Eis Der Titel dieses Artikels ist mehrdeutig. Weitere Bedeutungen werden unter EIS aufgeführt
Eis

Eiskristalle unter dem Mikroskop
Chemische Formel H2O
Mineralklasse Oxide – Kation:Anion (M:O) = 2:1 (und 1.8:1)
4.AA.05 (8. Aufl.: IV/A.01-10) (nach Strunz)
4.1.2.1 (nach Dana)
Kristallsystem hexagonal
Kristallklasse dihexagonal-dipyramidal [1]
Farbe farblos, weiß, in dicken Schichten schwach blaugrün schimmernd
Strichfarbe weiß
Mohshärte 1,5
Dichte (g/cm³) 0,9167
Glanz Glasglanz
Transparenz durchsichtig bis undurchsichtig
Bruch muschelig
Spaltbarkeit fehlt
Habitus prismatische, dendritische, nadelige bis faserige Kristalle; körnige bis massige Aggregate
Häufige Kristallflächen
Zwillingsbildung und
Kristalloptik
Brechungsindex α = 1,320; β = 1,330 [2]
Doppelbrechung
(optische Orientierung) δ = 1,320 [2] ; einachsig (Richtung nicht definiert)
Pleochroismus nicht vorhanden
Weitere Eigenschaften
Schmelzpunkt 0 °C


Als Eis wird im Allgemeinen gefrorenes Wasser bezeichnet, welches – neben flüssigem Wasser und Wasserdampf – dessen dritten möglichen Aggregatzustand darstellt. Es bildet sich im Allgemeinen bei Null Grad Celsius und zählt als natürlich vorkommender kristalliner Festkörper mit einer definierten chemischen Zusammensetzung zu den Mineralen. Aufgrund seiner chemischen Struktur H2O gehört Eis zur Stoffgruppe der Oxide.

Eis kristallisiert im hexagonalen Kristallsystem und tritt in der Natur in den verschiedensten Erscheinungsformen auf, vom Hagelkorn über den Eiswürfel bis zum Gletscher. Seine Dichte von 0,9168 g/cm³ (bei 0 °C) ist geringer als die von Wasser (1 g/cm³), weswegen es auf der Wasseroberfläche schwimmt und dort Eisdecken, Eisschollen und Eisberge bildet. Dabei befinden sich zirka 90 Volumenprozent des Eises unter Wasser (Auftriebskraft des Wassers gegen Gewichtskraft des Eises) und nur zirka 10 Volumenprozent oberhalb der Wasseroberfläche.

In reiner Form besteht Eis aus farblosen, transparenten Kristallen. Eisblöcke enthalten jedoch meist viele feine Luftbläschen, die während der Erstarrung der Eiskristalle eingeschlossen werden und erscheinen daher durch vielfache Lichtbrechung weiß. Als chemischer Stoff zeichnet es sich durch einige besondere Eigenschaften aus, die auf den Anomalien des Wassers beruhen.

Bei zahlreichen meteorologischen Phänomenen spielt Eis eine wichtige Rolle. Die Eiskappen der Polarregionen sind von großer Bedeutung für das globale Klima und speziell für den globalen Wasserkreislauf. Einen dementsprechend entscheidenden Einfluss hat es daher auch auf unsere Biosphäre.

Die Wissenschaft von Formen, Auftreten und Eigenschaften von Eis und Schnee nennt man Glaziologie.Inhaltsverzeichnis [Verbergen]
1 Besondere Eigenschaften
1.1 Erstarrungsvorgang
1.2 Farbe
1.3 Schallausbreitung
1.4 Tragfähigkeit
1.5 Anomalien
2 Klassifikation
3 Bildung und Fundorte
3.1 Auf der Erde
3.2 Im Sonnensystem
4 Struktur und Modifikationen
5 Nutzung und Behinderung
6 Siehe auch
7 Literatur
8 Weblinks
9 Einzelnachweise

Besondere Eigenschaften [Bearbeiten]

Zu Eis erstarrter Wassertropfen
Erstarrungsvorgang [Bearbeiten]

Der Schmelz- bzw. Gefrierpunkt von Eis liegt unter Normalbedingungen bei Null Grad Celsius. Kristallisationskeime, also Verunreinigungen wie Staubpartikel und ähnliches, fördern die Kristallbildung, da sich die kristallisierenden Wassermoleküle an diese anlagern. Sehr reines (destilliertes) Wasser kann bis zu -70 °C unterkühlt werden.[3] In unterkühltem Wasser besitzen die Moleküle eine vom Normalfall abweichende Nahordnung, und es bilden sich Ikosaederstrukturen aus.

Der Gefrierpunkt kann durch Bestreuen mit Salzen (Streusalz) herabgesetzt werden. Dies ist eine kolligative Eigenschaft, die Gefrierpunktserniedrigung hängt nur von der Menge der gelösten Teilchen, nicht jedoch von ihrer Art ab. Der gleiche Effekt lässt sich also auch mit Zucker erreichen.

Zusätzlich kann auch die Lösungswärme eines Stoffes Eis zum Schmelzen bringen. Entscheidend hierfür ist, dass der hinzugegebene Stoff im festen Lösungsmittel unlöslich ist. Erreicht wird dieser Effekt durch die Erniedrigung des chemischen Potenzials der Flüssigphase. Dieser Effekt erzeugt gleichzeitig eine Siedepunkterhöhung des Wassers.

bläulich durchscheinende Eisdecke des Fryxellsees
Farbe [Bearbeiten]

Eis ändert seine Farbe mit dem Luftgehalt und kann so auch in unterschiedliche Gruppen eingeteilt werden. Eis, das viel Luft enthält, ist weiß, solches, das wenig Luft enthält, ist durchsichtig und blau oder grün. Ein besonderer Fall von „farbigem“ Eis sind sogenannte Grüne Eisberge, bei welchen es sich um alte umgekippte Eisberge handelt, deren algenbewachsene Unterseite nun sichtbar ist.

