Durante un temporale comune, nelle cime degli alberi accade qualcosa che l’occhio umano non riesce a percepire
Un team americano di ricercatori sospettava da anni che i temporali trasformassero le foreste in uno spettacolo luminoso colossale e del tutto invisibile a occhio nudo. Per verificarlo, hanno convertito una vecchia Toyota in un laboratorio mobile e si sono messi a caccia di tempeste, riuscendo infine a documentare un fenomeno di cui fino ad allora si era solo teorizzato.
Il gruppo di studiosi della Pennsylvania State University studia da anni l’effetto dei campi elettrici sulle piante. Nelle loro ipotesi ricorreva l’idea di uno strano bagliore sopra la foresta durante i temporali, ma mancavano prove concrete sul campo. Tutto è cambiato quando hanno deciso di avventurarsi in una caccia notturna ai temporali.
La “tenda” luminosa sopra gli alberi che nessuno vede
In laboratorio, i ricercatori avevano già osservato che giovani alberelli collegati a generatori ad alto voltaggio emettevano una tenue luce blu pallida nello spettro ultravioletto. Si tratta di un effetto dell’altissima tensione e dell’ionizzazione dell’aria attorno alle foglie. Il problema è che questa radiazione è completamente invisibile all’occhio umano.
Per poter osservare questo fenomeno misterioso, i ricercatori hanno dovuto ricorrere a telecamere speciali per la registrazione della radiazione ultravioletta, rilevatori di luce estremamente sensibili e strumentazione meteorologica portatile. Tutto questo equipaggiamento è finito sul tetto di una vecchia Toyota Sienna, che è diventata la base operativa per la caccia ai temporali lungo un percorso dalla Carolina del Nord fino alla Pennsylvania.
Durante un temporale naturale, le chiome degli alberi emettono brevi lampi ultravioletti che letteralmente “retroilluminano” la foresta, ma in una banda dello spettro che l’essere umano non è in grado di percepire. Alle telecamere dotate di filtro UV, la foresta in quei momenti appare come uno strato pulsante e tremolante di bagliore azzurrognolo che fluttua sopra le cime. Ogni singolo lampo dura una frazione di secondo e rilascia nell’oscurità miliardi di fotoni.
Cosa succede esattamente agli alberi durante un temporale
Quando si avvicina un temporale, la maggior parte di noi guarda in su cercando i classici fulmini che squarciano il cielo. Eppure l’elevata umidità, i potenti 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 in quel momento come una gigantesca batteria. Caricate ad altissima tensione, proiettano il campo elettrico fino al suolo. Il tronco saturo d’acqua conduce questa carica verso l’alto. La tensione “sale” lentamente lungo l’albero fino a raggiungere le delicate strutture fogliari.
Quando la tensione raggiunge la chioma, ai margini delle foglie si generano piccole scariche — la cosiddetta corona — una serie di lampi ultraveloci nell’ultravioletto che saltano da una foglia all’altra. I ricercatori della Pennsylvania State University hanno documentato queste scariche coronali attraverso telecamere specializzate.
Per l’occhio umano, il paesaggio boschivo rimane una parete nera. Per la telecamera UV, invece, si trasforma in una superficie ipnotica e tremolante di punti luminosi, con singoli lampi che si muovono a cascata come fulmini in miniatura che scivolano sulla superficie della chioma.
L’attrezzatura utilizzata dai ricercatori nella Toyota modificata
Il team di ricerca ha deciso di abbandonare il laboratorio e di “cacciare” i temporali sul campo. La vecchia Toyota Sienna è stata dotata di un’ampia serie di strumenti:
- un pennone con una stazione meteorologica in miniatura 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 la registrazione della radiazione ultravioletta e dei lampi di luce molto rapidi
- sistema di alimentazione e registrazione dati resistente a vibrazioni e variazioni di temperatura
- generatori portatili per garantire il funzionamento continuo di tutti i dispositivi
- navigazione GPS per il monitoraggio del movimento dei fronti temporaleschi
- protezioni per l’elettronica sensibile
L’uscita sul campo non è stata logisticamente semplice. I ricercatori hanno dovuto monitorare le previsioni temporalesche, guidare di notte verso i fronti atmosferici e individuare luoghi dove alberi alti crescevano vicino alla strada. Quando il temporale si trovava abbastanza vicino, fermavano il veicolo e avviavano la registrazione.
