09. Januar 2008 12:20; Akt: 09.01.2008 15:23 Print

Schneeflocken stellen Physiker vor Rätsel

Bereits vor der Geburt Christi war die sechsförmige Struktur von Schnee bekannt. Dennoch sind Wissenschaftler ob der unzähligen speziellen Formen ratlos. Je moderner die Instrumente, desto mehr offene Fragen ergeben sich.

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Schneeflocken entstehen, wenn sich in Wolken feine Eiskristalle an Staubteilchen bilden und sich diese dann miteineinder miteinander verhaken oder aneinander festfrieren. Die typischen sechsstrahligen oder sechseckigen Strukturen bilden sich durch die Form der Wassermoleküle. Bei sehr tiefen Temperaturen entstehen vorwiegend «Plättchen» und «Prismen», während höhere Temperaturen die Bildung von sternförmigen Strukturen fördern. Diese Kenntnisse sind völlig unumstritten. Dennoch stellt gerade die Kristallbildung Wissenschaftler vor immer neue Fragen.

Rätsel in Weiss

Statt Erklärungslücken mit neuen Erkenntnissen zu füllen, werden Forscher zunehmend mit völlig verwirrenden Messergebnissen rund um Eiskristalle konfrontiert. So zeigt sich auch Kenneth Libbrecht vom California Institute of Technology in «Physics World» etwas frustriert: «Man sollte denken, dass der Prozess, durch den Wasserdampf zu Eiskristallen kondensiert, gut verstanden wäre. Beim genaueren Hinsehen zeigt sich jedoch, dass sogar einige sehr grundlegende Fragen der Bildung von Schneekristallen noch unbeantwortet sind.» Dies ist umso erstaunlicher, als die streng hexagonale Struktur von Schneeflocken bereits seit dem zweiten Jahrhundert vor Christus bekannt ist.

Individuelle Flockenvielfalt

Es gibt aber auch optimistischere Stimmen unter Physikern. «Die Theorien über die Kristallbildung ist schon sehr weit entwickelt und auf der groben Ebene sind die vielfältigen Formen durchaus erklärbar», so Sebastian Raupach vom Institut für Physik der Atmosphäre Universität Mainz. In jüngster Zeit wurden jedoch Kameras entwickelt, die hochauflösende Holografien von der Kristallentwicklung in Wolken liefern. Solche Aufnahmen zeigen, dass die überwiegende Mehrheit der Flocken meist nicht symmetrisch ist.

«Theorien, die solche feinen Abweichungen erklären, sind enorm komplex.» Und sie müssen letztlich eine hohe Vielfalt erklären. Über 6000 verschiedene Kristallformen wurden bereits 1962 von den US-Wissenschaftlern Bentley und Humphreys gezählt. Bis die allerletzten Details der weissen Flöckchen wirklich aufgedeckt sind, werden noch viele Studien erforderlich sein.