Eis und Schnee reflektieren das Sonnenlicht. Innerhalb der Erdatmosphäre verursachen Eispartikel damit Lichtsäulen. (Die verwandten Halos entstehen dagegen durch Brechung des Lichtes in Eiskristallen.) Astronomisch und geophysikalisch sind Eis und Schnee häufig Verursacher einer hohen Rückstrahlung eines Gegenstandes.
Schallausbreitung [Bearbeiten]

Die Schallgeschwindigkeit in Eis bei maximaler Dichte liegt bei 3250 m/s. Die Dispersion für Schallausbreitung in Eis ist im Gegensatz zu den meisten Festkörpern negativ. Dieser Effekt kann auf zugefrorenen Seen beobachtet werden. Entsteht zum Beispiel in hinreichend großer Entfernung zum Beobachter ein Riss in der Eisfläche (zum Beispiel durch Sonneneinstrahlung), kann ein pfeifendes Geräusch wahrgenommen werden, bei dem die Tonhöhe in Sekundenbruchteilen von ganz hohen Frequenzen zu sehr tiefen abfällt. Das Geräusch ähnelt dem eines vorbeifliegenden Projektils, das durch den Dopplereffekt eine fallende Tonhöhe erzeugt.
Tragfähigkeit [Bearbeiten]

Nach der Mohsschen Härteskala hat Eis nur eine geringe Härte von 1,5 und lässt sich mit dem Fingernagel ritzen. Dennoch ist es in der Lage, Menschen und sogar schwere Fahrzeuge wie beispielsweise LKW zu tragen. Allerdings ist dafür eine Mindestdicke von etwa 5 cm bei einer einzelnen Person und 8 cm bei Personengruppen nötig. Schlittenfahrzeuge brauchen eine Eisdecke von mindestens 12 cm und Pkw wenigstens 18 cm.

Die Tragfähigkeit einer Eisstraße lässt sich mit der sogenannten „Gold-Formel“ schätzen (benannt nach Lorne W. Gold).[4]
oder

mit
P = zulässige Belastungskapazität des Eises in kg (Das Gesamtgewicht des Fahrzeugs)
h = Dicke Blaueis in cm
w = Dicke weißes Eis in cm

Die kanadische Provinz Manitoba benutzt diese Formeln, um die Tragfähigkeit einer Eisfläche für die Nutzung als Winterstraße zu bestimmen. Die Formel wird als Hilfe für die Entscheidung benutzt. Die Entscheidung, für welche Belastung die Eisstraße freigegeben wird, trifft immer ein Experte für Eisstraßen.

Der Wert 7 in der Formel ist umstritten, weil es zu Unfällen gekommen ist. Ein Wert von 4 oder 3,5 reduziert die Gefahr von Unfällen.

Das Betreten von Eisflächen ist prinzipiell gefährlich und ist im Zweifel zu vermeiden. Dies gilt vor allem auch, weil die Dicke und Beschaffenheit des Eises häufig nicht zuverlässig zu bestimmen ist. Zur Bestimmung der Dicke des Eises eignet sich die Eisschraube.
Anomalien [Bearbeiten]

Phasendiagramm Eis

Wasser weist zahlreiche Anomalien auf: Eigenschaften, die vom erwarteten Regelfall abweichen. Folgende Anomalien sind für seinen festen Zustand, als Eis, von Bedeutung:
Eis ist weniger dicht, also leichter als Wasser, damit schwimmt es auf dem Wasser. Zu dieser Dichteanomalie kommt es, da die Wassermoleküle im hexagonalen Gitter einen größeren Abstand zueinander haben als im flüssigen, ungeordneten Zustand.
Im Phasendiagramm hat Wasser mehr feste Modifikationen als jeder andere Stoff: 13 kristalline, 5 amorphe sowie 1 flüssiger, 1 überkritischer und 1 gasförmiger. Das Phasendiagramm enthält 11 Tripelpunkte – ein weiterer, nicht nachweisbarer Tripelpunkt bei 0 K kann vermutet werden – und 2 kritische Punkte.
Wasser ermöglicht in höherem Maße Unterkühlung als andere Stoffe: Auch unter natürlichen Bedingungen kann es bis −23 °C flüssig bleiben.
Wasser hat einen zweiten kritischen Punkt bei −91 °C.
Unterkühltes Wasser hat zwei Phasen (ES und CS). Es ist unter hohem Druck auch bei Temperaturen von bis zu −149 °C flüssig.
Als amorphes Eis wird ein Zustand bezeichnet, in dem festes glasiges Wasser wie eine Flüssigkeit erscheint, nur können sich die Moleküle darin nicht gegeneinander verschieben. Physiker in Kanada entdeckten dies etwa 1985, als sie bei minus 200 Grad auf einen Eisklotz drückten. Mittlerweile sind drei Glaswässer bekannt, zwei dichte und eines, das eine geringere Dichte als flüssiges Wasser besitzt.
Heißes Wasser gefriert manchmal scheinbar schneller als kaltes Wasser (Mpemba-Effekt); der Effekt tritt auch bei anderen Flüssigkeiten auf, ist also nicht unbedingt eine Anomalie des Wassers.
Erhöhter Druck setzt den Schmelzpunkt von Wasser herab, anstatt ihn heraufzusetzen (siehe Phasendiagramm). Pro Bar Druckanstieg sinkt der Schmelzpunkt um zirka 0,0077 K. Dies wird auch als Druckaufschmelzung bezeichnet.
Magnetfelder können den Schmelzpunkt geringfügig verändern. Vermutet wird, dass das Magnetfeld indirekt die Wasserstoffbrücken der Wassermoleküle stärkt. Bei einem Magnetfeld von sechs Tesla steigt der Schmelzpunkt von normalem Wasser um 5,6 mK und bei schwerem Wasser um 21,8 mK.[5]
Klassifikation [Bearbeiten]

