Wie entsteht Schnee?

Schnee ist ein ganz besonderer Stoff, nicht nur für Wintersportler, sondern auch für Physikerinnen.

Schneekristalle

Bild: CanStockPhoto

Nicht nur für Romantiker und Wintersportler ist Schnee ein ganz spezieller Stoff. Auch aus physikalischer Sicht ist Schnee ein besonderes Material, das es in dieser Form in der Natur sonst nicht gibt. Und das hängt mit seiner Entstehung zusammen.

Die Schneeflocken entstehen bei tiefen Temperaturen in den Wolken. Dort bilden sich aus dem Wasserdampf zunächst kleine Eiskristalle. Das Spezielle ist, dass diese Eiskristalle teilweise durch Sublimation direkt aus dem
Wasserdampf entstehen. Der gasförmige Wasserdampf wandelt sich also direkt in ein festes Material um. Je nach Temperatur und Feuchtigkeit der Luft nehmen diese Kristalle ganz unterschiedliche Formen an: Plättchen,
sternenförmige Dendriten oder Nadeln – die Vielfalt ist gross, zumal sich die Form dieser Kristalle laufend verändert. Nach und nach verklumpen die Kristalle zu grösseren Gebilden – es entstehen Schneeflocken, die auf die Erde fallen. Wie gross die Schneeflocken sind, hängt unter anderem von der Temperatur ab. Liegt diese nur wenig unter dem Gefrierpunkt, formen sich relativ grosse Schneeflocken. Bei tieferen Temperaturen hingegen verbinden sich die einzelnen Kristalle weniger gut, sodass nur kleine Schneeflocken entstehen.

Diese komplizierte Entstehungsgeschichte ist auch der Grund, warum jede Schneeflocke einzigartig ist. Bemerkenswert ist jedoch, dass trotz diesen Unterschieden alle Schneekristalle eine sechseckige Grundform haben. Das hängt mit der Struktur der Wassermoleküle zusammen. Diese weisen einen Winkel von ungefähr 120° auf.

Auch wenn der Schnee einmal gefallen ist, verändert er sich ständig. Am Anfang ist der Neuschnee ein lockeres Gebilde. Bereits nach wenigen Stunden wachsen die Eiskristalle an ihren Berührungspunkten zusammen. Es entsteht ein Gerüst aus Eis mit Luft in den Zwischenräumen, das sich laufend verformt. Wie schnell diese Umwandlung geschieht, hängt wiederum von den Witterungsbedingungen ab. Der Schnee verändert sich besonders langsam, wenn die Schneedecke sehr kalt ist und zwischen den einzelnen Schichten kaum Temperaturunterschiede bestehen.

Die Forschung versucht heute, diese Veränderungen möglichst gut zu verstehen, denn sie wirken sich direkt auf die mechanischen Eigenschaften des Schnees aus. Je genauer man versteht, wie sich die Struktur des Schnees im Laufe der Zeit verändert, desto besser kann man beispielsweise einschätzen, ob in einem bestimmten Gebiet mit Lawinen gerechnet werden muss oder nicht.

Text: SATW / Felix Würsten
Quelle: Technoscope 1/17: Technik im Schnee. Technoscope ist das Technikmagazin der SATW für Jugendliche

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