD043897.
Dati chiave: il modello Photoelectric Feedback Discharge è del 2023. Il campo elettrico che manca ai fulmini vale 10 volte (Dwyer) oppure 1.000 volte (Weather Network).
Perché una parte dei ricercatori guarda al ghiaccio
Perché le immagini radio più nitide di un fulmine mostrano all’inizio dei filamenti, gli streamer, che i ricercatori attribuiscono a cristalli di ghiaccio. Le ha raccolte il gruppo di Sterpka, con Dwyer e Hare tra i co-autori. Lo strumento, LOFAR, è una rete di migliaia di piccole antenne sparse soprattutto nei Paesi Bassi. Da una regione larga 70 metri è partito un fulmine lungo 5 km. Pochi ricercatori sostengono ancora che i raggi cosmici inneschino direttamente la scarica, osserva Ute Ebert, ma potrebbero fornire i primi elettroni. Come uno streamer diventi il canale che porta la corrente resta, per Hare, materia di grande dibattito.
Quanto è nuova l’ipotesi sui raggi cosmici?
Ha 15 mesi: il modello di Pasko risale al 28 luglio 2025, e Quanta Magazine ha ripreso il tema il 6 maggio 2026. Nel 2023 Futuro Prossimo raccontò i raggi cosmici secondari di Piotr Homola, che variavano prima dei grandi terremoti: una correlazione senza prova di causa. Per i fulmini il meccanismo è descritto passo per passo e la prova diretta manca. Nell’aprile 2025 il drone di NTT con la gabbia di Faraday è tornato a terra bruciacchiato dopo aver attirato i fulmini. A quanto pare il campo si studia così, aspettando la scarica.
I fulmini partono dal ghiaccio, da un raggio cosmico o da entrambi? Per rispondere serve uno strumento nel punto giusto della nuvola nel secondo giusto, e finora i dati arrivano da sensori a terra e da satelliti che guardano il temporale da lontano.