Nach der 8. und 9. Auflage der Strunzschen Systematik der Minerale gehört Eis aufgrund seiner chemischen Zusammensetzung zur Mineralklasse der Oxide mit einem Stoffmengenverhältnis von 2:1 und 1:1.

Die 9. Auflage der Mineralsystematik nach Strunz untergliedert die Oxide allerdings weiter, sodass Eis zur Gruppe mit nicht näher bestimmter Ionengröße und dem Kation-Anion-Verhältnis von 2:1 und 1,8:1 zählt.

Die Mineralsystematik von Dana ordnet die Minerale nach ihrer Kristallstruktur. Eis gehört hier zur Abteilung der einfachen Oxide mit einer Kationenladung von +1 und bildet aufgrund seiner speziellen Kristallstruktur eine eigene Gruppe.[6]
Bildung und Fundorte [Bearbeiten]

Eis in dendritischer Form an einer Schneeflocke

nadelförmiger Raureif an einem Baumast

faseriges Kammeis
Auf der Erde [Bearbeiten]

Eis bildet sich weltweit dort, wo die Luftfeuchtigkeit hoch genug und die Temperatur auf und unter den Gefrierpunkt gesunken ist.

Freie Eiskristalle entstehen in Form von Reif und Raureif durch Resublimation (direkter Übergang vom gasförmigen in den kristallinen Zustand) des atmosphärischen Wasserdampfs. Graupel und Hagel besteht aus rundlichen Eiskörnern. Sie bilden sich in Gewitterwolken aus Wassertröpfchen, welche in tiefen Wolkenschichten kondensieren und dann durch Aufwinde in höhere und kältere Luftschichten transportiert werden, wo sie dann gefrieren. Größere Hagelkörner sind oft Zusammenballungen kleinerer Eispartikel und durchlaufen in ihrer Entstehungsgeschichte mehrmals den Prozess des Aufstiegs durch Winde und des Absinkens durch ihre Gewichtskraft. Schnee besteht aus mehr oder weniger filigran verästelten Eiskristallen. Schneeflocken bilden sich durch langsames Anlagern und Gefrieren von feinsten Wassertröpfchen an einem Kristallisationskeim (zum Beispiel Staubteilchen).

Dauerhaft mit dem Festland verbundene Eisflächen werden Schelfeis genannt. Die Schelfeisflächen werden meist durch fließende Gletscher gespeist. Eisberge sind von Gletschern abgebrochene (gekalbte) Eismassen.

Bei der Kristallisation von Meerwasser entsteht so genanntes Meereis; dabei wird das Salz an das Meer abgegeben oder sammelt sich in Sole(Salz)-Einschlüssen (Eis selbst ist immer festes Süßwasser). Je nach Größe und Zusammenballung des Eises unterscheidet man Nadeleis, Grieseis, Pfannkucheneis, Eisschollen und Packeis. Eine natürliche eisfreie Fläche, die jedoch vollständig von Packeis umgeben ist, heißt Polynja. Künstliche, in das Eis geschlagene Rinnen und Löcher werden Wuhnen genannt.

Eis, welches sich ausnahmsweise wegen seiner Entstehungsgeschichte am Boden eines Gewässers befindet, wird Grundeis genannt. Die Bildung von Neueis auf dem Meer wird als Nilas bezeichnet.

Die Eisverhältnisse auf Meeresgebieten werden mit einem internationalen Ice Code bezeichnet:
0: No ice; kein Eis, eisfrei
1: Slush or young ice; Schlamm- oder Neueis (junges Eis)
2: Fast ice; Festeis
3: Drift ice; Treibeis, Eisstoß
4: Packed slush or strips of hummocked ice; zusammengepacktes Schlammeis oder Höckereisstreifen (Eishöckerstreifen)
5: Open lead near shore; offene Eisrinne (durchgehende Fahrrinne im Eis) nahe der Küste
6: Heavy fast ice; starkes Festeis
7: Heavy drift ice; starkes Treibeis
8: Hummocked ice; Höckereis, Eishöcker (über das glatte Eis sich erhebende Eispyramiden), aufgepresstes Eis
9: Ice jamming; Eisblockierung
Im Sonnensystem [Bearbeiten]

Eisvorkommen wurden in unserem Sonnensystem nachgewiesen in Kometen, Asteroiden [7] auf dem Mars und auf einigen Monden der äußeren Planeten.

Von zahlreichen Kometen ist bekannt, dass sie zu einem Großteil aus Wassereis bestehen, weshalb sie auch hin und wieder als „Schmutzige Schneebälle“ tituliert werden. Es wird spekuliert, dass ein Großteil der irdischen Wasservorkommen auf ein lang anhaltendes Bombardement der noch jungen Erde durch Kometen zurückgeht. Das meiste Wasser im Universum liegt als Eis vor.

