In natura vi sono manifestazioni che appaiono sorprendenti, per essere tanto rare da non rientrare nella nostra diretta esperienza di vita e nelle nostre conoscenze. Ne è un esempio il transitorio ritiro delle acque costiere poco prima dell’arrivo della cresta d’onda di un maremoto. Il violento maremoto delle Filippine, verificatosi il 26 dicembre 2004, può aver attratto la nostra attenzione su questa particolare caratteristica dei maremoti, corrispondente all’arrivo sulla linea costiera della parte più depressa dell’ampia linea d’onda, generata dall’energia sismica. 

Nel campo della biologia può invece stupirci il Protopterus, un pesce polmonato, appartenente all’ordine dei Dipnoi, che vive nei fiumi dell’Etiopia. Esso è in grado di ossigenare il suo sangue indifferentemente in acqua e in aria, essendo dotato di branchie e di un polmone. Ma la sorpresa che ci riserva questo pesce preistorico è ben altra: quando il fiume si disseca, il Protopterus si ritira in un cunicolo scavato nel fango e si rinchiude in un involucro ovoidale di fango e di muco, aperto in corrispondenza delle sue labbra. In queste condizioni è in grado di sopravvivere per molti mesi, rallentando il metabolismo e respirando aria con il polmone tramite il pertugio del suo involucro.

A questo punto, presa coscienza di simili straordinarie manifestazioni della natura, potremmo ancora non finire di stupirci per molti altri fatti, per esempio per un pericoloso globo luminoso, che in una giornata di bel tempo uscisse dalla terra davanti a noi; evenienza davvero possibile, anche se solo nel corso o poco prima di un violento evento sismico. Ne prese coscienza in modo drammatico un pastore, di cognome Mussari, che nei pressi di Cosenza la sera dell’8 marzo 1832 nel corso di una forte scossa sismica (magnitudo 6,5) vide venirgli incontro quattro globi infuocati, dei quali uno colpì la sua cavalla, uccidendola (1). Egli svenne per lo spavento o più probabilmente per essere stato in qualche modo coinvolto fisicamente nell’incidente; infatti, ritornò allo stato di piena coscienza molte ore dopo l’incidente. La prolungata perdita di coscienza dello sfortunato pastore ricorda un possibile effetto dei fulmini su persone che sopravvivono alla scarica. Purtroppo non abbiamo notizie dei rilievi sull’animale deceduto. Al fine di escludere che l’incidente sia stato determinato da fulmini originanti dalle nubi, è interessante la testimonianza di Giovanni Pagano, inviato del Regno delle Due Sicilie, che ho trovato citata in un recente articolo (8):

“Nell’ottava luce di Marzo del 1832 nessun segno di prossima catastrofe sulla Catanzarese regione si osservava. Placido, e sereno, il cielo, cheto l’aere, indocilito e terso il mare, spensierati i Calabresi ed alle consuete blandizie o uffici della vita intesi… quieti e tranquilli, tutti gli elementi adunque erano in pace.

Molti altri testimoni hanno fornito informazioni sui fenomeni luminosi globulari in corso di terremoto. Vediamo alcune loro caratteristiche.

I globi luminosi che originano dalla terra o dal mare possono manifestarsi poco prima o durante il terremoto; hanno dimensioni variabili, più comunemente comprese tra alcuni centimetri e alcune decine di centimetri; alcuni scompaiono silenziosamente, affievolendosi, altri con un sibilo, altri con una detonazione e occasionalmente producono seri danni, uccidendo una persona o un animale, incendiando un albero o producendo un foro in una muratura. La loro traiettoria è lineare, ma occasionalmente sono stati visti zigzagare. Il loro colore è bianco o presenta variabili gradazioni dal giallo al rosso. Occasionalmente la loro scomparsa è seguita dalla percezione di un odore di zolfo o di ozono nell’aria circostante. Non vi è una correlazione con le condizioni metereologiche e la temperatura è più frequentemente di tipo estivo.

