Nella Tab. 3 presentiamo la distribuzione delle distanze fra testimoni e BL. Si vede come la maggior parte delle osservazioni (60%) avvenga a distanza piuttosto ravvicinata, minore di 5 m. Tuttavia anche le osservazioni a grande distanza (>100 m) non sono trascurabili. Naturalmente più l'osservazione è ravvicinata più accurata sarà la stima dei parametri fisici dei BL. Sotto questo punto di vista è un bene che la maggior parte dei testimoni si trovi a poca distanza dal BL.

Nella Tab. 4 vediamo dove avvengono con maggior frequenza le osservazioni di BL. Notare come la parte predominante sia all'interno delle abitazioni, un fatto piuttosto interessante e probabilmente correlato alla presenza massiccia di conduttori all'interno delle case moderne. Sarebbe interessante avere dati su quello che succedeva in tempi più arcaici.

La frequenza di osservazione di un BL dipende dal clima locale e dalle condizioni geografiche. Secondo i dati russi esiste una correlazione fra BL e fulmini, infatti i BL (nell'emisfero nord) si presentano più spesso in estate quando è più facile che si sviluppi un temporale. I dati giapponesi su questo aspetto dei BL sono alquanto diversi. Si confrontino a questo proposito le Tab. 5 e 6.

Secondo i russi i BL appaiono per il 77% durante (o vicino) ad un temporale, contro il misero 2.5% dei giapponesi. Non si conosce il motivo di questa discrepanza fra le due serie di dati. Può darsi che sia la percentuale di umidità dell'aria a giocare un ruolo importante. In estate il tasso di umidità delle isole giapponesi può raggiungere l'80% anche con cielo sereno, mentre per il continente questi tassi vengono raggiunti solo durante i temporali [15]. Tuttavia non può essere una maggiore umidità la sola causa scatenate del BL. In caso di cielo sereno dove può essere la sorgente di energia dei BL? È possibile che la corrente elettrica fra la superficie terrestre e la ionosfera giochi un suo ruolo. Va osservato che tutti gli altri parametri dei BL giapponesi sono uguali a quelli continentali, compresa la distribuzione annuale dei BL data dalla Tab. 11.

Nelle tabelle precedenti abbiamo visto in che condizioni avviene l'osservazione di un BL. In quelle che seguono esponiamo i dati sui "parametri fisici" dei BL.

Cominciamo con il parametro di maggiore impatto visivo: i diametri dei BL. Il diametro è una quantità ben definita in oltre il 90% dei casi. Come si vede la distribuzione ha un picco in frequenza del 33% attorno ai 20-50 cm, mentre agli estremi la frequenza è dell'ordine del 2%. Praticamente il 90.3% dei BL presenta un diametro inferiore od uguale ai 50 cm. Questo non significa che non esistono BL di vari metri di diametro (che sono quelli di maggiore impatto visivo), significa solo che sono meno frequenti dei BL minori, probabilmente per una mera questione energetica.

E ora veniamo ad una tabella di dati molto importante: quella delle durate. Uno dei problemi che non è ancora stato risolto in modo soddisfacente è capire come i BL possano vivere tanto a lungo. Come vedremo più avanti una semplice sfera di plasma (ioni+elettroni) ha una vita troppo breve per poter essere un BL.

Esiste una correlazione fra il diametro e la durata di un BL. Questo fatto fu notato da Stakhanov nel 1985: all'aumentare del diametro del BL aumenta anche la sua vita media. Qui possiamo fare il primo confronto fra BL e bolidi. La distribuzione delle durate dei bolidi è riportata nella Tab. 8bis.

Confrontando le tabelle delle durate si vede subito come siano poco frequenti i bolidi con durata superiore ai 10 secondi; inoltre la distribuzione dei BL ha un picco attorno ai 2.5 secondi, mentre i bolidi hanno una distribuzione decrescente.

Ora vediamo la distribuzione dei colori. A differenza di un bolide, un BL di solito ha un colore ben definito: sono rari i BL che presentano colori multipli, per i bolidi invece succede in circa 1/3 dei casi (vedi Tab. 9bis).

Nella tabella successiva entriamo nel dettaglio delle forme geometriche. Il BL è un fenomeno energetico confinato, capire come ciò sia possibile sarebbe fondamentale per penetrare i segreti di queste affascinanti sfere di luce. Abbiamo detto che la forma sferica è prevalente e ciò è verissimo, tuttavia circa il 9% dei BL mostra altre forme. Tra queste quella ellittica è la dominante. Tutte le altre forme sono state raccolte in un'unica voce. Qui non sono possibili paralleli con i bolidi.