Außer der Erde ist der Mars der einzige Planet, auf dem Eisvorkommen nachgewiesen sind. Neben den Polkappen, die zweifelsfrei zu einem Teil aus gefrorenem Wasser bestehen, gibt es möglicherweise auch in anderen Regionen Eisvorkommen, und zwar als Permafrost in tieferen Bodenschichten.[8] [9]

Hinweise auf das Vorhandensein von Eis in Meteoritenkratern in Polnähe bei Merkur, dem sonnennächsten Planeten, lieferte 1975 die Raumsonde Mariner 10. Genauere Untersuchungen mithilfe der für 2009 geplanten Mission MESSENGER sollen dies bestätigen bzw. widerlegen.

Von einigen Monden der äußeren Planeten ist bekannt oder wird vermutet, dass sie von einer Eiskruste bedeckt sind. Beispiele sind die Jupitermonde Europa, Ganymed und Kallisto, die Saturnmonde Enceladus und Titan, der Neptunmond Triton sowie der Plutomond Charon.

Frühe Radarbilder des Mond-Südpols aus den 1990er-Jahren mit vielen, kleinen, auffallend hell erscheinenden Flecken ließen bei zahlreichen Forschern die Hoffnung aufkeimen, dass der Mond über große Wasserreserven verfügt, die unter anderem am Grund tiefer Krater als Relikte von Kometeneinschlägen überlebt haben könnten. Solche Vorkommen wären wichtige Wasser- und Sauerstoffquellen für künftige Mondbasen. Untersuchungen im Jahre 2006 mit Radioteleskopen verliefen negativ.[10] 2009 konnte die LCROSS-Mission Wassereis nachweisen.[11] [12] [13]
Struktur und Modifikationen [Bearbeiten]

Kristallstruktur von Eis. Die gestrichelten Bindungen markieren die Wasserstoffbrücken

Im festen Aggregatzustand des Wassers wird als Eis normalerweise eine hohe Fernordnung durch Ausbildung eines Kristallgitters im Zuge der Kristallisation erreicht. Im flüssigen Zustand herrscht eine Mischung von Ordnung und Chaos, wobei die Moleküle aufgrund ihrer höheren Geschwindigkeit ein größeres Volumen ausfüllen.

Natürliches Eis kristallisiert im hexagonalen Kristallsystem in der Raumgruppe P63/mmc mit den Gitterparametern a = 6,27 Å und c = 5,79 Å sowie vier Formeleinheiten pro Elementarzelle. [1] [14]

Sechs Wassermoleküle schließen sich dabei über Wasserstoffbrücken jeweils zu einem Ring zusammen, wobei jedes Molekül ebenfalls Teil von zwei benachbarten Ringen ist. Die hexagonale Symmetrie der Kristallstruktur spiegelt sich in der makroskopischen Gestalt der Eiskristalle wider. In dieser Struktur ist jedes Sauerstoffatom tetraedrisch von jeweils vier anderen O-Atomen umgeben.[15]

Hexagonales Eis wird mit Eis Ih bezeichnet. Seine Dichte liegt bei etwa 0,92 g/cm3 (0 °C), womit es – im Gegensatz zu den meisten anderen Stoffen – leichter als im flüssigen Zustand ist.

Unter −22 °C und über 207,5 MPa bilden sich jedoch noch andere, zum Beispiel kubische Eisformen aus, etwa das metastabile, kubische Eis Ic, in welchem die Sauerstoffatome eine Diamantstruktur aufweisen.[15] Bisher sind 16 kristalline und 5 amorphe Modifikationen bekannt (Stand Januar 2010). Letztere sind Formen ohne Kristallstruktur.

Die 16 kristallinen Formen werden als Eis Ih, Eis Ic, sowie Eis II bis Eis XV bezeichnet.[16]

Eiswolken im interstellaren Raum haben eine Temperatur von ca. -260 °C und sind amorpher Struktur ("fließen").[17][18]
Nutzung und Behinderung [Bearbeiten]

Geplatzte Bierflasche, durch die Ausdehnung der Flüssigkeit beim Frieren

Schon die Römer nutzten teuer importiertes Gletschereis zur Kühlung von Speisen und zur Herstellung von Erfrischungsgetränken.

Im 19. Jahrhundert begann in Nordamerika die kommerzielle Nutzung von Wintereis, zunächst als Luxusgut für Menschen in tropischen Ländern, später auch als Massengut für den Hausbedarf. Der Eismann brachte Eisblöcke, mittels derer verderbliche Nahrungsmittel, typischerweise in einem Eisschrank, länger frisch gehalten werden konnten. Mit der Elektrifizierung und Einführung des Kühlschranks fand dieses Gewerbe sein Ende. Heute wird fast das gesamte vom Menschen zu Speisezwecken genutzte Eis von Kältemaschinen oder in Kühlschränken hergestellt.

Eisformation auf dem Fenster eines Flugzeuges, gebildet durch die niedrigen Außentemperaturen

Speiseeis ist dagegen eine aus Fruchtsäften oder Milchmixgetränken hergestellte Schneemasse oder Eisschlamm.

