Zehn Fragen rund um das Thema Schnee
Oder: Was Sie schon immer über das edle Weiß wissen wollten!
Was ist Schnee?
Als Schnee wird eine Ansammlung feiner Eiskristalle bezeichnet.
Wie bildet sich so ein Eiskristall?
Dazu betrachte man folgendes Experiment: Man stelle eine Schüssel destilliertes (also keimfreies) Wasser ins Tiefkühlfach und stelle eine Temperatur von etwa -20 °C ein. Nach einigen Stunden hat das Wasser die Umgebungstemperatur angenommen, ist aber immer noch flüssig, da reines Wasser bis zu einer Temperatur von −40 °C flüssig bleiben kann. Nun gibt man einen Kristallisationskeim in die Schüssel. Das kann z.B. ein kleines Stück Banane sein oder eine Erdnuss. Man wird beobachten, wie sich augenblicklich Eis in der Nähe der „Verunreinigung“ bildet. In unmittelbarer Nähe von Verunreinigungen ist die Gefriertemperatur also viel höher. – In Wolken findet der Kristallisationsprozess an Kristallisationskeimen üblicherweise bei Temperaturen von ca. −12 °C statt. Dabei lagern sich feinste Wassertröpfchen an in der Luft enthaltenen Staubteilchen an und gefrieren dort zu Eiskristallen, die bis zu 0,1 mm groß sind.
Und wie formen sich die Eiskristalle zu Schneeflocken?
Bei Temperaturen um den Gefrierpunkt, „verkleben“ einzelne Eiskristalle. Als „Klebstoff“ fungiert dabei das nicht gefrorene Wasser in der Luft. Diese wachsenden Kristallansammlungen fallen infolge ihrer ansteigenden Masse auf die Erde und werden von uns als Schneeflocken bezeichnet.
Wie groß kann eine Schneeflocke werden?
Üblicherweise haben Schneeflocken einen Durchmesser von etwa fünf Millimetern und wiegen durchschnittlich 0,004 Gramm. Die Größe der Flocken hängt dabei stark von der Temperatur ab: Bei höheren Temperaturen können sich größere Schneeflocken bilden, da einzelne Eiskristalle schmelzen und dabei andere Kristalle in unmittelbarer Umgebung zu größeren Klumpen zusammenkleben. Laut Guinness-Buch der Rekorde hatte die größte erfasste Schneeflocke einen Durchmesser von sage und schreibe 38 Zentimetern.
Wie sieht so eine Schneeflocke eigentlich genau aus?
Schneeflocken haben eine charakteristische sechseckige Form. In China kennt man diese übrigens schon seit über 2000 Jahren. Sie entsteht infolge des besonderen Aufbaus der Wassermoleküle. Diese bestehen aus einem Sauerstoffatom und zwei Wasserstoffatomen, wobei letztere einen Winkel von ziemlich genau 120° einschließen. Mehrere Wassermoleküle können sich infolgedessen nur so aneinander anlagern, dass sich eine sechseckige Struktur herausbildet, aus der sich dann die sechseckigen Kristallsterne herausbilden.
Warum ist Schnee weiß?
Obwohl ein einzelner Eiskristall – wie Eis auch – durchsichtig ist, sehen wir die Schneeflocke als Ansammlung vieler Eiskristalle als weißes Objekt. Das kommt daher, dass Licht, wenn es die Grenzflächen zwischen einzelnen Eiskristallen und zwischen den Eiskristallen und der umgebender Luft passiert, reflektiert und gestreut wird. Da diese sogenannte diffuse Reflexion für alle Wellenlängen im sichtbaren Lichtspektrum auftritt, erscheint Schnee folglich weiß. Derselbe Effekt lässt sich übrigens auch beim Salz beobachten.
Schnee ist nicht gleich Schnee. Welche Unterschiede gibt es?
