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Ausgabe Nr. 01/2017 vom 02.01.2017, Fotos: Kenneth Libbrecht, Getty Images
Die sechsstrahlige Geometrie der Schneeflocke lässt sich mit der Gestalt des Wassermoleküls erklären.
Johannes Kepler beschrieb als erster die
Schneeflocke.
Schneeflöckchen, Weißröckchen
Schneeflocken sind Kunstwerke der Natur. Denn die luftigen Klümpchen bestehen aus Millionen von winzigen, völlig symmetrischen Kristallen. Ihre bezaubernde Gestalt hat uns Menschen schon seit jeher fasziniert.
Schneeflöckchen, Weißröckchen, wann kommst du geschneit? Du wohnst in den Wolken, dein Weg ist so weit“, singen Kinder, wenn es draußen nicht schneien will. Wenn dann Frau Holle endlich die Kristalle zur Erde rieseln lässt, werden sie gern aufgehoben und zu einem Schneeball geformt, als Schneemann in die Landschaft gestellt oder als feine Unterlage zum Schifahren benutzt.

Sogar der berühmte deutsche Naturforscher und Astronom Johannes Kepler (1571–1630) „spielte“ gerne mit der weißen Pracht. Beschrieb er doch als erster in einem Büchlein die perfekt in Sechsecken geformte Symmetrie der einzelnen Schneekristalle. Weshalb aber diese spezielle Form bei den Flöckchen auftritt, konnte sich Kepler trotz aller Mühe, die er darauf verwandte, nicht erklären. Heute hat die Wissenschaft dieses Rätsel freilich längst gelöst.

„Ihre sechsstrahlige Geometrie lässt sich mit der winkelförmigen Gestalt des Wassermoleküls erklären. Aufgrund dieser Struktur bilden sich immer sechseckige Muster, aber nie fünf-, sieben- oder achtzackige Flocken“, erklärt Dr. Manfred Dorninger vom Institut für Meteorologie und Geophysik der Uni Wien. Und tatsächlich soll es auch keine zwei identischen Schneeflocken geben. „Stellen Sie sich eine Eins mit fünf Millionen Nullen vor. So viele Kristalle wären statistisch notwendig, um zwei gleiche zu erhalten“, verrät der Wissenschaftler.

Auf die Welt kommt eine Schneeflocke bekannterweise in einer Wolke. Allerdings nur unter bestimmten Bedingungen. „Nur wenn die Temperatur unter dem Gefrierpunkt liegt und es feucht genug ist, kann sich Schnee bilden. Dabei friert das Wasser an winzigen Staubteilchen in der Luft fest und ein Schneekristall entsteht, an den weitere Tröpfchen andocken“, erzählt Dorninger. Schneeflocken sind somit Klümpchen aus zahlreichen Kristallen, die aus Wasserdampf entstanden sind. Sie wiegen im Durchschnitt vier Tausendstel Gramm, bei einer mittleren Größe von einem halben Zentimeter. Werden sie auf ihrem Weg durch die Luft schwer genug, fallen sie zu Boden. „Pro Sekunde schafft eine Flocke ungefähr zwei Meter, was einer Fallgeschwindigkeit von fast vier Stundenkilometern entspricht. Regen prasselt hingegen fünf Mal so schnell zur Erde“, sagt der Experte.

Obwohl Schneeflocken immer eine sechseckige Gestalt haben, gibt es eine ungeheure Vielfalt an Formen. Denn wie bei einem Stecksystem lassen sich die Kristalle zu neuen Sechsecken kombinieren. Deshalb sieht jeder Kristall anders aus. Einzigartig sind sie alle und doch bloß Varianten dreier Grundformen. „Am häufigsten sind sogenannte Dendriten, die wir als sechseckige Sterne wahrnehmen. Daneben gibt‘s auch noch die Plättchen und die Säulchen“, erklärt der Meteorologe. Aber auch allerlei Mischformen schweben durch die Lüfte. Mehr als 6.000 Kristallstrukturen wurden bislang dokumentiert und es werden ständig mehr. Die exakten Variablen, die hinter dieser Formenbildung stecken, liegen jedoch bis heute im Dunkeln.

Bekannt ist immerhin, dass die Grundformen durch Kälte und Wasserdampf beeinflusst werden. So haben Untersuchungen ergeben, dass große, verästelte Schneekristalle, wie sie auch als Papierfigur gerne die Fenster von Kindergärten zieren, am häufigsten bei Temperaturen zwischen -10 und -20 Grad und einer erhöhten Luftfeuchtigkeit entstehen. Doch wenn es Temperaturen wie bei den Eisbären am Nordpol gibt, wird es sogar dem Schnee zu kalt. „Unter minus 30 Grad kann die kalte Luft keine Feuchtigkeit mehr aufnehmen, um Schneeflocken entstehen zu lassen“, sagt Dr. Manfred Dorninger. Er weiß, die herrlich weiße Pracht hat meist auch nur ein kurzes Leben. „Kaum wird es warm, schmilzt sie dahin.“ Anders verhält es sich in den Gletschergebieten. Dort verwandeln sich die Schneeflöckchen in Eis, das mit der Zeit immer mächtiger wird. In ihm existieren sie weiter, die bezaubernden Kristalle, die bereits vor langer Zeit zur Erde schwebten.
Hwie
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