Die entstehende Reibungswärme von Kufen auf festem Eis lässt unter einem Schlittschuh eine wenige µm dicke Wasserschicht entstehen, auf der der hintere Teil der Kufe dann vergleichsweise reibungslos gleitet. Eislauf, aber auch Skifahren, Schlittenfahren oder Schlitten als Transportmittel sind deswegen möglich. Durch den Druck unter den schmalen Kufen wird der Gefrierpunkt des Wassers nur um wenige zehntel Grad gesenkt. [19]

Zugefrorene Wasserflächen können einerseits die Schifffahrt behindern, andererseits aber auch Transportwege verkürzen, indem Land-Transporte direkt über die Wasserfläche geführt werden können, zum Beispiel auf dem Baikalsee.

Früher wurde Eis von Inuit auch zum Bau von Iglus verwendet.

Aus Eisblöcken werden Eisskulpturen errichtet. Auch Häuser aus Eis sind möglich.

Behindernd wirken Eisvorkommen vor allem auf den Verkehr in Form von Packeis für die Schifffahrt (siehe auch Eisbrecher), als glatter Eisfilm auf Straßen (siehe auch Schneeketten), Fußwegen oder an Flugzeugen, sowie als Schneewehen bei allen Land-Verkehrsträgern. Um die Rutschgefahr zu vermindern, werden Eisflächen mit Streusand abgestumpft oder mit Streusalz weggetaut.

Eisblumen an Fensterscheiben behindern die Sicht.

Auch Bauvorhaben können durch Verfestigungen des Bodens durch Eis behindert werden. Andererseits kann die Verfestigung des Bodens gewollt sein und zum Beispiel Tunnelarbeiten in losem Boden erst möglich machen. Hierbei wird die Vereisung meist künstlich mit großen Kühlaggregaten erzeugt. In Permafrostgebieten stellt die Aufweichung des Bodens durch den fehlenden Frost eine Gefahr für Bauwerke dar. Teile der Lhasa-Bahn werden hierzu mit großen Wärmerohren (Heatpipes) gekühlt.

Wasserleitungen platzen, wenn sie einfrieren. Zum Schutz werden solche Leitungen unterhalb der Frostgrenze im Boden verlegt oder ein Mindestdurchfluss sichergestellt oder rechtzeitig entleert.
Siehe auch [Bearbeiten]
Planet Erde. Eiswelten. (OT: Ice Worlds), Dokumentation, Großbritannien, 2006, 43 Min., ein Film von Alastair Fothergill, Produktion: BBC, Inhaltsangabe der ARD
Eiszeit
Synthetisches Eis, Blaues Eis
Eishotel, Eisklettern, Eisskulptur
Literatur [Bearbeiten]
Astrid Döppenschmidt: Die Eisoberfläche – Untersuchungen mit dem Rasterkraftmikroskop. GCA-Verl., Herdecke 2000, ISBN 3-934389-71-6
Werner F. Kuhs: Physics and chemistry of ice. RSC Publ.,London 2007, ISBN 978-0-85404-350-7
Victor F. Petrenko, Robert W. Whitworth: Physics of ice. Oxford Univ. Press, Oxford 2006, ISBN 0-19-851894-3
Miles McPhee: Air-ice-ocean interaction – turbulent ocean boundary layer exchange processes. Springer, New York 2008, ISBN 978-0-387-78334-5
John D.Castello: Life in ancient ice. Princeton Univ.Press, Princeton 2005, ISBN 0-691-07475-5
Pat Dasch: Icy worlds of the solar system. Cambridge Univ. Press, Cambridge 2004, ISBN 0-521-64048-2
Gurij N. Jakovlev: Studies in ice physics and ice engineering. Israel Program for Scientific Translation Jerusalem 1973, ISBN 0-7065-1275-8
Weblinks [Bearbeiten]
Commons: Eis – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien
Wiktionary: Eis – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen
Wikiquote: Eis – Zitate
Mineralienatlas:Eis (Wiki)
Ausführliche Informationen (englisch)
Ice Testing Information. Formeln zur Berechnung der Tragfähigkeit einer Eisfläche, (engl., PDF)
Hayley, Proskin: Managing the safety of ice covers used for transportation in an environment of climate warming, 4th Canadian Conference on Geohazards, Université Laval, Québec, Qc, Canada - Ein Artikel über die Tragfähigkeit von Eisstraßen
Beurteilung der Tragfähigkeit von Eisdecken – Merkblatt des BLfW
Christine Reinke-Kunze: (Fast) alles über Eis und Schnee. In: NZZ Folio. 7/97.
Wachstum von Eiskristallen (Zeitraffer-Video)

Artikel
„Nassforschers Träume“, Die Zeit, 27. November 2003, Nr. 49, S. 38, „Viereckige Schneeflocken, 500 Grad heißes Eis, wässriges Glas – die Wissenschaft staunt immer wieder neu über H2O“
Forscher lassen Wasser bei Zimmertemperatur gefrieren, wissenschaft.de, 19. August 2005
Kay D. Bidle, (et al.) Fossil genes and microbes in the oldest ice on Earth. PNAS August 2007, Vol. 104, no. 33, 13455-13460
L.W. Gold, Use of ice covers for transportation. Canadian Geotechnical Journal, 1971, Vol. 8, pp. 170-181. Abstract