Man kann Schnee anhand vieler Kriterien unterschieden, z.B. dem Alter, der Feuchtigkeit, der Dichte oder des Auftretens und Ursprungs. Bei frisch gefallenem Schnee, dem Neuschnee, ist die Struktur der Eiskristalle noch sehr fein ausgeprägt. Neuschnee hat eine Dichte von 30 bis 200 kg je Kubikmeter, wobei der sogenannte Pulverschnee sehr trocken ist und nicht zusammenklebt. Aus ihm lassen sich keine Schneebälle formen. Dafür benötigt man den sogenannten Feuchtschnee oder Pappschnee. Dieser Schnee ist auch optimal für den Bau von Schneemännern geeignet. Kann man beim Zusammendrücken des Schnees Wasser aus ihm herauspressen, heißt das Weiß Nassschnee oder Sulzschnee. Dieser ist sehr schwer und verursacht große Mühe beim Skilaufen.
Wie entstehen aus Altschnee Gletscher?
Je länger Schnee auf dem Boden liegt, desto mehr verändert sich der Schnee infolge äußerer Einflüsse wie Temperaturänderungen, den Druck der Schneedecke und Wind. Dieser Prozess der Schneeumwandlung wird auch Metamorphose genannt. Bei der sogenannten „abbauenden Metamorphose“ werden die Eiskristalle infolge der genannten Einflüsse abgeschliffen und abgerundet, so dass der Schnee kompakter wird, d.h. sich seine Dichte vergrößert. So hat z.B. Altschnee üblicherweise eine Dichte von 200 bis 500 kg pro Kubikmeter, die nach mehrjähriger Verdichtung beim sogenannten Firnschnee auf etwa 500 bis 800 kg je Kubikmeter ansteigt. Über viele Jahre entstehen im Verlaufe des weiteren Verdichtungsprozesses allmählich Gletscher.
Gibt es auch eine aufbauende Metamorphose?
Die gibt es. Dafür bedarf es aber einer dicken Schneedecke. Bei der aufbauenden Metamorphose bilden sich noch größere Schneekristalle, die jedoch Einschlüsse aus Luft aufweisen. Diese neu aufgebauten Kristalle haben deshalb nur eine geringe Festigkeit.
Stimmt es, dass es Schneeforschung gibt?
Ja. Bereits bedeutende Mathematiker wie Johannes Kepler und René Descartes haben den Aufbau der Schneekristalle untersucht. 1936 gelang es Ukichiro Nakaya Schneeflocken synthetisch herzustellen und diese bis 1954 in über 200 verschiedene Typen zu kategorisieren. Aufgrund der erstaunlichen Formenvielfalt der einzelnen Schneeflocken geht man davon aus, dass sehr wahrscheinlich noch nie zwei völlig exakt gleiche Schneeflocken gebildet wurden. Neben der Formenvielfalt erstaunt auch die ausgeprägte Symmetrie mancher Schneekristalle. Infolge derer ist Schnee z.B. in der fraktalen Geometrie präsent.
Außerdem wurde bereits der Schneefall untersucht. Wegen ihrer großen Oberfläche haben Schneeflocken einen hohen Luftwiderstand. Folglich ist ihre Fallgeschwindigkeit mit ca. 4 km/h verglichen mit derer von mittelschwerem Regen (20 km/h) ziemlich langsam. Die Schneeflocken fallen dabei – wie die Blätter im Herbst – waagerecht nach unten.
Auch die Folgen des Schnees für Umwelt und Technik werden untersucht, mit denen der Mensch in Form von Schneelawinen, Schneeschmelze oder starken Schneefällen konfrontiert wird. Für die Natur von Bedeutung ist z.B. die gute Wärmeisolation von Schnee: Da eine Decke aus Neuschnee aus bis zu 95% eingeschlossener Luft besteht, schützt sie Pflanzen vor frostigen Winden. Diese gute Isolierwirkung von Schnee wurde schon früh von den Eskimos für den Bau ihrer Iglus erkannt.
