Origine e propagazione del tuono e fulmine

Il filosofo greco Aristotele, nel III secolo a.C., attribuì il rumore del tuono ad una collisione tra nuvole. Questa, però, era soltanto un’ipotesi primitiva! Oggi sappiamo, infatti, che il rumore del tuono è conseguenza della violenta e rapidissima espansione dell’aria causata dal fulmine. Il fulmine causa un forte aumento di pressione e temperatura che a sua volta provoca la rapida espansione del canale ionizzato prodotto dal fulmine stesso: l'espansione dell'aria produce infine un'onda d'urto che si manifesta col rumore del tuono.

Nel canale d’aria lungo il quale corrono le scintille del fulmine, la temperatura, sia pure per pochi istanti, raggiunge circa i 28.000 gradi centigradi. Questo enorme aumento di temperatura provoca l’espansione dell’aria, e quindi il rumore che sentiamo.

Se paragoniamo la velocità della luce con quella del suono, le differenze sono notevoli. La luce viaggia a 300.000 km/s, mentre il suono ha una velocità molto più bassa, circa 340 m/s. La luce indotta dal fulmine, ovviamente, si muove alla velocità della luce e di conseguenza il lampo viene visto istantaneamente, anche se il temporale risulta molto distante dal nostro punto di osservazione.

L’onda acustica viaggia in media alla velocità di 1km ogni 3 secondi circa. La differenza di velocità tra la luce e il suono ci permette approssimativamente di valutare i chilometri che intercorrono tra noi e il centro del temporale. Dividendo per tre il numero dei secondi che intercorrono tra il lampo e il tuono, il risultato sarà la distanza (in chilometri) presente tra il nostro punto di osservazione e la zona dove è caduto il fulmine.

Il fulmine per propagarsi nell’aria, usa un canale ionizzato che può essere lungo anche diversi chilometri. Il tuono non è altro che l’onda d’urto generatasi all’ interno di questo canale, dove si raggiungono temperature elevatissime.

L’osservatore al suolo, di conseguenza, sentirà prima l’onda d’urto originata dalla parte del canale a lui più vicina e poi quella che si origina più distante. Ne consegue un rumore molto prolungato, dovuto alla velocità di propagazione non troppo elevata da parte del suono. Se il suono avesse una velocità paragonabile a quella della luce, l’osservatore a terra sentirebbe un colpo unico, in quanto tutte le onde d’urto originatesi nel canale arriverebbero a lui contemporaneamente.