Künstliches Eis
Kleine Eiswürfelkunde
Synthetisches Eis
Einzelnachweise [Bearbeiten]
↑ a b Webmineral – Ice (engl.)
↑ a b MinDat – Ice (engl.)
↑ Dienstleistungszentren Ländlicher Raum Rheinland-Pfalz – Unterkühltes Wasser.
↑ L. W. Gold: Use of Ice Covers for Transportation. In: Canadian Geotechnical Journal. 8, Nr. 2, 1971, S. 170–181, doi:10.1139/t71-018.
↑ „Magnetfelder verändern den Schmelzpunkt von Wasser“, Die Welt, 8. Januar 2005.
↑ Webmineral – New Dana Classification of Oxide Minerals.
↑ Confirming Water Ice on the Surface of Asteroid 24 Themis 2009: American Astronomical Society
↑ scinexx – Das Wissensmagazin: „Phoenix findet erstes Mars-Eis“.
↑ Water Ice in a Martian Crater – Astronomy Picture of the Day vom 20. Juli 2005 (Englisch).
↑ raumfahrer.net – Doch kein Eis auf dem Mond.
↑ Sonden-Einschlag-Nasa findet Wasser auf dem Mond Spiegel online, 13. November 2009
↑ Lunar Impactor Finds Clear Evidence of Water Ice on Moon Wired Science,November 13, 2009
↑ LCROSS Impact Data Indicates Water on Moon nasa, 11.13.09
↑ American Mineralogist Crystal Structure Database – Ice (engl.)
↑ a b R. Steudel, Y. Drozdova: Chemie der Nichtmetalle: Mit Atombau, Molekülgeometrie und Bindungstheorie. 2. Auflage, S. 206–208, de Gruyter, 1998, ISBN 978-3-11-012322-7
↑ H2O - der Sonderling welt.de, 27. Juni 2010; A very special snowball sciencenews.org, 10. Oktober 2009; Ice XV: A New Thermodynamically Stable Phase of Ice, ucl.ac.uk, 22. September 2009; abgerufen am 20. Juli 2010
↑ [1] alpha-Centauri: Wie entsteht Eis im Kosmos?
↑ David F. Blake, et al.: Eis – Wiege des Lebens? S.22 - 27 in: Leben im All. Spektrum der Wissenschaft Dossier 2002/3, Spektrum-d.-Wiss.-Verl., Heidelberg 2002, ISBN 3-936278-14-8, Eine amorphe Reise S.25
↑ Schlittschuhlaufen: Warum ist Eis glatt?, Veröffentlichung der Deutschen Physikalischen Gesellschaft
Kategorien: Eis | Glaziologie | Mineral | Hexagonales Kristallsystem | Oxide und Hydroxide
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Schnee Der Titel dieses Artikels ist mehrdeutig. Weitere Bedeutungen sind unter Schnee (Begriffsklärung) aufgeführt.


Schneekristalle, fotografiert vom Schneeforscher Wilson Bentley

Schnee ist die häufigste Form des festen Niederschlags, der aus feinen Eiskristallen besteht.Inhaltsverzeichnis [Verbergen]
1 Kristallbildung
2 Schneeflocken
3 Schneefall
4 Schneeschmelze
5 Schneearten
5.1 Alter
5.2 Feuchtigkeit
5.3 Farbe
5.4 Dichte
5.5 Thermische Eigenschaften
5.6 Auftreten und Ursprung
6 Bedeutung
6.1 Auswirkungen auf das Klima und die Umwelt
6.2 Rolle für den Menschen
7 Schneeforschung
7.1 Geschichte
7.2 Schneemessungen
8 Rund um den Schnee
9 Schneekatastrophen
10 Literatur
11 Einzelnachweise
12 Weblinks

Kristallbildung [Bearbeiten]

Sternförmiger Eiskristall (Dendrit)

Plättchenförmiger Eiskristall

Mischform aus Plättchen und Dendriten

Nahaufnahme mit Elektronenmikroskop

Schnee entsteht, wenn sich in den Wolken feinste Tröpfchen unterkühlten Wassers an Kristallisationskeimen (zum Beispiel Staubteilchen) anlagern und dort gefrieren. Dieser Prozess setzt jedoch erst bei Temperaturen unter -12 °C ein, wobei Wasser in Abwesenheit von Kristallisationsansätzen bei bis zu -40 °C flüssig bleiben kann.[1] Die dabei entstehenden Eiskristalle, weniger als 0,1 mm groß, fallen durch zunehmendes Gewicht nach unten und wachsen durch den Unterschied des Dampfdrucks zwischen Eis und unterkühltem Wasser weiter an. Auch resublimiert der in der Luft enthaltene Wasserdampf, geht also direkt in Eis über und trägt damit zum Kristallwachstum bei. Es bilden sich die bekannten sechseckigen Formen aus. Wegen der besonderen Struktur der Wassermoleküle sind dabei nur Winkel von exakt 60° bzw. 120° möglich.

Die unterschiedlichen Stammformen der Schneekristalle hängen von der Temperatur ab – bei tieferen Temperaturen bilden sich Plättchen oder Prismen aus, bei höheren Temperaturen sechsarmige Dendriten (Sterne). Auch die Luftfeuchtigkeit beeinflusst das Kristallwachstum. Wenn sich Schneekristalle bilden, steigt in der Wolke auch die Temperatur, denn beim Gefrieren geben die Kristalle Wärme ab, während sie beim Verdampfen Wärme aufnehmen.

