Per secoli i piloti d'aereo hanno raccontato di strani bagliori sopra i temporali: lampi rossastri, colonne di luce blu che salivano verso l'alto, anelli luminosi che si espandevano nel cielo. Nessuno li prendeva sul serio. Oggi sappiamo che quei fenomeni esistono davvero. Sono i fenomeni luminosi transitori, scariche elettriche che partono dalla sommità delle nubi temporalesche e raggiungono la ionosfera, fino a 90 chilometri di quota.
Una scoperta per caso
La prima immagine di uno di questi fenomeni fu ottenuta per caso nel 1989. Un gruppo di ricercatori dell'Università del Minnesota stava provando una telecamera molto sensibile per un razzo quando, riguardando le registrazioni di una notte, notò due colonne di luce sopra un temporale lontano. Era la conferma che i racconti dei piloti avevano un fondamento.
Negli anni successivi le osservazioni si moltiplicarono, anche dallo Space Shuttle e dagli aerei della NASA. I ricercatori diedero ai fenomeni nomi scherzosi presi dal mondo delle fiabe: sprite (folletti), elfi, troll, gnomi. Nomi che dicono molto sulla loro natura sfuggente.
Sprite: i folletti rossi
Gli sprite sono i più noti. Si formano tra circa 50 e 90 chilometri di quota, sopra i grandi temporali, subito dopo fulmini particolarmente potenti che scaricano verso il suolo una grande quantità di carica positiva. Lo squilibrio elettrico che si crea sopra la nube accelera gli elettroni nell'aria rarefatta, che si illumina.
Gli sprite sono rossi, come le aurore d'alta quota, perché a quelle altezze è l'azoto a emettere luce. Hanno forme varie: colonne verticali, "carote" con filamenti bluastri che pendono verso il basso, strutture che ricordano meduse. Durano pochi millesimi di secondo, per questo sono difficili da vedere a occhio nudo, anche se in condizioni ideali, da grande distanza e con il cielo buio, è possibile.
Elfi e jet blu
Gli elfi (dall'acronimo inglese ELVES) sono anelli di luce che si espandono a circa 90 chilometri di quota, nella parte bassa della ionosfera, per effetto dell'impulso elettromagnetico prodotto da un fulmine molto intenso. Durano meno di un millesimo di secondo e possono raggiungere centinaia di chilometri di diametro.
I jet blu partono invece dalla sommità della nube e salgono a forma di cono fino a circa 40-50 chilometri. Sono più rari e più difficili da osservare. Esistono anche i jet giganti, che collegano direttamente la cima della nube alla ionosfera, una sorta di fulmine rivolto verso lo spazio. Sono stati documentati per la prima volta nei primi anni Duemila.
Osservarli dallo spazio
La prospettiva migliore per studiare questi fenomeni è dall'alto. Dal 2018 sulla Stazione Spaziale Internazionale è installato l'ASIM (Atmosphere-Space Interactions Monitor), un osservatorio dell'Agenzia spaziale europea dotato di telecamere e fotometri che registrano i fenomeni luminosi sopra i temporali e i lampi di raggi gamma associati. Nel 2021 uno studio basato sui dati di ASIM ha descritto un jet blu nato da un breve e intenso "lampo" alla sommità di un temporale sopra l'oceano Pacifico. Anche gli astronauti hanno fotografato molti sprite dal finestrino della stazione orbitale.
Fulmini che producono antimateria
I temporali sono acceleratori di particelle naturali. Negli anni Novanta i satelliti che studiavano i raggi gamma provenienti dallo spazio profondo registrarono con sorpresa lampi di raggi gamma provenienti dalla Terra, prodotti dai temporali. Si chiamano lampi gamma terrestri: gli elettroni accelerati dai campi elettrici dei fulmini arrivano a energie altissime e, frenati dall'aria, emettono raggi gamma.
In alcuni casi questi raggi gamma sono abbastanza energetici da produrre coppie di elettroni e positroni, cioè antimateria. Nel 2017 un gruppo di ricercatori giapponesi ha anche osservato che i fulmini possono innescare reazioni nucleari nell'atmosfera, producendo isotopi radioattivi di breve durata. Un fulmine, insomma, è molto più di una scintilla.
Perché sono importanti
Lo studio di questi fenomeni aiuta a capire il circuito elettrico globale: il sistema che collega i temporali, la ionosfera e la superficie terrestre in un unico grande circuito. In ogni momento sulla Terra sono attivi circa duemila temporali, che mantengono una differenza di potenziale di centinaia di migliaia di volt tra il suolo e la ionosfera.
La ionosfera è anche influenzata dal Sole, e i ricercatori studiano come i fenomeni che vengono dal basso e quelli che vengono dall'alto interagiscano. Gli eventi solari e le tempeste geomagnetiche sono raccontati nell'articolo sul meteo spaziale.
Luci nel cielo e UFO
Non è difficile immaginare che, prima di essere spiegati, questi bagliori siano stati scambiati per qualcosa di misterioso. Lampi colorati che compaiono per un istante sopra le nuvole, senza rumore, possono facilmente sembrare oggetti non identificati. Molti fenomeni atmosferici rari, dalle nubi lenticolari ai bolidi, sono all'origine di segnalazioni di presunti UFO.
Per approfondire si può consultare la voce Sprite su Wikipedia in inglese. Altri fenomeni del nostro pianeta si trovano nella sezione Clima e ambiente.
