Un fenomeno invisibile sopra le cime degli alberi
Durante un comune temporale, tra le chiome degli alberi accade qualcosa che l’occhio umano non riesce minimamente a percepire. Un gruppo di ricercatori americani è riuscito finalmente a catturare questo fenomeno invisibile su pellicola.
Il team statunitense sospettava da anni che i temporali trasformassero le foreste in uno spettacolo luminoso colossale, del tutto invisibile agli esseri umani. Per verificarlo, hanno convertito una vecchia Toyota in un laboratorio mobile e si sono messi a caccia di tempeste. Alla fine hanno documentato un fenomeno di cui fino ad allora si era solo teorizzato.
Anni di ricerca alla Pennsylvania State University
Il gruppo di ricercatori della Pennsylvania State University studia da tempo l’effetto dei campi elettrici sulle piante. Nelle loro ipotesi ricorreva il tema di un’enigmatica luminescenza sopra la foresta durante i temporali, ma mancavano prove concrete sul campo.
Gli scienziati erano certi che l’alta tensione tra le nuvole e il suolo potesse trasformare le chiome degli alberi in sorgenti di luce. Il problema era che nessuno era mai riuscito a immortalare il fenomeno con una telecamera.
In condizioni di laboratorio, i ricercatori avevano già osservato in precedenza che giovani alberelli collegati a generatori con tensioni adeguate cominciavano a emettere una debole luce azzurra pallida nello spettro ultravioletto. Si tratta di un effetto dell’altissima tensione e dell’ionizzazione dell’aria attorno alle foglie. Il problema è che tale radiazione è completamente invisibile all’occhio umano. Durante un temporale naturale, le chiome degli alberi emettono brevi lampi ultravioletti che letteralmente “illuminano dall’interno” la foresta, ma in una banda dello spettro che l’essere umano non è in grado di percepire.
Il “sipario” luminoso sopra gli alberi che nessuno vede
Per catturare questo mondo nascosto, i ricercatori hanno dovuto ricorrere a telecamere specializzate per la rilevazione della radiazione ultravioletta, rivelatori di luce estremamente sensibili e strumentazione meteorologica portatile. Tutto questo è finito sul tetto di una vecchia Toyota Sienna, che è diventata la base operativa durante la caccia ai temporali lungo il percorso dalla Carolina del Nord fino alla Pennsylvania.
I ricercatori dovevano monitorare le previsioni dei temporali, guidare di notte verso i fronti atmosferici e individuare i punti in cui alberi alti crescono a ridosso della strada. Quando il temporale si trovava abbastanza vicino, fermavano il veicolo e avviavano la registrazione. Sugli schermi cominciò ad apparire esattamente quello che speravano di vedere.
Piccoli lampi rapidi che saettavano di foglia in foglia formavano cascate di luce, come mini-fulmini che scorrevano lungo la superficie delle chiome. Senza un dispositivo in grado di rilevare la radiazione ultravioletta, l’occhio umano vedrebbe soltanto il profilo scuro degli alberi sullo sfondo di un cielo illuminato dai fulmini ordinari. Il paesaggio boschivo che per l’uomo rimane una parete nera, per la telecamera UV si trasforma in una superficie ipnotica e scintillante costellata di punti luminosi.
Cosa succede esattamente agli alberi durante un temporale
Quando si avvicina un temporale, la maggior parte di noi alza lo sguardo verso il cielo cercando i classici zigzag luminosi che lo attraversano. Tuttavia, l’elevata umidità, i forti campi elettrici e l’alta tensione tra le nuvole e il suolo fanno sì che gli alberi si comportino come enormi conduttori viventi.
Le nuvole temporalesche funzionano come una gigantesca batteria. Caricate a tensioni elevatissime, inviano il campo elettrico fino al suolo. Il tronco saturo d’acqua conduce questa carica verso l’alto. La tensione “scala” lentamente l’albero fino a raggiungere le delicate strutture fogliari.
Quando la tensione raggiunge le chiome, ai margini delle foglie si generano piccole scariche — la cosiddetta corona luminosa, una serie di lampi ultracorti nell’ultravioletto che saltano di foglia in foglia. Per le telecamere UV, in quel momento la foresta appare come uno strato pulsante e tremolante di luce azzurrastra che fluttua sopra la superficie delle chiome.
Ogni singolo lampo dura una frazione di secondo ed emette miliardi di fotoni nell’oscurità. I nostri occhi non solo non riescono a percepire un impulso così rapido, ma non sono nemmeno sensibili a quella particolare lunghezza d’onda. Durante un solo temporale, la chioma di una quercia o di un pino alto può emettere migliaia di questi scariche microscopiche, senza che nessuno in piedi sotto l’albero se ne accorga minimamente.
