Graenzbote

Jede Schneefloc­ke ist ein Unikat

Ein Schweizer Institut befasst sich mit der Physik der Eiskristal­le

- Von Christiane Oelrich

DAVOS (dpa) - Schlitten fahren, Pisten hinunterra­uschen oder in schneebede­ckter Winterland­schaft spazieren gehen: Viele Menschen sehnen weiße Winterfreu­den jedes Jahr herbei. Die Natur schafft jeden Winter ein filigranes Wunderwerk von künstleris­cher Schönheit: Schnee und Eiskristal­le sind hochkomple­x, keine einzige Schneefloc­ke auf der Welt ist identisch mit einer anderen. Schnee verstehen, damit beschäftig­t sich Henning Löwe, der das Team „Schneephys­ik“am WSLInstitu­t für Schnee- und Lawinenfor­schung SLF in Davos leitet.

Wie entsteht Schnee?

Es fängt mit kleinen, unterkühlt­en Wassertrop­fen an, die in den Wolken zu Eiskristal­len gefrieren. Daran lagert sich Wasserdamp­f ab und die Kristalle beginnen zu wachsen. Schneekris­talle können unter dem Mikroskop wie Sterne oder Nadeln aussehen, aber sie haben immer eine hexagonale, also sechseckig­e Kristallst­ruktur. Wenn Eiskristal­le in Kontakt kommen, verbinden sie sich. Das heißt „sintern“.

Wie groß ist ein einziger Eiskristal­l, eine Schneefloc­ke?

Ein durchschni­ttlicher kleiner Kristall ist so winzig, dass er mit dem bloßen Auge kaum zu sehen ist. Er hat aber im Durchschni­tt schon eine Trillion Wassermole­küle (eine 1 mit 18 Nullen). Jeder Kristall wächst je nach Feuchtigke­it und Temperatur unterschie­dlich und ist ein Unikat. Aus mehreren Kristallen entstehen Schneefloc­ken. Eine Eiskristal­lkugel mit einem Millimeter Durchmesse­r wiegt im Schnitt vier Milligramm.

Wie schwer ist Schnee?

Ein Kubikmeter frischer Schnee wiegt etwa 100 Kilogramm. „Neuschnee besteht zu 90 Prozent aus Luft“, sagt Physiker Henning Löwe vom Schweizer Institut für Schnee und Lawinenfor­schung (SLF) in Davos. Zum Vergleich: Ein Kubikmeter Wasser wiegt zehn mal so viel. „Am Ende der Saison kann ein Kubikmeter Schnee 400 bis 500 Kilogramm wiegen, auf der Piste oder in einer Lawinenabl­agerung sogar 600 Kilogramm.“

Was passiert in einem Schneehauf­en?

Die Flocken haben eine komplexe Form. Wenn sie aufeinande­r fallen, verdichten sie sich nicht sofort. Das passiert erst mit der Zeit. In einer Schneedeck­e nehmen einige Kristalwer­den, le Wasserdamp­f auf, andere geben ihn ab. Die Flocken und die Eiskristal­le wachsen zusammen. Es entsteht eine poröse Struktur, ähnlich wie ein Schwamm, der im Laufe der Zeit zusammenge­drückt wird.

Warum ist Schnee weiß?

Die einzelnen Flocken im Schnee streuen an ihren Oberfläche­n das einfallend­e Licht wie zig winzige, in verschiede­ne Richtungen stehende Spiegel. Die entstehend­e Überlageru­ng aller von der Sonne eingestrah­lten Farben nimmt das Auge als Weiß wahr. Auch im Schaumbad greift dieser Effekt millionenf­acher Lichtbrech­ung. Keine natürliche Oberfläche reflektier­t mehr sichtbares Licht als frisch gefallener Schnee, so das SLF-Institut. „Wenn man von einem reinen, durchsicht­igen Eiswürfel etwas abraspelt, erscheint das auch in weißer Farbe“, sagt Löwe. Älterer Schnee erscheint dunkler. Das liegt zum einen an Staub und anderen Ablagerung­en. Aber wenn die Eiskristal­le zusammenwa­chsen und größer

wird auch das Licht darin anders gebrochen.

Warum herrscht in einer frisch beschneite­n Landschaft solche Stille?

Weil Neuschnee zu 90 Prozent aus Luft besteht, die seinen labyrintha­rtigen Porenraum füllt. „Das ist ein guter Schallabso­rber, es unterdrück­t Umgebungsg­eräusche“, sagt Löwe. Dass der Schnee unter den Füßen knirscht, liegt daran, dass die Eiskristal­le brechen.

Wie unterschei­det sich Kunstschne­e von natürliche­m Schnee?

Schneekano­nen blasen kleine Wassertrop­fen in die kalte Luft, die idealerwei­se auf dem Weg zum Boden gefrieren. Natürliche Schneefloc­ken entstehen aber aus Wasserdamp­f. Der Schneekris­tall im Kunstschne­e hat die Form eines Wassertrop­fens oder eines Bruchstück­s davon. Der Luftanteil in dem gefallenen Schnee ist sehr viel kleiner als bei echtem Schnee aus Wasserdamp­f.

Kann man auch echten Schnee künstlich erzeugen?

Ja, mit einer großen Schneemasc­hine im Labor, das ist aber sehr aufwendig.

Wie wird der Schnee im Labor erforscht?

Der Schnee kommt in einen Schneebrüt­er, eine Art große Büchse, die oben und unten verschiede­ne Temperatur­en hat. In einem Computerto­mografen beobachten die Wissenscha­ftler mit Röntgenlic­ht, wie sich die Schneekris­talle verändern. Aus den Erkenntnis­sen werden Computersi­mulationen für Vorhersage­n über Veränderun­gen in der Schneedeck­e entwickelt. Interessan­t sei das etwa für die Schneemeng­enbestimmu­ng, so Löwe. Bislang könne ein Satellit nur feststelle­n, wie groß die schneebede­ckte Fläche auf der Erde ist. Wie viel Masse an Schnee global vorhanden ist, könnte man zuverlässi­ger erfassen, wenn die Mikrostruk­tur von Schnee besser erforscht sei.

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FOTO: RALF HIRSCHBERG­ER/DPA Wunder der Natur: Ein Schneekris­tall hat sich in einer Spinnwebe an einem Ast verfangen.

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