Was ist Schnee?
Als Schnee wird eine Ansammlung feiner Eiskristalle bezeichnet.
Wie bildet sich so ein Eiskristall?
Dazu betrachte man folgendes Experiment: Man stelle eine Schüssel destilliertes (also keimfreies) Wasser ins Tiefkühlfach und stelle eine Temperatur von etwa -20 °C ein. Nach einigen Stunden hat das Wasser die Umgebungstemperatur angenommen, ist aber immer noch flüssig, da reines Wasser bis zu einer Temperatur von −40 °C flüssig bleiben kann. Nun gibt man einen Kristallisationskeim in die Schüssel. Das kann z.B. ein kleines Stück Banane sein oder eine Erdnuss. Man wird beobachten, wie sich augenblicklich Eis in der Nähe der „Verunreinigung“ bildet. In unmittelbarer Nähe von Verunreinigungen ist die Gefriertemperatur also viel höher. – In Wolken findet der Kristallisationsprozess an Kristallisationskeimen üblicherweise bei Temperaturen von ca. −12 °C statt. Dabei lagern sich feinste Wassertröpfchen an in der Luft enthaltenen Staubteilchen an und gefrieren dort zu Eiskristallen, die bis zu 0,1 mm groß sind.
Und wie formen sich die Eiskristalle zu Schneeflocken?
Bei Temperaturen um den Gefrierpunkt, „verkleben“ einzelne Eiskristalle. Als „Klebstoff“ fungiert dabei das nicht gefrorene Wasser in der Luft. Diese wachsenden Kristallansammlungen fallen infolge ihrer ansteigenden Masse auf die Erde und werden von uns als Schneeflocken bezeichnet.
Wie groß kann eine Schneeflocke werden?
Üblicherweise haben Schneeflocken einen Durchmesser von etwa fünf Millimetern und wiegen durchschnittlich 0,004 Gramm. Die Größe der Flocken hängt dabei stark von der Temperatur ab: Bei höheren Temperaturen können sich größere Schneeflocken bilden, da einzelne Eiskristalle schmelzen und dabei andere Kristalle in unmittelbarer Umgebung zu größeren Klumpen zusammenkleben. Laut Guinness-Buch der Rekorde hatte die größte erfasste Schneeflocke einen Durchmesser von sage und schreibe 38 Zentimetern.
Wie sieht so eine Schneeflocke eigentlich genau aus?
Schneeflocken haben eine charakteristische sechseckige Form. In China kennt man diese übrigens schon seit über 2000 Jahren. Sie entsteht infolge des besonderen Aufbaus der Wassermoleküle. Diese bestehen aus einem Sauerstoffatom und zwei Wasserstoffatomen, wobei letztere einen Winkel von ziemlich genau 120° einschließen. Mehrere Wassermoleküle können sich infolgedessen nur so aneinander anlagern, dass sich eine sechseckige Struktur herausbildet, aus der sich dann die sechseckigen Kristallsterne herausbilden.
Warum ist Schnee weiß?
Obwohl ein einzelner Eiskristall – wie Eis auch – durchsichtig ist, sehen wir die Schneeflocke als Ansammlung vieler Eiskristalle als weißes Objekt. Das kommt daher, dass Licht, wenn es die Grenzflächen zwischen einzelnen Eiskristallen und zwischen den Eiskristallen und der umgebender Luft passiert, reflektiert und gestreut wird. Da diese sogenannte diffuse Reflexion für alle Wellenlängen im sichtbaren Lichtspektrum auftritt, erscheint Schnee folglich weiß. Derselbe Effekt lässt sich übrigens auch beim Salz beobachten.
Schnee ist nicht gleich Schnee. Welche Unterschiede gibt es?
