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Kristalliner Schnee

Von allen chemischen Elementen f?llt dem Wasser durch die Evolution die gr??te Bedeutung zu: Wasser ist nicht nur eine notwendige Voraussetzung für die Entstehung von Leben, sondern auch der prozentual gr??te Bestandteil des menschlichen K?rpers. Darüber hinaus pr?sentiert sich Wasser in seinem natürlichen Vorkommen in drei Aggregatszust?nden, wobei die Metamorphose zur festen Gestalt unterschiedlich ablaufen und sich ausdrücken kann:

Eis entsteht, wenn Wassertr?pfchen gefrieren. Schneekristalle bilden sich, wenn Wasserdampftr?pfchen resublimieren (also direkt von dem gasf?rmigen Zustand in den festen übergehen) und sich um einen winzigen Kristallisationskeim (Schmutzpartikel, Staub, Pollen, Sporen, aber auch Aerosole ab 60 Nanometer etc.) in einer Kristallstruktur anlagern. Beide Prozesse k?nnen in der Natur, z. B. in den Wolken, ablaufen, allerdings mit dem Unterschied, dass im ersten Fall Hagel oder Graupel und im zweiten Schnee als Niederschlag ausfallen, sofern sie nicht durch w?rmere, tiefer liegende Schichten kondensieren und als Regen niederkommen.

Runde Hagelk?rner

Runde Hagelk?rner (Fotografie: Wilson Bentley)

Wie der japanische Forscher Ukichiro Nakaya im 20. Jahrhundert nachweisen konnte, formt sich die bizarrste und sicherlich sch?nste Gestalt des Schneekristalls nur unter bestimmten Bedingungen als Stern mit farnartigen Dendriten aus. Sowohl die sechseckige Form eines Eiskristallpl?ttchens als auch gefiederte sechsarmige Sterne regten bereits vor der Zeitenwende Gelehrte an, den Grund für diese regelm??ige Form zu suchen.

Sternf?rmiger Eiskristall mit Dendriten

Sternf?rmiger Eiskristall mit Dendriten (Aufnahme: Kenneth Libbrecht)

Im Jahre 135 v. Chr. beschrieb der chinesische Gelehrte Han Ying die sechseckige Gestalt des Schneesternchens als Symbol für das Element Wasser, dem die Zahl 6 zugeordnet sei. Die gleiche Zahlensymbolik lag dreizehn Jahrhunderte sp?ter zugrunde, als der Philosoph Zhu Xi postulierte: ?Sechs, die aus der Erde hervorgeht, ist die vollkommene Zahl des Wassers, so wie sich Schnee zu Kristallblumen verdichtet, die immer sechs Ecken haben.“ (Zitiert nach Englisch: S. 57.)

Im 13. Jahrhundert schrieb Albertus Magnus in seinen Kommentaren zur Natur, dass Schneekristalle immer sternf?rmig seien. Schnee und Hagel entstünden durch die K?lte h?herer Luftschichten. 1555 teilte der schwedische Kleriker Olaus Magnus in seiner Geschichte über die nordischen V?lker die Schneekristalle phantasievoll in 23 Typen ein, die er bildlich für den Leser in Holzschnitt wiedergab:

Olaus Magnus: Historia de gentibus septentrionalibus earumque diversis statibus conditionibus moribus ritibus

Olaus Magnus: Historia de gentibus septentrionalibus earumque diversis statibus conditionibus moribus ritibus […]. Rom 1555. S. 37.

Die wichtigsten naturwissenschaftlichen Meilensteine in der Schneeforschung sind mit den Namen Johannes Kepler, René Descartes, Robert Hooke, Ukichiro Nakaya und Kenneth Libbrecht verbunden, die im Folgenden vorgestellt werden sollen. Letzterem verdanken wir die freundliche Genehmigung, seine mikroskopischen Aufnahmen von Schneekristallen verwenden zu dürfen.

Hexagonaler Schneekristall in mikroskopischer Aufnahme

Hexagonaler Schneekristall (Aufnahme: Kenneth Libbrecht)

Literatur:

  • Charlie Englisch: Das Buch vom Schnee. 2009 Berlin.
  • Max. J. Kobbert: Diamant und Schneekristall. Faszinierende Welt der Kristalle mit über 400 Farbaufnahmen und in 3D. München 2016.
  • Hans Christian von Baeyer: Regenbogen, Schneeflocken und Quarks. Physik und die Welt, die wir t?glich erleben. [Originaltitel: Rainbows, snowflakes and quarks]. Reinbek bei Hamburg 1996. S. 137-149.


Bildnachweis:

UB Web-Redaktion - 11.01.2024 11:17

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Universit?tsbibliothek Regensburg

Schneekristalle - Transformationen und Reflexionen

Dendritische Formen von Schneekristallen

Eine Virtuelle Ausstellung

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