Von den meisten Kindern wird der erste Schnee im Winter sehnlichst erwartet – jetzt kann man wieder Schlitten fahren, Schneemänner bauen und eine Schneeballschlacht machen! Währenddessen schaufeln die Erwachsenen ihre Garageneinfahrten frei und ärgern sich über verspätete Züge. Doch spätestens wenn die Sonne wieder hervorschaut und die Eiskristalle zum Glitzern bringt, kann sich kaum mehr jemand der Schönheit einer verschneiten Landschaft entziehen. Doch wie entstehen Schneeflocken eigentlich?

Unterkühlte Wassertropfen

Modell einer Schneeflocke: Jedes Wassermolekül (rot) ist über vier Wasserstoffbrückenbindungen (blaue Stäbe) mit jeweils vier anderen Wassermolekülen verbunden. Dadurch entsteht eine auf 60°- und 120°-Winkeln beruhende Sechseckstruktur. Bild: T. Flüeler

Schneeflocken bilden sich in den Wolken, wenn sehr kleine, unterkühlte Wassertröpfchen gefrieren. Dies geschieht nicht bei 0 °C, sondern erst bei unter –12°C können sich die Tröpfchen mit Hilfe von Partikeln wie z. B. Staubteilchen in Eiskristalle verwandeln. Ohne diese Partikel oder „Kondensationskeime“, an denen sich das Wasser sammeln und kondensieren kann, wären sogar –40°C notwendig! Die Eiskristalle sind zunächst sehr klein, aber weil Eis relativ dicht ist, beginnt es zu fallen. Auf dem Weg zum Boden dienen die Kristalle wiederum als Kondensationskeime für weitere Wassertröpfchen und wachsen so zu grossen Schneeflocken. Zunächst bilden sich Sechsecke, da die Wassermoleküle beim Gefrieren eine besondere Struktur bilden, die ausschliesslich auf 60°- bzw. 120°-Winkeln aufgebaut ist. Dann entstehen Spitzen an den jeweiligen Ecken des Sechsecks, bis sich an diesen weitere Verästelungen bilden.

Es sehen nicht alle Schneeflocken genau gleich aus, da die Temperatur einen grossen Einfluss auf Richtung und Art des Schneeflockenwachstums hat. Alle sechs Spitzen einer einzelnen Schneeflocke sind jedoch gleich aufgebaut, da sie unter denselben Temperaturbedingungen entstanden sind.

Spannendes über die Forschung an Schneeflocken erfährst du im Interview mit Josué Gehring: Auf Schneeflockenjagd. Dieses GIF zeigt das Wachstum einer Schneeflocke.

Nach der langen Reise aus grosser Höhe erholen sich die Schneeflocken auf dem Boden – am besten natürlich auf einer Ski- und Snowboardpiste!

Schneeflocken

Ken Libbrecht, Physikprofessor am renommierten Caltech, erforscht die Bildung von Eiskristallen und ist ein Meister im Fotografieren von Schneeflocken. Weitere Bilder von ihm und eine Menge Infos (auf englisch) findest du auf www.snowcrystals.com.

Schneesterne
So stellt man sich eine Schneeflocke vor! Ein sechszackiger, verästelter Stern – besonders gut sichtbar auf dunklen Winterjacken. Die schönsten Exemplare entstehen bei kalten Temperaturen um -15°C. Guide to Snowflakes
Eine Regenbogen-Schneeflocke?
Ken Libbrecht hat die Technik zum Fotografieren von Schneeflocken im Labor perfektioniert. Dieser Schneestern wurde durch einen Filter beleuchtet, der das Licht in verschiedene Farben aufspaltet; das farbige Licht sorgt für Regenbogen-Effekte auf der Kristallstruktur der Schneeflocke. Light and Snowflakes
... und noch grössere Schneesterne

Bei perfekten Bedingungen (Kälte um -15°C und Windstille) können farnartig verästelte Schneeflocken mit einem Durchmesser von mehreren Millimetern zur Erde fallen. Es sind einzelne Eiskristalle mit einer inneren Kristallstruktur, die sich durch die ganze Schneeflocke zieht – nicht etwa Ansammlungen von verschiedenen kleineren Flöckchen. Guide to Snowflakes
... und noch grössere Schneesterne
Bei perfekten Bedingungen (Kälte um -15°C und Windstille) können farnartig verästelte Schneeflocken mit einem Durchmesser von mehreren Millimetern zur Erde fallen. Es sind einzelne Eiskristalle mit einer inneren Kristallstruktur, die sich durch die ganze Schneeflocke zieht – nicht etwa Ansammlungen von verschiedenen kleineren Flöckchen. Guide to Snowflakes
Sternförmige Designer-Schneeflocke