Di solito i BL mantengono inalterata la loro forma durante tutta l'apparizione, tuttavia nel 6% dei casi si sono registrate variazioni di forma. Risulta ovvio lo sconcerto dei testimoni che si trovano di fronte a queste "performance" dei BL. Va detto inoltre che nell'11% dei casi i BL si presentano circondati da una membrana trasparente, nel 6% dei casi hanno una coda, mentre nel 7% sono visibili punti di luce e filamenti in movimento all'interno del BL.

Non ci resta che vedere le tabelle della distribuzione temporale dei BL, sia annuale che giornaliera. Va precisato che i dati sono validi per il solo emisfero boreale. Dalla Tab. 11 si vede come i BL abbiano la massima frequenza di apparizione durante il mese di luglio mentre siano quasi inesistenti in inverno. È ragionevole pensare che questo comportamento sia collegato alla maggiore attività elettrica dell'emisfero nord durante l'estate.

Sarebbe bello avere a disposizione anche i dati per l'emisfero australe per vedere se questo andamento si capovolge. Nell'emisfero sud i BL dovrebbero avere un picco di frequenza attorno al mese di gennaio. Nel caso della distribuzione annuale i dati per i bolidi sono quelli del SEAN (Scientifica Event Alert Network, Smithsonian Institution) e si riferiscono agli eventi più brillanti della magnitudine -8 registrati nel periodo 1972-86.

Si noti come le due distribuzioni annuali differiscano profondamente. Oltre all'esistenza del picco di agosto (a causa dello sciame delle Perseidi) è ben evidente il picco di ottobre-aprile che contiene sciami importanti come quelli delle Leonidi, Geminidi e Quadrantidi. Inoltre è ben noto che nel periodo marzo-aprile si ha un non usuale numero di bolidi non associato a nessuno sciame. Questi bolidi sono di origine asteroidale e danno luogo a meteore brillantissime.

Vediamo la distribuzione oraria giornaliera dei BL.

Notare come la maggioranza dei BL, contrariamente a quanto si possa pensare, sia ben visibile durante le ore diurne, in particolare del primo pomeriggio. Ci si potrebbe chiedere che importanza possa avere studiare in quali ore del giorno i BL appaiano con maggiore frequenza. La risposta è che è molto importante per poter fare eventuali collegamenti con altri fenomeni periodici e cercare di penetrare la fisica dei BL. Ad esempio è ben noto (vedi R.P. Feynmann, La fisica di Feynmann, Vol. 2-1, pp. 5-9, Masson 1988) che la corrente elettrica per unità di superficie sul terreno fra suolo e ionosfera è massima (in tutto il mondo) alle ore 19 di Greenwich e minima alle 4. La stessa cosa succede per il numero di temporali nel mondo. Nessuno sa perché debba essere così. C'è un qualche collegamento con la periodicità giornaliera dei BL? Considerato che i dati sono russi e che il fuso orario medio del paese è di +6 ore il picco fra le 12 e le 15 locali avviene fra le 6 e le 9 di Greenwich, mentre il minimo fra le 3 e le 6 locali avviene fra le 21 e le 24. Sembra che non vi sia correlazione temporale, ma bisognerebbe avere a disposizione dati divisi per un'area geografica più piccola per esserne certi.

Le ultime due tabelle che esaminiamo riguardano l'origine e le modalità di sparizione dei BL. Notare come la maggioranza dei BL ami materializzarsi in prossimità di conduttori elettrici e preferisca sparire tramite un'esplosione.

La Tab. 13 è interessante perché ci fa vedere che i BL, a dispetto del loro nome, non sono esclusivamente associati ai normali fulmini. Questo è vero solo in parte. Il BL è un fenomeno molto più complesso del normale fulmine a scarica e probabilmente sono solo cugini.

L'esplosione del BL è accompagnata dal rilascio di energia sotto forma di onde acustiche, in modo analogo a quello che si verifica nel fulmine quando udiamo il tuono. Il tuono è causato dalla cessione di una grande quantità di energia in breve tempo all'aria circostante che espandendosi genera le onde acustiche che percepiamo come "tuono". Cosa generi questa fase del BL e perché certe volte non si verifichi non è chiaro.

Del tutto diverse le modalità di sparizione dei bolidi riportate nella Tab. 14bis.

Per i bolidi al posto del termine "esplosione" si è utilizzato il termine "flare" che indica uno o più brusche variazioni di luminosità della meteora prima di sparire. Si noti come i bolidi preferiscano una estinzione tranquilla alla esplosione.