Man kann Schnee anhand vieler Kriterien unterschieden, z.B. dem Alter, der Feuchtigkeit, der Dichte oder des Auftretens und Ursprungs. Bei frisch gefallenem Schnee, dem Neuschnee, ist die Struktur der Eiskristalle noch sehr fein ausgeprägt. Neuschnee hat eine Dichte von 30 bis 200 kg je Kubikmeter, wobei der sogenannte Pulverschnee sehr trocken ist und nicht zusammenklebt. Aus ihm lassen sich keine Schneebälle formen. Dafür benötigt man den sogenannten Feuchtschnee oder Pappschnee. Dieser Schnee ist auch optimal für den Bau von Schneemännern geeignet. Kann man beim Zusammendrücken des Schnees Wasser aus ihm herauspressen, heißt das Weiß Nassschnee oder Sulzschnee. Dieser ist sehr schwer und verursacht große Mühe beim Skilaufen.
Wie entstehen aus Altschnee Gletscher?
Je länger Schnee auf dem Boden liegt, desto mehr verändert sich der Schnee infolge äußerer Einflüsse wie Temperaturänderungen, den Druck der Schneedecke und Wind. Dieser Prozess der Schneeumwandlung wird auch Metamorphose genannt. Bei der sogenannten „abbauenden Metamorphose“ werden die Eiskristalle infolge der genannten Einflüsse abgeschliffen und abgerundet, so dass der Schnee kompakter wird, d.h. sich seine Dichte vergrößert. So hat z.B. Altschnee üblicherweise eine Dichte von 200 bis 500 kg pro Kubikmeter, die nach mehrjähriger Verdichtung beim sogenannten Firnschnee auf etwa 500 bis 800 kg je Kubikmeter ansteigt. Über viele Jahre entstehen im Verlaufe des weiteren Verdichtungsprozesses allmählich Gletscher.
Gibt es auch eine aufbauende Metamorphose?
Die gibt es. Dafür bedarf es aber einer dicken Schneedecke. Bei der aufbauenden Metamorphose bilden sich noch größere Schneekristalle, die jedoch Einschlüsse aus Luft aufweisen. Diese neu aufgebauten Kristalle haben deshalb nur eine geringe Festigkeit.
Stimmt es, dass es Schneeforschung gibt?
Ja. Bereits bedeutende Mathematiker wie Johannes Kepler und René Descartes haben den Aufbau der Schneekristalle untersucht. 1936 gelang es Ukichiro Nakaya Schneeflocken synthetisch herzustellen und diese bis 1954 in über 200 verschiedene Typen zu kategorisieren. Aufgrund der erstaunlichen Formenvielfalt der einzelnen Schneeflocken geht man davon aus, dass sehr wahrscheinlich noch nie zwei völlig exakt gleiche Schneeflocken gebildet wurden. Neben der Formenvielfalt erstaunt auch die ausgeprägte Symmetrie mancher Schneekristalle. Infolge derer ist Schnee z.B. in der fraktalen Geometrie präsent.
Außerdem wurde bereits der Schneefall untersucht. Wegen ihrer großen Oberfläche haben Schneeflocken einen hohen Luftwiderstand. Folglich ist ihre Fallgeschwindigkeit mit ca. 4 km/h verglichen mit derer von mittelschwerem Regen (20 km/h) ziemlich langsam. Die Schneeflocken fallen dabei – wie die Blätter im Herbst – waagerecht nach unten.
Auch die Folgen des Schnees für Umwelt und Technik werden untersucht, mit denen der Mensch in Form von Schneelawinen, Schneeschmelze oder starken Schneefällen konfrontiert wird. Für die Natur von Bedeutung ist z.B. die gute Wärmeisolation von Schnee: Da eine Decke aus Neuschnee aus bis zu 95% eingeschlossener Luft besteht, schützt sie Pflanzen vor frostigen Winden. Diese gute Isolierwirkung von Schnee wurde schon früh von den Eskimos für den Bau ihrer Iglus erkannt.
kuwu - 4. Feb, 11:45