Ken Libbrecht interessiert sich nicht nur für natürliche Schneeflocken, er hat auch ein Labor eingerichtet, in dem er unter kontrollierten Bedingungen die Bildung von Kristallen aus Wasserdampf untersuchen – und fotografieren! – kann. Dies ist einer seiner im Labor "gezüchteten" Schneekristalle. Designer Snowflakes
Sternförmige Designer-Schneeflocke
Ken Libbrecht interessiert sich nicht nur für natürliche Schneeflocken, er hat auch ein Labor eingerichtet, in dem er unter kontrollierten Bedingungen die Bildung von Kristallen aus Wasserdampf untersuchen – und fotografieren! – kann. Dies ist einer seiner im Labor "gezüchteten" Schneekristalle. Designer Snowflakes
... und ein ganz anderes Schneekristall-Design
Auch dieser Schneekristall kommt aus dem Kälte-Labor. Designer Snowflakes
Säulen und Nadeln
Säulenförmige Schneeflocken erscheinen bei Temperaturen um -6°C. Sie können recht häufig sein und sehen auf dunklem Stoff aus wie feine weisse Härchen. Guide to Snowflakes
Säulen mit Deckeln
Diese Schneeflocken sehen aus wie leere Fadenspulen oder eine Art Hantel. Sie entstehen, wenn eine Schneeflocke in verschiedenen Temperaturen wächst: Bei etwa -6°C bildet sich erst die Säule, dann entstehen bei etwa -15°C die Plättchen an den Enden (und manchmal auch in der Mitte). Guide to Snowflakes
Diamantenstaub
Glitzernder Staub im Sonnenlicht ... Diese winzigen Eiskristalle, viele nur so dick wie ein Haar, kommen vor allem bei sehr kaltem Wetter vor. Guide to Snowflakes
Dreieckige Schneekristalle
Auch einige ungewöhnlichere Formen von Schneekristallen kommen vor. Immer aber ist die Basis eine sechseckige Kristallstruktur; das liegt an der Form der Wassermoleküle, die in einem 120°-Winkel geknickt sind. Sie können nur Kristalle bilden, in die diese Grundform hineinpasst. Guide to Snowflakes
Asymmetrische Schneeflocken

Nicht alle Schneekristalle sind Sterne, und symmetrisch sind sie auch nicht immer. Auf ihrem Weg durch die Wolken bis zur Erde erlebt eine Schneeflocke einiges – Temperaturänderungen, wechselnde Luftfeuchtigkeit und Wind. Die unterschiedlichen dabei entstehenden Formen zu untersuchen ist eine Wissenschaft! Snowflake Shapes
Asymmetrische Schneeflocken
Nicht alle Schneekristalle sind Sterne, und symmetrisch sind sie auch nicht immer. Auf ihrem Weg durch die Wolken bis zur Erde erlebt eine Schneeflocke einiges – Temperaturänderungen, wechselnde Luftfeuchtigkeit und Wind. Die unterschiedlichen dabei entstehenden Formen zu untersuchen ist eine Wissenschaft! Snowflake Shapes
Zwölfzackige Schneeflocken

Schneekristalle wachsen wegen der Struktur der Wasser-Moleküle immer sechszackig. Wenn aber zwei kleine Kristalle in der Luft zusammentreffen und aneinander hängenbleiben, können zwölfzackige Schneesterne entstehen. Das passiert häufiger, als man meinen würde – halte einmal nach solchen Flocken Ausschau! Guide to Snowflakes
Zwölfzackige Schneeflocken
Schneekristalle wachsen wegen der Struktur der Wasser-Moleküle immer sechszackig. Wenn aber zwei kleine Kristalle in der Luft zusammentreffen und aneinander hängenbleiben, können zwölfzackige Schneesterne entstehen. Das passiert häufiger, als man meinen würde – halte einmal nach solchen Flocken Ausschau! Guide to Snowflakes
Raureifsterne
Schneekristalle entstehen in Wolken aus Wasserdampf oder Wassertröpfchen. Wenn ein wachsender Kristall mit Wassertröpfchen zusammenstösst, können sie an ihm festfrieren und die Schneeflocke wie mit Raureif überziehen. Guide to Snowflakes