L’attrezzatura necessaria per cacciare i fenomeni temporaleschi
Il team della Pennsylvania ha dovuto improvvisare, trasformando un veicolo comune in un osservatorio mobile. La vecchia Toyota Sienna è stata equipaggiata con i seguenti componenti:
- un palo con una mini stazione meteorologica per misurare direzione e intensità del vento, umidità e intensità dei campi elettrici
- laser per la messa a fuoco precisa e la misurazione della distanza dalle chiome degli alberi
- una telecamera per rilevare la radiazione ultravioletta e i lampi di luce ad altissima velocità
- alimentazione e sistema di registrazione dati resistente a vibrazioni e sbalzi di temperatura
- radar meteorologico per monitorare l’evoluzione dei fronti temporaleschi
- navigazione GPS per la registrazione precisa della posizione di ogni misurazione
Le uscite sul campo non erano logisticamente semplici. I ricercatori trascorrevano ore ad aspettare le condizioni giuste e tornavano spesso a mani vuote perché il temporale aveva cambiato direzione o si era rapidamente indebolito. Il successo è arrivato solo dopo una serie di tentativi, riuscendo a catturare decine di episodi di scariche ultraviolette sopra le chiome di alberi sia a foglia caduca che sempreverdi.
Il circuito elettrico globale della Terra e il ruolo delle foreste
Vale la pena inquadrare questa tempesta luminosa nelle chiome degli alberi in un contesto più ampio. La Terra è circondata da una sorta di gigantesco circuito elettrico. In basso abbiamo la superficie del pianeta, più in alto la ionosfera — lo strato dell’atmosfera elettricamente carico che inizia a decine di chilometri sopra le nostre teste.
Gli alberi fanno parte di questo sistema. La loro altezza, i tessuti umidi e le chiome estese fanno sì che partecipino attivamente al trasferimento di cariche tra la terra e l’atmosfera. L’effetto collaterale è proprio la corona luminosa nella banda ultravioletta. I ricercatori della Pennsylvania State University dimostrano indirettamente che la foresta non è un semplice ricettore passivo dell’energia dei temporali.
L’esposizione prolungata a tali impulsi può inoltre indebolire i tessuti nelle parti più alte degli alberi. I ricercatori ipotizzano che parte dei danni osservati sui rami più alti — talvolta attribuiti esclusivamente alle forti raffiche di vento — possa essere collegata proprio alle ripetute scariche a corona. Nelle previsioni climatiche emerge un’ulteriore correlazione: con l’aumento delle temperature cresce anche la frequenza dei temporali intensi, il che significa che le foreste in molte parti del pianeta saranno esposte sempre più spesso all’azione di intensi campi elettrici.
Perché non lo vediamo e si può mai percepirlo a occhio nudo
L’occhio umano risponde principalmente alla luce visibile — dal rosso al violetto. La corona luminosa sopra gli alberi si genera nell’ultravioletto, ovvero a lunghezze d’onda più corte di quelle che siamo in grado di percepire direttamente. Ogni lampo, inoltre, dura un tempo estremamente breve e ha un’energia ridotta calcolata per ogni singolo raggio.
Per avvicinarsi a questa esperienza nella pratica, sarebbe necessaria una tecnologia speciale. Immaginate occhiali integrati con una telecamera UV e un convertitore che traduce la radiazione ultravioletta in colori visibili. Dal punto di vista scientifico è possibile, anche se tali dispositivi appartengono ancora all’ambito della ricerca e non all’elettronica di consumo ordinaria.
Un fenomeno simile è a volte osservabile su scala ridotta. Una forte scarica ai bordi appuntiti di metalli o di linee ad alta tensione può anch’essa generare una corona luminosa — nelle esposizioni lunghe si vede attorno ai conduttori una tenue luminescenza. La foresta durante un temporale vive qualcosa di analogo, ma su scala enormemente più vasta e diffusa.
Cosa significa per la natura e per gli esseri umani
La ricerca pubblicata sulla rivista Geophysical Research Letters non è solo una curiosità sulla “misteriosa luminescenza” degli alberi. Dimostra che i temporali influenzano l’ecosistema in modi molto più sottili di quanto faccia un singolo fulmine che colpisce un tronco.
Molti processi atmosferici — dalla formazione dell’ozono alla creazione di aerosol — dipendono dalle reazioni che avvengono nel sottile strato d’aria immediatamente sopra la superficie della foresta. La serie di micro-scariche può alterare la chimica locale, influenzando indirettamente la qualità dell’aria o il modo in cui le piante scambiano gas con l’ambiente circostante. I ricercatori della Pennsylvania aprono così un nuovo capitolo nella comprensione del rapporto tra atmosfera e vegetazione.
Dal punto di vista umano emerge anche la questione delle infrastrutture. Le costruzioni alte — tralicci, linee elettriche, turbine eoliche — possono anch’esse subire fenomeni coronali simili. Comprendere ciò che accade sopra le chiome degli alberi aiuta a progettare meglio le installazioni esposte a campi elettrici estremi. Non è escluso che le scoperte nate dalla caccia ai temporali possano tornare utili anche nella protezione dell’elettronica sensibile o nella previsione dei rischi legati ai cambiamenti climatici.