Globi luminosi di modeste dimensioni sono stati visti formarsi improvvisamente anche nell’aria all’interno delle abitazioni; possono scomparire contro un muro, dando l’impressione di attraversarlo, oppure attraversare veramente un vetro.

A questo punto, prima di concentrarci sui fenomeni luminosi globulari connessi all’energia sismica, è opportuno conoscere quelle più comuni manifestazioni luminose globulari che hanno un’origine più banale. Ne elenco le più comuni:

– fuochi di Sant’Elmo: sostenuti dall’emissione di fotoni da ossigeno ionizzato, appaiono in forma di persistenti bagliori bianco-bluastri e sono caratteristicamente immobili sopra estremità appuntite (pali, pennoni, campanili, antenne, rami, ecc.);

– fenomeni elettrici su linee di alta tensione;

– meteoriti;

– velivoli luminosi: per es. lanterne cinesi volanti, mongolfiere, droni dotati di illuminazione;

– oggetti avvolti da plasma prodotto dall’attrito con l’aria per l’alta velocità, quali missili e capsule spaziali in rientro sulla Terra;

– allucinazioni.

Fenomeni luminosi puntiformi notturni possono essere dovuti a:

– attrito tra pale di un elicottero in rotazione e granelli di sabbia;

– insetti luminescenti.

Piccoli globi luminosi sono anche le particelle incandescenti che si staccano in fase di saldatura a caldo, cadendo e rotolando sul pavimento.

Nel corso di un sisma si deve considerare la possibilità di fenomeni elettrici su linee di alta tensione e di incendi, che, visti in lontananza, possono indurre nell’errore di una manifestazione luminosa sismica. Ma è certo che i globi luminosi sismici sono un fenomeno reale, correlato all’energia sismica interagente dapprima con la litosfera e successivamente con i gas atmosferici. I globi sono una manifestazione molto particolare della più ampia famiglia delle luci sismiche, che comprendono colonne luminose, fiamme, fiammelle, scintille, vapori o nebbie luminose, luci diffuse nell’atmosfera, fulmini, lampi e bagliori.

Per mia fortuna, vivo in una delle aree italiane a minor rischio sismico, ma ho un vivido ricordo della violenta e lunga scossa del 6 maggio 1976 (magnitudo 6,4), originatasi presso Gemona, in Friuli, e propagatasi fino alle tranquille terre veneziane. La scossa si verificò all’incirca alle ore 21.00, un’ora abbastanza crepuscolare da poter cogliere bene i fenomeni luminosi. Una mia parente, che in quel momento si trovava a Udine, mi disse di aver visto intensi bagliori e lampi nel cielo durante la scossa, e così pure vide bagliori all’orizzonte, molto lontani, un mio conoscente che si trovava nei pressi di Castelfranco Veneto. In Internet si possono trovare altre testimonianze sui fenomeni luminosi correlati al terremoto del Friuli, quali “un cielo particolarmente rosso” e, riportata dal diario di una giovane di dodici anni, abitante a Vas di Lauco, la seguente frase “Mi trovavo nel prato quando è venuta la scossa grande: io sono fuggita. Quando ero lontano dalla mia casa vidi nei burroni tutto un fuoco e in quel momento presi una paura tremenda. Però quella paura mi passò presto”. Sarebbe interessante chiarire questa testimonianza, poiché l’affermare che “la paura passò presto” sembra escludere che la giovane fosse di fronte a un incendio nei sottostanti pendii.

Per chi avesse interesse a leggere un compendio sulle luci sismiche, basato su antiche testimonianze, raccolte dai sismologi Galli e Mercalli, consiglio “Introduzione alle luci sismiche” di Massimo Silvestri, scaricabile da Internet. Vi sono anche numerosi filmati in Youtube sulle luci sismiche e sui globi luminosi, ma l’attendibilità della documentazione è il più delle volte dubbia, in particolare per quanto concerne i globi luminosi, che possono consistere in luci artificiali appartenenti a velivoli o in fenomeni elettrici sulle linee di alta tensione, peraltro piuttosto suggestivi.