Sugli schermi ha iniziato ad apparire ciò che speravano: piccoli lampi veloci che saltavano sulle foglie. La luce si muoveva a cascata. Senza lo strumento capace di catturare la radiazione ultravioletta, l’occhio umano avrebbe visto solo il profilo scuro degli alberi sullo sfondo del cielo illuminato dai fulmini comuni.
Il circuito elettrico globale della Terra e il ruolo degli alberi
Vale la pena inquadrare questa tempesta luminosa nelle chiome degli alberi in un fenomeno più ampio. La Terra è avvolta da qualcosa che assomiglia a un gigantesco circuito elettrico. In basso c’è la superficie del pianeta, in alto l’ionosfera, ovvero lo strato elettricamente carico dell’atmosfera che inizia decine di chilometri sopra le nostre teste.
Gli alberi fanno parte di questo sistema. La loro altezza, i tessuti umidi e la chioma sviluppata li rendono partecipanti attivi nel trasferimento di cariche tra il suolo e l’atmosfera. L’effetto collaterale è proprio la corona nella banda ultravioletta.
Nelle previsioni climatiche emerge un ulteriore aspetto: con l’aumento delle temperature cresce anche la frequenza dei temporali violenti. Ciò significa che le foreste in molte parti del mondo saranno esposte con maggiore frequenza a intensi campi elettrici e a serie di queste micro-scariche.
Lo spettacolo invisibile ha un costo per gli alberi
Sebbene la corona luminosa abbia un aspetto affascinante, per le piante stesse non è un fenomeno neutro. Il passaggio di cariche elettriche e le scariche localizzate ai margini delle foglie influenzano la chimica dell’aria immediatamente sopra le chiome. In prossimità delle foglie si formano particelle reattive capaci di modificare la composizione dei gas, inclusi ossidi di azoto e ozono.
L’esposizione prolungata a tali impulsi può inoltre indebolire i tessuti nelle parti più alte degli alberi. I ricercatori sospettano che una parte dei danni osservati nei rami più elevati — talvolta attribuiti soltanto a forti raffiche di vento — possa essere collegata proprio alle ripetute scariche coronali.
Le ricerche pubblicate sulla rivista Geophysical Research Letters non sono solo una curiosità sul misterioso bagliore degli alberi. Dimostrano che i temporali influenzano l’ecosistema in modo molto più sottile di un singolo fulmine che colpisce un tronco. Molti processi atmosferici dipendono dalle reazioni che avvengono nel sottile strato d’aria immediatamente sopra la superficie della foresta.
Cosa significa tutto questo per la natura e per gli esseri umani
Dal punto di vista umano emerge anche una questione infrastrutturale. Le strutture alte — tralicci, linee elettriche, turbine eoliche — possono anch’esse essere soggette a fenomeni coronali simili. Comprendere cosa accade sopra le chiome degli alberi aiuta a progettare meglio le installazioni esposte a campi elettrici estremi.
Numerosi processi nell’atmosfera — dalla formazione dell’ozono alla creazione di aerosol — dipendono dalle reazioni che si svolgono nel sottile strato d’aria direttamente sopra la foresta. Una serie di micro-scariche può modificare la chimica locale e influenzare indirettamente la qualità dell’aria o il modo in cui le piante scambiano gas con l’ambiente circostante.
I nuovi dati provenienti dagli Stati Uniti suggeriscono che la nostra idea del temporale come insieme di fulmini tra nube e suolo sia semplicistica. Gli alberi non sono semplici vittime passive dei fulmini: formano con le nuvole una rete elettrica attiva, e i lampi invisibili sopra le chiome diventano parte di una batteria planetaria più grande, alimentata dall’energia delle tempeste atmosferiche. Chissà cos’altro si svolge intorno a noi in altri spettri, di cui ancora non sappiamo nulla.
