Natur

Schneeflocken – Ein Wunder der Natur

SchneeflockenSchneeflocken - Ein Wunder der Natur

Der Januar 2021 bescherte ganz Deutschland einen Winter wie aus dem Bilderbuch. Nach Belieben Schlitten fahren, durch schneebedeckte Winterwunderlandschaften spazieren oder einen Schneemann bauen – Aktivitäten wie diese sind der Inbegriff eines perfekten Winters. Doch bei aller Freude über die weiße Pracht lohnt sich der Blick fürs Detail. Schließlich ist jede einzelne Schneeflocke ein Wunderwerk der Natur.

Schneeflocken sind hochkomplexe Gebilde

In jedem Winter kreiert die Natur ein Wunderwerk von besonderer künstlerischer Anmut.

Schnee und Eiskristalle verzaubern als hochkomplexe Gebilde, da keine einzige Schneeflocke auf dieser Welt einer anderen gleicht.

Diese These bestätigt Henning Löwe, der als Leiter des Teams „Schneephysik“ am WSL-Institut für Schnee- und Lawinenforschung SLF in Davos agiert.

Schneeflocken sind hochkomplexe Gebilde
Schneeflocken sind hochkomplexe Gebilde

Wie entstehen die Eiskristalle?

Eine Schneeflocke entsteht aus unterkühlten Wassertropfen, die sich in Wolken zu gefrorenen Eiskristallen formen. Daran entstehen Wasserdampf-Ablagerungen. Dadurch vergrößern sich die Kristalle. Unter dem Mikroskop wirken die Schneekristalle wie Nadeln oder Sterne.
Allen Kristallen ist eine sechseckige bzw. hexagonale Kristallstruktur gemeinsam. Kommen die Eiskristalle miteinander in Kontakt, verbinden sich diese. Die Eiskristalle werden „sintern“.

Eiskristalle
Allen Kristallen ist eine sechseckige bzw. hexagonale Kristallstruktur gemeinsam

Wie groß sind Schneeflocken?

Durchschnittliche Kristalle sind so klein, dass diese mit bloßem Auge kaum erkennbar sind. Allerdings setzt sich ein Kristall durchschnittlich schon aus einer Trillion an Wassermolekülen zusammen.

Weil die Größe eines jeden Eiskristalls von der Temperatur und Feuchtigkeit abhängt, ist jede Schneeflocke automatisch ein Unikat.

Schneeflocken bilden sich aus mehreren Kristallen. Das Gewicht einer Eiskristallkugel mit einem Durchmesser von einem Millimeter beträgt ungefähr vier Milligramm.

Details zum Gewicht von Schnee

Ein Kubikmeter an frischem Schnee wiegt ungefähr 100 Kilogramm. In diesem Zusammenhang weist Physiker Henning Löwe von dem Schweizer Institut für Schnee und Lawinenforschung aus Davos darauf hin, dass sich Neuschnee zu 90 Prozent aus Luft zusammensetzt.
Im direkten Vergleich weisen die Wissenschaftler darauf hin, dass ein Kubikmeter an Wasser insgesamt zehnmal so viel wiegt. Zum Saisonende wiegt ein Kubikmeter an Schnee bis zu 500 Kilogramm. Als Lawinenablagerung oder auf der Piste erhöht sich das Gewicht sogar auf bis zu 600 Kilogramm.

Gewicht von Schnee
Ein Kubikmeter an frischem Schnee wiegt ungefähr 100 Kilogramm

Welche Prozesse vollziehen sich in einem Schneehaufen?

Die Formgebung von Flocken ist sehr komplex. Fallen die Flocken aufeinander, verdichten sich die Kristalle nicht unmittelbar. Dieser Prozess vollzieht sich erst im Laufe der Zeit.

Innerhalb von Schneedecken nehmen die Schneeflocken Wasserdampf auf oder geben diese im Gegenzug ab.

Dadurch entstehen mit einem Schwamm vergleichbare Strukturen, die immer stärker zusammengepresst werden.

Weshalb ist Schnee eigentlich weiß?

Die vereinzelten Flocken streuen das auf Oberflächen einfallende Licht wie in verschiedene Richtungen positionierte Spiegel aus. Indem sich alle von der Sonne eingestrahlten Farben überlagern, erscheint die Flocke für das menschliche Auge in Weiß. In Schaumbädern vollzieht sich ein ähnlicher Prozess. Allerdings betonen Mitarbeiter des SLF-Instituts, dass keine natürlichen Oberflächen noch mehr sichtbares Licht als frischer Schnee reflektieren.

Ein gleicher Effekt stellt sich beispielsweise ein, wenn kleine Teile eines Eiswürfels abgeraspelt werden. Im Gegensatz dazu wirkt älterer Schnee dunkler. Dafür sind beispielsweise Ablagerungen wie Staub verantwortlich.

Weshalb wirken frisch beschneite Landschaften so still?

Diese Stille kommt auf, da sich Neuschnee zu 90 Prozent aus Luft zusammensetzt. Diese Mischung aus Schnee und Luft funktioniert wie ein guter Schallabsorber, durch den Geräusche aus der Umgebung viel leiser wirken.

Knirschender Schnee kommt übrigens zustande, weil die Eiskristalle durch das Körpergewicht brechen.

Wie erforschen Wissenschaftler den Schnee im Labor?

Die Forscher platzieren den Schnee in einer größeren Büchse. Dieser sogenannte Schneebrüter weist oben und unten unterschiedliche Temperaturen auf. Via Computertomografie erforschen die Wissenschaftler anschließend via Röntgenlicht, wie sich die einzelnen Schneeflocken verändern. Die daraus gewonnenen Erkenntnisse verfolgen den Zweck, mithilfe von Computersimulationen Vorhersagen über Veränderungen der Schneedecke zu treffen. Diese Prozesse sind beispielsweise für die Schneemengenbestimmung hilfreich.

Aktuell stehen nur Satelliten zur Verfügung, um die Anteile schneebedeckter Flächen weltweit zu bestimmen. Wäre die Mikrostruktur von Schnee jedoch besser erforscht, können Radar-, Emissions- und Mikrowellenmessungen durch Satelliten besonders zuverlässig erfassen, welche Schneemasse auf der ganzen Welt existiert.