In questo articolo riporto la descrizione di un esperimento effettuato nel 2006 da un gruppo di ricerca della facoltà di Ingegneria di Tel Aviv. E’ un interessante contributo scientifico alla ricerca sull’origine dei globi luminosi, anche se purtroppo non si può dimostrare la corrispondenza dei globi generati in laboratorio con quelli generati dall’energia sismica, essendo questi fenomeni naturali troppo imprevedibili e fugaci nel contesto di un evento pure fugace e imprevedibile, qual è un terremoto. Avere la possibilità di studiare con adeguata strumentazione un globo luminoso naturale è dunque sostanzialmente impossibile e questo è il motivo che impedisce di chiarirne con certezza i processi chimico-fisici che lo generano. Comunque, è perlomeno plausibile che la formazione di molti, se non di tutti i globi luminosi sismici, originanti dall’acqua o dalla terra, necessiti in primo luogo di un passaggio dallo stato solido o liquido a stato plasmatico di elementi, quali acqua, silice, basalto, in conseguenza di un forte innalzamento della temperatura sostenuto dall’energia sismica, quando essa assume determinate frequenze.

Per tentare di comprendere questo fenomeno può essere utile considerare l’esperimento descritto dagli ingegneri Vladimir Dikhtyar ed Eli Jerby (2). In questo caso l’apparecchiatura per la generazione di un globo luminoso consiste in un recipiente rettangolare contenente sul fondo un substrato, quale silicone, vetro, germanio, alluminio o basalto in lamine o in ammassi di piccole particelle. Il recipiente consente di incanalare lungo il suo maggior asse micro-onde non coerenti, ovvero di varia frequenza, generate da un Magnetron (2,45 GHz; 0,6 kW). Ricordiamo che lo stesso principio di funzionamento di un Magnetron si trova nei generatori inseriti nei fornelli a micro-onde e nelle apparecchiature radar. Alla parete superiore del recipiente è fissata una speciale antenna, scorrevole verticalmente, in grado di captare le micro-onde e di convogliarle alla sua estremità libera, pescante nel recipiente. Nella prima fase dell’esperimento l’estremità dell’antenna poggia sul substrato e vi concentra le micro-onde nella piccola area di contatto (3 mm di diametro), surriscaldandolo. Ottenuta la fusione focale del substrato, l’antenna è ritirata. In corrispondenza dell’area di fusione si osserva allora l’eiezione di una colonna luminosa, che si dirige verticalmente in alto; la colonna si stacca dalla base e si ritira in forma di globo incandescente, di colore arancione, la cui temperatura può raggiungere in superficie 1700 gradi Celsius. Questo globo resta sospeso in aria, vibrando elasticamente; è in grado di rimbalzare sulle pareti del recipiente, di lasciare l’impronta di una bruciatura su un lamina di Teflon e di rompere per contatto una lamina di vetro per effetto del calore. Altre sue caratteristiche sono di restare stabile solo se la sorgente di micro-onde resta accesa, di essere attratto verso la sorgente di micro-onde e di “nutrirsi” dell’energia fornita dalle micro-onde. Il suo diametro è di circa 3 cm, la sua vita è di circa 4 centisecondi e la sua velocità è di 30 centimetri al secondo.

Il substrato per la produzione di globi di plasma può essere anche l’aria, utilizzando con appositi dispositivi energia elettrica, elettro-magnetica o radio-onde ad alta frequenza (3). L’esperimento qui descritto fornisce in modo più specifico una base razionale per iniziare a orientarsi sulla comprensione della genesi di quel tipo di globi luminosi che si manifestano in occasione dei terremoti, supportando l’ipotesi che essi derivino dall’interazione tra determinate forme di energia e determinati materiali della litosfera. Si deve comunque evidenziare che i globi naturali presentano importanti differenze rispetto a quelli sperimentali: raggiungono dimensioni maggiori, hanno una vita nell’ordine dei secondi e si muovono più velocemente. Inoltre, un importante aspetto da chiarire è la posizione litosferica dei substrati utili per la genesi dei globi sismici.