Ci sono due modi in cui si può lavorare sui BL. Il primo modo è la raccolta di testimonianze e fotografie, il secondo consiste nell'elaborare teorie e nel condurre esperimenti di laboratorio. Abbiamo visto i risultati del primo filone di ricerca, ora vedremo i risultati del secondo. Cominciamo con l'esaminare brevemente alcune delle teorie proposte per spiegare i BL. Va sottolineato che non esiste una teoria "definitiva" sui BL. Il BL è oggetto di intenso studio perché sono ancora numerosi i problemi aperti. Ad alcuni problemi abbiamo già accennato prima, comunque ecco la lista dei principali:

• struttura e sostanza di cui sono composti i BL;
• tipo di energia che li alimenta;
• processi chimici;
• processi termici;
• processi di dinamica dei gas;
• processi elettrici;
• processi radiativi.

In particolare un punto che non è ancora ben chiaro è se la sorgente di energia sia interna oppure esterna al BL. Se si assume che i BL abbiano una sorgente di energia interna allora non possono essere composti da semplice plasma. Infatti, a meno che il plasma non riceva energia dall'esterno, il tempo di vita è molto breve e dell'ordine di 0.001 secondi a causa della veloce ricombinazione delle particelle, ioni ed elettroni [1], [12]. Una alternativa per allungare la vita media consiste nell'assumere che nei BL non ci siano elettroni liberi in grado di ricombinarsi velocemente. Considerando che circa la metà dei BL compaiono in ambienti chiusi è ragionevole assumere che almeno per la metà dei BL la sorgente di energia sia interna. Esaminiamo brevemente le teorie più note.

Teoria elettromagnetica: P.L. Kapitza , 1955
Kapitza (premio Nobel per la fisica nel 1978) assunse che la lunga vita dei BL fosse dovuta alla presenza di una fonte di energia esterna e suggerì che potesse trattarsi di onde elettromagnetiche stazionarie fra nubi e suolo originate dai temporali. Supponiamo che questo sistema di onde esista e vediamo cosa può succedere. Le regioni dove le onde hanno un minimo di intensità (interferenza distruttiva) sono dette nodi, mentre quelle dove l'intensità è massima (interferenza costruttiva) sono dette antinodi. Negli antinodi l'onda elettromagnetica può essere così intensa da separare gli elettroni dagli atomi e molecole dell'atmosfera, producendo una piccola regione ionizzata (plasma). Un plasma può assorbire onde elettromagnetiche di frequenza opportuna aumentando l'energia cinetica delle cariche e provocando ulteriore ionizzazione dell'aria. Da questo processo a cascata nasce il BL che emette radiazione grazie al processo di ricombinazione ioni-elettroni. Il BL continua ad esistere fino a quando persiste il sistema di onde stazionarie che lo rifornisce di energia dall'esterno. In questa teoria il diametro del BL è pari a 0.275 l [9], dove l è la lunghezza d'onda della radiazione che alimenta il BL. Lavori successivi a quello di Kapitza hanno mostrato che il BL si forma negli antinodi per poi migrare in prossimità dei nodi dove tende a rimanere. Il moto erratico dei BL in questa teoria è dovuto alla variazione della configurazione del sistema di onde stazionarie, la capacità dei BL di passare dove esistono porte, finestre e caminetti è dovuto al fatto che questi costituirebbero delle "guide d'onda" per la radiazione, mentre i Bead Lightning sono dovuti alla formazione di BL in antinodi adiacenti. Il problema di questa teoria è che per formare BL di circa 30 cm di diametro l deve essere circa 1 m, quindi con una frequenza n ~ 300 Mhz (UHF). Purtroppo durante i temporali non viene prodotta radiazione di questa frequenza. Infatti le bande di comunicazione attorno a questa frequenza sono usate dagli aerei e non registrano disturbi di rilievo durante i temporali. Un altro problema è giustificare un BL altamente energetico come quello del Daily Mail [12] o quello di Khabarovsk; inoltre non si giustifica la carica elettrica posseduta dai BL. Comunque esperimenti di laboratorio hanno dimostrato che sistemi di microonde stazionarie possono dare effettivamente luogo a "sfere luminescenti".

