Fulmine globulare: la sfera luminosa che la scienza non sa spiegare

Per secoli il fulmine globulare e stato l'incubo dei fisici e la gioia dei narratori: una sfera luminosa, grande quanto un pompelmo o un pallone, che compare durante i temporali, fluttua nell'aria per qualche secondo, attraversa finestre e muri, e poi svanisce con un sibilo o un'esplosione. A differenza del fulmine ordinario, che dura una frazione di secondo, questa palla di luce sembra muoversi con una volonta propria. Eppure, nonostante migliaia di testimonianze raccolte nei secoli, la scienza non e ancora riuscita a spiegarlo con certezza. Il fulmine globulare resta uno dei pochi fenomeni atmosferici che sfuggono ancora a una teoria condivisa.

Un fenomeno raro, descritto da re e contadini

Cio che rende il fulmine globulare cosi affascinante e la coerenza delle testimonianze attraverso epoche e culture diverse. Tra i testimoni illustri ci fu lo zar Nicola II di Russia, che raccontava di aver visto, da bambino e in compagnia del nonno, una sfera infuocata entrare da una finestra durante una funzione religiosa, girare attorno al pavimento, sfiorare il lampadario e uscire dalla porta verso il parco. Descrizioni simili - una palla luminosa che si muove orizzontalmente, dura uno o pochi secondi e talvolta esplode - ricorrono in resoconti contadini, marinareschi e accademici.

Il fatto che il fenomeno sia raro, imprevedibile e di brevissima durata ha reso quasi impossibile studiarlo in modo sistematico. Per gran parte del Novecento la comunita scientifica si e divisa tra chi lo considerava reale ma misterioso e chi lo riteneva un'illusione percettiva. Come spiega l'agenzia atmosferica statunitense NOAA nel suo materiale didattico, il fulmine globulare e ancora oggi descritto come un fenomeno scarsamente compreso, riportato dagli osservatori ma raramente catturato dagli strumenti.

La svolta del 2014: il primo spettro mai registrato

Il momento piu importante nello studio del fenomeno arrivo per puro caso. Nel luglio del 2012, sull'altopiano tibetano, un gruppo di ricercatori cinesi della Northwest Normal University stava registrando i normali fulmini di un temporale con telecamere e spettrografi quando, a circa 900 metri di distanza, comparve nel campo visivo una sfera luminosa. La squadra riusci a riprenderla in video e, soprattutto, a registrarne lo spettro ottico. I risultati furono pubblicati nel 2014 da Jianyong Cen, Ping Yuan e Simin Xue sulla prestigiosa rivista Physical Review Letters (vol. 112, articolo 035001), in quella che e considerata la prima registrazione spettroscopica di un fulmine globulare naturale.

La sfera aveva un diametro di circa 5 metri, si spostava a una velocita media di circa 8,6 metri al secondo e venne osservata per circa 1,6 secondi prima di svanire.

Il dato cruciale fu lo spettro. Nella luce della sfera comparvero le righe di emissione del silicio, del ferro e del calcio - oltre ad azoto e ossigeno dell'aria circostante - esattamente gli stessi elementi presenti nel suolo locale. La lettura completa dell'articolo e disponibile sul portale dell'American Physical Society, che pubblica Physical Review Letters.

L'ipotesi del vapore di silicio

Quegli elementi non erano una sorpresa per tutti. Quattordici anni prima, nel 2000, i chimici neozelandesi John Abrahamson e James Dinniss dell'Universita di Canterbury avevano pubblicato su Nature (vol. 403, pp. 519-521) una teoria oggi tra le piu accreditate. Secondo la loro ipotesi, quando un fulmine ordinario colpisce il terreno, le temperature elevatissime riducono chimicamente il biossido di silicio del suolo a silicio metallico vaporizzato; raffreddandosi rapidamente, questo silicio condensa in una rete di nanoparticelle filamentose.

Questa rete, sospesa nell'aria, brucerebbe lentamente ossidandosi: poiche l'ossigeno deve diffondere attraverso lo strato di ossido che si forma sulla superficie delle nanoparticelle, la combustione si distribuisce su parecchi secondi - esattamente la durata tipica attribuita al fulmine globulare. L'articolo originale e consultabile su Nature. La rilevazione di silicio, ferro e calcio nello spettro del 2014 e stata quindi accolta come una possibile conferma osservativa di questa teoria, come segnalato anche dalla rivista APS Physics nel suo commento alla scoperta.

Le ipotesi alternative: microonde e cervello

La teoria del vapore di silicio non e l'unica in campo. Gia nel 1955 il fisico sovietico Pyotr Kapitsa, futuro premio Nobel, propose che la sfera fosse una scarica luminosa alimentata da microonde: la palla agirebbe come una cavita risonante, regolando il proprio raggio sulla lunghezza d'onda della radiazione che la sostiene. Versioni piu moderne di questa idea ipotizzano che fasci di microonde generati dai fulmini possano intrappolare una bolla di plasma.

Esiste poi una spiegazione del tutto diversa, di natura neurologica. I fisici Joseph Peer e Alexander Kendl dell'Universita di Innsbruck hanno proposto nel 2010 che alcuni tipi di fulmine, generando campi magnetici intensi e variabili, possano stimolare la corteccia visiva del cervello, producendo allucinazioni luminose chiamate magnetofosfeni. In altre parole, in certi casi la sfera potrebbe non essere nel cielo, ma negli occhi - o meglio, nel cervello - dell'osservatore. Questa ipotesi, tuttavia, fatica a spiegare i danni fisici talvolta attribuiti al fenomeno e le osservazioni simultanee da parte di piu testimoni.

Perche e ancora un mistero

Il problema di fondo e che il fulmine globulare e troppo raro e fugace per essere studiato in modo riproducibile. Le poche fotografie e i pochi video esistenti sono spesso ambigui o di dubbia autenticita, e le repliche di laboratorio - sfere di plasma create con scariche su silicio o con microonde - assomigliano al fenomeno ma non lo riproducono in tutte le sue caratteristiche, soprattutto la capacita di attraversare ostacoli o di durare a lungo.

La rivista Scientific American ha sottolineato come, nonostante il salto in avanti del 2014, manchi ancora un modello unico in grado di spiegare tutte le testimonianze: e probabile che sotto l'etichetta "fulmine globulare" si nascondano fenomeni diversi, alcuni reali e fisici, altri percettivi. Cio che e certo e che la sfera luminosa registrata sull'altopiano tibetano ha trasformato una leggenda secolare in un oggetto di studio scientifico misurabile. La scienza non sa ancora spiegare del tutto il fulmine globulare - ma, per la prima volta, ne ha visto la luce attraverso un prisma.