Herrscht eine hohe Thermik, so bewegen sich die Kristalle mehrfach vertikal durch die Erdatmosphäre, wobei sie teilweise aufgeschmolzen werden und wieder neu kristallisieren können. Dadurch wird die Regelmäßigkeit der Kristalle durchbrochen und es bilden sich komplexe Mischformen der Grundformen aus. Sie weisen eine verblüffend hohe Formenvielfalt auf. Über 5000 verschiedene Schneekristalle wurden schon von Wilson A. Bentley ab 1885 fotografiert.[2]; als erstem Menschen gelangen nach neuestem Stand Johann Flögel 1879 fotografische Aufnahmen von Schneekristallen. Mit hoher Wahrscheinlichkeit gibt es und gab es noch nie zwei komplexe Schneekristalle, die exakt gleich waren. Der Grund hierfür liegt in den sehr großen kombinatorischen Möglichkeiten vieler einzelner Merkmale. Eine Schneeflocke enthält etwa 1018 Wassermoleküle, darunter ca. 1014 Deuterium-Atome. Auch im sichtbaren Bereich eines Lichtmikroskops lassen sich leicht schon hundert Merkmale unterscheiden, die an verschiedenen Orten ausgebildet werden können. In Kombination ergeben sich sehr viele mögliche Variationen, weshalb die möglichen Formen komplexer Kristalle äußerst zahlreich sind, weit größer als die Anzahl an Atomen im Weltall.[3]

Ebenso verblüffend wie die beobachtete Formenvielfalt ist die ausgeprägte Symmetrie, die manchen Schneekristallen eine hohe Selbstähnlichkeit verleiht und sie zu einem Vorzugsbeispiel der fraktalen Geometrie werden ließ (Koch-Kurve). Die verschiedenen Verästelungen wachsen in einem Exemplar manchmal in ähnlicher Weise und offenbar mit ähnlicher Geschwindigkeit, auch wenn ihre Spitzen, an denen sie weiter wachsen, oft mehrere Millimeter auseinander liegen. Ein möglicher Erklärungsversuch, der ohne Annahme einer Wechselwirkung über diese Entfernung hinweg auskommt, besteht in dem Hinweis, dass die Wachstumsbedingungen an verschiedenen vergleichbaren Keimstellen an den Spitzen zu gleichen Zeitpunkten manchmal recht ähnlich sind.[4] Weit häufiger als schöne, symmetrische Schneeflocken sind jedoch asymmetrische und unförmige. Die regelmäßig erscheinenden Formen werden allerdings häufiger fotografiert und abgebildet.[5]

Die größte Komplexität der Schneekristalle zeigt sich bei einer hohen Luftfeuchtigkeit, da diese auch noch filigraneren Strukturen das Wachsen ermöglicht. Bei sehr niedrigen Temperaturen sind die Eiskristalle nicht nur kleiner und einfacher gebaut, sondern es schneit auch weniger als bei Temperaturen knapp unter dem Gefrierpunkt, da die Luft dann kaum noch Feuchtigkeit enthält.
Schneeflocken [Bearbeiten]

Liegt die Lufttemperatur nahe am Gefrierpunkt, so werden die einzelnen Eiskristalle durch kleine Wassertropfen miteinander verklebt und es entstehen an einen Wattebausch erinnernde Schneeflocken. Bei trockener Luft kann in kälteren Luftschichten gebildeter Schnee auch bei Temperaturen um 5 Grad noch als Schnee die Erde erreichen, da ein Teil der Flocke sublimiert und die dafür aufzubringende Energie die verbleibende Flocke kühlt.[6] Andererseits kommt es vor, dass auch bei unter Null Grad Regen fällt, dann als gefrierender Regen. Für diesen Effekt wird in manchen Medien der Begriff Blitzeis verwendet. Diese Komponenten hängen von Struktur und Schichtungsstabilität der oberen und unteren Luftschichten, von geografischen Einflüssen sowie Wetterelementen wie zum Beispiel Kaltlufttropfen ab. Bei tiefen Temperaturen bilden sich nur sehr kleine Flöckchen, der so genannte Schneegriesel.

Die weiße Farbe des Schnees liegt darin begründet, dass der Schnee aus Eiskristallen besteht. Jeder einzelne Kristall ist − wie Eis als solches − transparent; das Licht aller sichtbaren Wellenlängen wird an den Grenzflächen zwischen den Eiskristallen und der umgebenden Luft reflektiert und gestreut. Eine ausreichend große Ansammlung von Eiskristallen mit zufälliger Lagebeziehung zueinander führt damit insgesamt zu diffuser Reflexion; Schnee erscheint daher weiß. Ein ähnlicher Effekt ist beispielsweise auch bei Salz beim Vergleich von Pulver und größeren Kristallen zu beobachten.

Der mittlere Durchmesser von Schneeflocken beträgt ca. fünf Millimeter, bei einem Gewicht von 0,004 Gramm. Je höher die Temperatur wird, desto größer werden die Flocken, da die Kristalle schmelzen und zu großen Flocken verkleben. Das Guinness-Buch der Rekorde verzeichnet für die größte je gesehene Schneeflocke einen Durchmesser von 38 Zentimetern.[7]

Fällt eine Schneeflocke auf Wasser, dann erzeugt sie aufgrund der in ihr eingeschlossenen Luftblasen einen schrillen hohen Ton mit einer Frequenz von 50 bis 200 Kilohertz, der für Menschen allerdings unhörbar ist.[8]
Schneefall [Bearbeiten]

Da Schneeflocken eine große Oberfläche und somit einen hohen Luftwiderstand haben, fallen sie mit Geschwindigkeiten von etwa 4 km/h verhältnismäßig langsam – zum Vergleich: mittelschwerer Regen fällt mit ca. 20 km/h, Hagel kann noch weitaus höhere Geschwindigkeiten erreichen. Die Fallgeschwindigkeit von Schneeflocken ist weitgehend unabhängig von ihrer Größe, da die Oberfläche der Flocken (fast) proportional zu ihrer Größe wächst, wodurch der Luftwiderstand in etwa konstant bleibt.[9]