Teoria dei microtemporali: E.L. Hill, 1960
Per evitare gli inconvenienti della veloce ricombinazione del plasma Hill suggerì che il fulmine che precede il BL produca una separazione delle cariche negative (elettroni) e positive (ioni) che vengono catturate e trasportate da polveri e aerosol atmosferici. In questo modo le cariche non si ricombinano così velocemente come nel caso in cui ci siano elettroni liberi perché la velocità di diffusione diminuisce all'aumentare della massa delle particelle. Nel modello di Hill regioni di carica opposta sono separate le une dalle altre fino a quando non scoccano fulmini da una regione all'altra. Questi "fulmini in miniatura" danno al BL un aspetto più o meno uniforme, ma tutto il BL sarebbe un complesso di temporali su piccola scala. Questo potrebbe spiegare certe osservazioni di BL "strutturati" con punti di luce e filamenti in movimento. Il modello di Hill può giustificare i BL energetici ma non è ben chiaro il meccanismo della separazione delle cariche [12].

Teoria nucleare: M.D. Altschuler, 1970
In questa teoria si ipotizza che la sorgente di energia dei BL sia di origine nucleare. Durante un temporale i fulmini a scintilla possono dissociare la molecola d'acqua e i protoni che ne risultano possono dare luogo a reazioni nucleari con O2 e N2. Questo spiegherebbe la vita relativamente lunga dei BL. Tuttavia ci sono difficoltà. Prima di tutto il problema del confinamento di protoni e molecole atmosferiche e in secondo luogo la mancata osservazione di isotopi radioattivi dopo la sparizione del BL. Inoltre nessun testimone "ravvicinato" ha mai subito danni da particelle ionizzanti [21], [27].

Teoria dei bosoni: G.C. Dijkhuis, 1980
Dijkhuis suppone che venga creata una regione di plasma nell'atmosfera per mezzo di una corrente elettrica ad impulsi. Nello stato di plasma gli elettroni formano delle coppie di Cooper come nei superconduttori e se sono sufficientemente legati fra di loro danno luogo ad uno stato stazionario del plasma: il BL [18].

Teoria dell'effetto maser: P.H. Handel, 1985
Handel assume l'esistenza di un "effetto maser" nell'atmosfera da parte dei livelli rotazionali di H2O. La radiazione maser può essere concentrata in piccole regioni di spazio dando luogo al BL.

Teoria dei monopoli di Dirac: V.K. Korshunov, 1990
Nella sua teoria Korshunov suppone l'esistenza dei "monopoli di Dirac" e dimostra che questi possono dare origine ai BL. Un monopolo di Dirac è una particella dotata di carica magnetica: fu introdotto dal fisico P.A.M. Dirac nel 1931. Il monopolo è l'analogo magnetico delle cariche elettriche della fisica classica. La meccanica quantistica ordinaria non richiede l'esistenza dei monopoli, può solo predire che, se esistono, allora sono quantizzati. I monopoli sono una predizione delle teorie di grande unificazione (GUT) della fisica delle particelle. Va notato che fino ad ora nessuno ha mai osservato un monopolo di Dirac.

Teoria dell'aerogel: B.M. Smirnov, 1977, 1987, 1993
Smirnov suppone che in una data regione dell'atmosfera fra nube e suolo fluisca una corrente elettrica generata da un campo elettrico esterno. L'aria può essere ionizzata e le cariche elettriche separate. Se nel plasma unipolare così formato si trovano delle particelle di aerosol atmosferico (in genere molto abbondanti in prossimità del suolo) le cariche possono venire catturate dalle particelle che possono disporsi a formare un "cluster frattale" molto poroso noto come "aerogel" [31]. Le dimensioni delle particelle che formano l'aerogel sono dell'ordine di 1÷10 nm e visto che il BL cresce in un plasma unipolare sarà dotato di una carica elettrica. Pur essendo porosa la struttura è rigida e le reazioni chimiche all'interno del BL hanno luogo ad una velocità minore rispetto ad una sfera di plasma puro. Si spiega così la vita media relativamente lunga dei BL anche in assenza di alimentazione dall'esterno. Notare che la presenza dell'aerogel condiziona solo il modo in cui l'energia viene distribuita all'interno del BL, niente impedisce che il BL possa essere alimentato sia da un campo esterno che da una corrente elettrica. Non è il caso di addentrarsi nei dettagli della teoria di Smirnov: ai lettori interessati raccomandiamo vivamente di leggersi i suoi lavori sui BL [1], [2], [3], [7].

Durante i 160 anni di studio sui BL sono stati numerosi i tentativi di riprodurli in laboratorio. Lo scopo degli esperimenti è quello di verificare e dimostrare le ipotesi sulla natura dei BL, abbiamo visto prima infatti come sia ricco il "parco" delle teorie possibili. Alcuni degli esperimenti hanno avuto successo nel riprodurre "BL-like" del diametro di qualche cm. Ovvio che bisogna accontentarsi di lavorare su queste dimensioni ridotte: BL di dieci metri di diametro sarebbero difficili da riprodurre nei normali laboratori di fisica senza correre dei seri rischi per l'incolumità personale. Usiamo il termine "BL-like" perché non è ben chiaro se i BL prodotti in laboratorio siano identici a quelli che si trovano in natura.

