Eisige Kunstwerke: Schnee, Schneekristalle und Wilson Bentley

Im Grunde sind es wunderbare Kunstwerke, die bei Minustemperaturen durch die Luft schweben. Schneekristalle faszinieren mit ihrer Formenvielfalt und sind selbstverständlich auch wissenschaftlicher Forschungsgegenstand. Und eines ist natürlich ganz wesentlich: Schneekristalle haben immer eine sechseckige Struktur. Immer!

Schnee fasziniert die Menschen seit Urzeiten. Und bereits im 2. Jahrhundert v. Chr. stellten chinesische Gelehrte fest, dass Schneekristalle immer symmetrisch und sechseckig sind. Umso peinlicher, daß Nature zur Weihnachtszeit mit winterlichen Bannern um neue Abonnenten warb, auf denen Schneeflocken mit fünf, sieben oder acht Ecken abgebildet waren. Das ist natürlich für jeden Wissenschaftler, der sich mit Kristallographie oder eben ganz konkret mit Schnee beschäftigt eine Ohrfeige.

Schnee ist nicht einfach nur „gefrorenes Wasser“

Und man tut den Fachleuten natürlich ebenso unrecht, wenn man glaubt, Schnee sei einfach gefrorenes Wasser. Das kann man von Hagel oder mit Abstrichen von Graupel sagen, aber Schnee ist dann doch was anderes. Und faszinierender. Wobei man hier dann eben unterscheiden muß: es gibt einerseits die einzelnen Schneekristalle, andererseits die Schneeflocken, die sich durch Zusammenballung von Kristallen bilden.1

Jedes Schneekristall ist einzigartig. Und ist meist aus unterschiedlichsten (Kristall-)Formen zusammengesetzt…

Wenn die Temperatur in einer Wolke unter den Gefrierpunkt sinkt, dann beginnt Luftfeuchtigkeit sich an winzige Staub- oder Rußpartikel anzulagern und auszukristallisieren. Es sind also drei Faktoren notwendig: die Temperatur, die Feuchtigkeit und die Kondensationskerne. Die Schneekristalle „wachsen“ dabei immer in sechseckiger Form. Das liegt an den Wassermolekülen, die eben nur im Winkel von 60° bzw. 120° aneinander andocken.

Und obwohl es also ganz klare „Regeln“ für die Kristallbildung gibt, ist eigentlich jedes ein Unikat. (Fast) kein Schneekristall gleicht dem anderen. Denn jedes Schneekristall hat seine eigene Geschichte: das beginnt eben mit der Anlagerung von Luftfeuchtigkeit am jeweiligen Kondensationskern. Je nach Temperatur nehmen die Kristalle dabei unterschiedliche Formen an:2

• von 0 bis -3°C dünne Plättchen, teilw. Sterne (Dendrite)
• -5 bis -8°C Prismen
• -12 bis -16°C Schneesterne
• unter -25°C hohle Prismen

Und wenn das Schneekristall dann der Schwerkraft folgend nach unten segelt, dann durchquert es Luftschichten, die ganz unterschiedliche Temperaturen haben können. Entsprechend lagern sich weitere Kristalle an, die Prismen-, Nadel- oder Sternform haben können und so verändert sich die Form immer weiter.

Hier ein Schaubild, die die Kristallbildung in Abhängigkeit von der Temperatur zeigt:

Kristallbildung, Quelle: http://www.its.caltech.edu/~atomic/snowcrystals/

Wilson Bentley: Jede Schneeflocke ist einzigartig

Als Pionier der Schneekristallforschung der Neuzeit gilt übrigens Wilson Bentley, ein Farmer aus Vermont/USA. Ihm gelang am 15. Januar 1885 das erste Photo eines Schneekristalls durch ein Mikroskop. Von da an ließ Bentley die Faszination Schnee nicht mehr los. Er machte über 5000 Photos von Schneekristallen und stellte fest, daß alle unterschiedlich waren. Sein Leben widmete er der Erforschung und Dokumentation der Schneeflocken – das Leben des angeblich etwas kauzigen Junggesellen endete tragisch: am 23.12.1931 starb er an einer Lungenentzündung.

Es bleiben seine Photographien. Und wenn man bedenkt, daß diese Aufnahmen vor mehr als 100 Jahren entstanden sind, dann ist man heute noch beeindruckt. Diese Photos stammen aus dem Jahr 1902:

1. Und das umso stärker, je näher die Temeperatur am Gefrierpunkt liegt. Das liegt daran, daß winzige Wassertropfen quasi als „Klebstoff“ zwischen den Kristallen dienen. Und je kälter es ist, desto weniger Wasser=Klebstoff ist vorhanden. Und deshalb gibt es tolle, große Schneeflocken nie bei ganz eisigen Temperaturen. [↩]
2. Diese Tabelle stammt aus dem sehr informativen PDF: http://www.exploria.ch/content/scientia/pdf/s394.pdf [↩]