Conduzione elettrica nell'atmosfera e nei gas ultrararefatti

Conducibilità dell'aria e ionizzazione

L’aria, pur essendo un gas a pressione e a temperatura normali, presenta, anche se asciutta, una debole conducibilità dovuta a tracce di sostanze radioattive, a raggi ultravioletti e soprattutto a raggi cosmici, cioè a particelle fortemente elettrizzate provenienti dagli spazi interplanetari. Se poi è umida, la conducibilità aumenta grandemente per la presenza degli ioni in cui si scompongono le molecole del vapor d’acqua.

Differenze di potenziale atmosferiche

La ionizzazione non è però uniforme in tutta la atmosfera terrestre. Difatti il grado di umidità e delle radiazioni varia da punto a punto anche relativamente vicini.

Soprattutto nelle nubi si ha una forte formazione di ioni, per cui tra un punto e l’altro dell’atmosfera, tra nube e nube, tra nubi e terra si manifestano delle differenze di potenziale che possono assumere valori anche di milioni di volt.

Che cos'è la scarica elettrica e i fulmini?

Quando questa differenza di potenziale arriva al valore della tensione d’innesco si ha un passaggio violento di cariche elettriche attraverso l’aria, avviene cioè la scarica luminescente (fulmine), accompagnata dal caratteristico tuono. Il fenomeno verrà meglio compreso quando verranno studiati i campi elettrici. Conduzione elettrica nei gas ultrararefatti
Un gas si dice ultrararefatto quando la sua pressione è inferiore a 4.IO13 molecole per centimetro. cubo (inizio del vuoto molecolare).

Via via che la pressione diminuisce, le molecole contenute in ogni unità di volume, si fanno sempre più rade, per cui il percorso libero che ciascuna può compiere prima di scontrarsi con un’altra, diventa enorme e minori sono le probabilità di urto.

A partire da un certo grado di rarefazione si può quindi ritenere che le molecole non possono più urtarsi. Di conseguenza non c’è più possibilità di ionizzazione nè spontanea nè forzata, come se nel recipiente, che contiene gas ultrarefatto, vi fosse il vuoto assoluto e cioè l’essenza assoluta di molecole, anche se in realtà vi è ancora un’esigua quantità di gas, che determina il cosiddetto vuoto spinto o vuoto molecolare.

Pertanto, se agli elettrodi posti agli estremi di un'ampolla a vuoto spinto e cioè contenente un gas ultrararefatto, si applica una d.d.p. che non superi un determinato valore, non c'è passaggio di corrente.

Si conclude che in un gas ultrararefatto non è possibile ottenere la conduzione elettrica, almeno con i mezzi e con i modi visti finora e cioè per effetto della ionizzazione spontanea, oppure provocata, delle molecole e degli atomi.

Emissione elettronica nel vuoto spinto

È possibile però produrre nell’ampolla una certa quantità di elettroni liberi e cioè di ioni negativi, i quali sottoposti ad una d.d.p., si dirigono dall’elettrodo negativo all'elettrodo positivo, determinando una corrente elettronica attraverso il vuoto spinto. La produzione di questi elettroni si chiama « emissione elettronica ».