E’ noto che un globo luminoso può essere generato anche da un fulmine che colpisce la terra; l’osservazione di questo fenomeno con uno spettrofotometro è stato possibile in una sola occasione (4). L’analisi spettroscopica ha evidenziato elementi del suolo all’interno del globo, supportando la teoria di Abrahamson e Dennis, che per primi ipotizzarono il concorso di elementi presenti sul suolo nella composizione e nei processi fotogenici di queste rare entità, che possono manifestarsi dopo un colpo di fulmine (5). Piccoli globi luminosi possono essere prodotti anche in laboratorio con archi voltaici indirizzati su un wafer di silicio (6). Anche in questo caso è facilmente dimostrabile il contributo delle particelle di silicio nella genesi dei globi. Tuttavia, è evidente che i globi luminosi prodotti nell’esperimento di Dikhtyar-Jerby (2) hanno importanti peculiarità; infatti, pur avendo probabilmente al loro interno minuscoli frammenti derivanti dal substrato, essi presentano l’affascinante caratteristica di raggiungere discrete dimensioni, di librarsi e di muoversi in aria, come i globi originanti dai fulmini. Varie loro caratteristiche sono analoghe a quelle delle macroparticelle plasmatiche, descritte in altri esperimenti (3, 7).

L’esperimento qui descritto orienta a pensare che anche i globi luminosi sismici siano costituiti da plasma. Inoltre, suggerisce che questa natura sia condivisa anche da un’altra forma di luce sismica, raramente osservabile: la colonna luminosa. Tuttavia, rimane tuttora non chiarita la precisa modalità della loro formazione. Queste manifestazioni potrebbero derivare da un flusso di plasma, formatosi in profondità con il contributo di ioni e di elettroni “strappati” alle rocce dall’energia sismica. La peculiarità dei globi luminosi sismici potrebbe essere correlata al tipo di frequenza d’onda dell’energia sismica interagente con i materiali del sottosuolo; all’elevata potenza dell’energia sismica, liberata al fratturarsi e al collidere delle rocce dopo la fase di forte compressione del sottosuolo; alla presenza di “imbuti” tra le rocce sotterranee, che potrebbero concentrare il flusso degli ioni e degli elettroni durante la salita in superficie; alla varietà di materiali solidi, liquidi o gassosi del sottosuolo, interagenti con l’energia sismica o con il plasma; alla presenza di determinati elementi sul suolo.

Bibliografia

  1. M. Silvestri. Introduzione alle luci sismiche. Itacomm.net.
  2. V. DDikhtyar, E. Jerby. Fireball ejection from a molten hot spot to air by localized microwaves. DOI: 10.1103/PhysRevLett.96.045002 (2006).
  3. H. Ofuruton, N. Kondo, M. Kamogawa e al. Experimental conditions for ball lightning creation by using air gap discharge embedded in a microwave field. J. Geophys. Res. 106, 12: 12367 – 69 (2001).
  4. Jianyong Cen, Ping Yuan, Simin Xue. Observation of the optical and spectral characteristics of ball lightning. Phis. Rev. Lett. 112, 035001 (2014).
  5. J Abrahamson, J. Denniss. Ball lightning caused by oxidation of nanoparticle network from normal lightning strikes on soil. Nature; London 403.6769 (Feb 3, 2000): 519-21.
  6. G. S. Paiva, C. Pavao, E. A. de Vasconcelos e al. Production of ball-lightning-like luminous balls by electrical discharges in silicon. Phys. Rev. Lett. 98, 048501 (2007).
  7. P. K. Shukla. A survey of dusty plasma physics. Phys. Plasmas 8, 1791 (2001).
  8. L. Pasqualini. La memoria storica come primo passo per la prevenzione sismica: il terremoto del 1832 in Calabria. In http://www.meteoweb.eu

Fonti iconografiche

Immagine tratta da “A social history of ball lightning” di Martin Shough: http://dailygrail.com/Essays/2014/10/Ball-Lightning-vs-UFOs