La prima sperimentazione sistematica sui BL fu fatta da Tesla alla fine del diciottesimo secolo, altri esperimenti furono condotti da Babat nel 1942. Tuttavia il primo a produrre BL-like a pressione atmosferica in laboratorio fu Kapitza negli anni '60. Kapitza utilizzò un campo di microonde stazionario come sorgente di energia esterna per poter verificare la propria teoria sui BL che abbiamo già avuto modo di esporre.

Negli anni '70 Andrianov e Sinitzyn proposero che i BL nascessero dal materiale fatto evaporare dai fulmini che colpiscono il suolo e condussero esperimenti in tal senso, riuscendo però a creare sfere di plasma dalla vita troppo breve. Gli esperimenti più interessanti sono dovuti a Barry che li condusse negli anni '70. Barry riuscì a riprodurre BL-like applicando una tensione elevata a due elettrodi formati da due fili e posti in un'atmosfera standard con piccole percentuali di idrocarburi. In questo modo riuscì ad ottenere BL-like di qualche cm di diametro, vita media di qualche secondo e moto casuale.

Attualmente gli esperimenti di Barry sono stati ripresi dai giapponesi [5], [6] che hanno ottenuto BL-like con vita media più lunga aggiungendo delle fibre di cotone all'interno della miscela. Anche gli esperimenti di Tesla sono stati ripresi da Corum & Corum nel 1989 e i risultati sono incoraggianti: sono stati ottenuti BL-like con diametro che va da pochi mm a diversi cm e con vita media compresa fra 0.5 e diversi secondi. I colori vanno dal bianco al rosso.

Come si vede la strada per capire i BL sia dal punto di vista teorico che sperimentale è ancora lunga.

Il primo a studiare seriamente i BL fu F. Arago (1786-1853), astronomo francese e direttore dell'osservatorio di Parigi a partire dal 1830. Arago scrisse un libro dal titolo Temporali e Fulmini in cui si parla anche di BL. Già nel 1753 Richmann riuscì (involontariamente) a riprodurre in laboratorio un BL-like: una sfera di luce che ricordava molto i BL in natura, probabilmente il primo BL "artificiale" della storia. Anche M. Faraday si occupò di BL, rifiutando la teoria che li interpretava come una semplice scarica elettrica. Per Lord Kelvin invece i BL erano invece pure illusioni ottiche. C'è da osservare che l'ultimo lavoro in italiano sui BL fu pubblicato nel 1919 da I. Galli, mentre l'ultimo articolo (in inglese) di ricercatori italiani (Brovetto e Maxia) è del 1982 ed è stato pubblicato sul Journal of Atmospheric and Terrestrial Physics.

Termina qui questo breve viaggio nel mondo dei BL, fenomeno fisico a lungo e ingiustamente trascurato che ora si sta prendendo la sua rivincita. Il problema principale nello studio dei BL (come diceva già il fisico P. Davies nel 1976, [20]) è fare in modo che le testimonianze arrivino "integre" agli scienziati. Come il lettore avrà già capito le apparizioni dei BL possono essere di forte impatto emotivo per l'osservatore occasionale che, di solito, non sa della loro esistenza. In queste condizioni e tenendo conto dell'irrazionalità dilagante di questo scorcio del XX secolo (sic!), ci vuole molto poco a cadere vittima di "paranoie ufologiche" così ben alimentate dalla stampa/TV spazzatura. Questo condizionamento mentale sul testimone (e anche sui potenziali testimoni) è ovviamente dannoso. Alla luce di quanto detto si capisce come la raccolta dei dati sia ostacolata da almeno tre fattori:

1. Disinformazione di massa da parte di stampa e TV: vale a dire sensazionalismo ad ogni costo. Cosa costerebbe ripetere ogni tanto, durante le previsioni del tempo, degli "avvisi" riguardo a questi fenomeni?
2. Attività di disturbo da parte di associazioni private (ufologi & Co): il troppo entusiasmo e la mancanza di metodo è nocivo per la raccolta dei dati.
3. Censura da parte delle autorità politiche e militari.

Dopo avere letto un articolo sui BL di solito viene il desiderio di vederne uno. Abbiamo visto che le occasioni migliori si hanno durante i temporali di luglio. Se pensate di avere osservato un BL fatemi avere una descrizione dell'evento, in particolare per quanto riguarda gli effetti fisici sull'ambiente circostante.

Note