Schneekristalle, wie auch alle anderen irregulär geformten Objekte, tendieren dazu, mit ihrer flachsten Seite nach unten zu fallen. Dies erscheint zunächst unlogisch, weil man ja denken würde, dass Objekte sich so orientieren müssten, dass sie sich mit dem geringsten Widerstand durch die Luft bewegen. Wenn die flache Seite der Schneeflocke exakt parallel zur Fallrichtung wäre (geringster Widerstand), würde sie auch dort bleiben. Allerdings ist es sehr wahrscheinlich, dass sie sich während ihres Falles aufgrund von kleinen Störungen (Turbulenzen) einmal zur Fallrichtung neigt. Somit erfährt die Schneeflocke aufgrund der sie umströmenden Luft ein Kräftepaar; wegen der größeren Strömungsgeschwindigkeiten an den äußeren Enden. Dieses Kräftepaar dreht dann die Schneeflocke so, dass ihre flache Seite nach unten zeigt (Ebene der größten Ausdehnung der Flocke normal zur Fallrichtung). Demselben Mechanismus folgen ein fallendes Blatt von einem Baum, ein fallengelassenes Blatt Papier, Rayleighsche Scheibe zur Messung der Schallgeschwindigkeit, etc.

Eine andere Auswirkung von Turbulenzen ist, dass Schneeflocken und andere Objekte dazu tendieren, einander einzuholen. Ein Schneekristall, der in die Wirbelzone eines anderen gerät, kann darin schneller fallen, so dass er mit diesem kollidiert und verklumpt. Derselbe Effekt wird von Motorradfahrern genutzt, die im Windschatten fahren, und erlaubt Vögeln in V-Formationen energetisch günstiger zu fliegen als alleine. Ob der genannte Effekt der turbulenten Strömung eintritt oder nicht, hängt vom Objekt und dem Medium ab, in dem es sich bewegt. Beispielsweise erzeugen Staubkörner in Luft und Stahlkugeln in Honig in der Regel keine Verwirbelungen.
Schneeschmelze [Bearbeiten]

Eine Schneedecke verliert an Substanz, wenn Energie zugeführt wird. Dies kann durch Strahlung (kurzwellige Sonnenstrahlung oder langwellige Wärmestrahlung), Wärmeleitung (bei Lufttemperaturen über 0 °C) oder durch in den Schnee fallenden Regen geschehen, der wärmer als 0 °C ist. Wie schnell der Massenabbau vor sich geht, hängt nicht nur von der eingebrachten Energiemenge, sondern auch von Lufttemperatur und Luftfeuchtigkeit ab. Konkret verläuft der Abbau langsamer, je trockener die Luft ist, da zur Sublimation, also für den direkten Übergang des Wassers von der festen in die gasförmige Phase, eine gewisse Energie aufgebracht werden muss, wodurch der übrige Schnee gekühlt wird.

Anhand von Feuchttemperatur und Taupunkttemperatur unterscheidet man drei Stufen des Abbauprozesses. Die Feuchttemperatur ist hierbei die Temperatur, die von der feuchten Seite eines Psychrometers gemessen wird und stets kleiner (bei 100% Luftfeuchtigkeit gleich) der Lufttemperatur ist. Die Taupunkttemperatur ist diejenige Temperatur, bei der die feuchte Luft wasserdampfgesättigt wäre und ist wiederum kleiner als die Feuchttemperatur. Liegt die Feuchttemperatur unter 0 °C, sublimiert der Schnee. Dieser Prozess hat die langsamste Abbaurate, der Schnee bleibt dabei völlig trocken. Er kann bei bis zu 7 °C Lufttemperatur stattfinden, dazu muss die relative Feuchte jedoch unter 20% betragen. Liegt die Feuchttemperatur über 0 °C, die Taupunkttemperatur jedoch noch darunter, schmilzt der Schnee, das heißt er geht sowohl in die Gasphase als auch in die Flüssigphase über. Bei Taupunkttemperaturen oberhalb des Nullpunkts taut der Schnee, er geht ausschließlich in die Flüssigphase über. Dieser Prozess hat die schnellsten Abbauraten. Bei einer mittleren relativen Luftfeuchte von 50% sublimiert Schnee unterhalb von +3,5 °C, er schmilzt bei 3,5°-10 °C und taut oberhalb von 10 °C.

Wegen des hohen Luftgehaltes auch des am Boden verfestigten Schnees bleiben beim Schmelzen der Schneebedeckung flächenhafte Überschwemmungen aus. Das Wasser, das durch Flüsse abtransportiert wird, kann aber in den Flusstälern zu den bekannten Frühjahrsüberschwemmungen führen, weil der Schnee auf einer sehr großen Fläche taut und sich in den relativ schmalen Flussbetten als Wasser sammelt.
Schneearten [Bearbeiten]

Es gibt verschiedene Kriterien, anhand derer man Schnee klassifizieren kann. Ein verbreiteter Irrtum besagt, dass die Eskimos besonders viele Termini für Schnee besäßen.
Alter [Bearbeiten]

Neuschnee

Firn

Schneekristalle wachsen am Strauch

Durch Wind gebildete Schneestruktur an den Zweigen eines Buschs

Satellitenbild des schneebedeckten Großbritanniens im Januar 2010

Frischer Schnee auf einem dünnen Zweig

Frisch gefallener Schnee wird als Neuschnee bezeichnet. Seine Eiskristalle sind noch fein verzweigt mit spitzen Zacken. Änderungen in der Struktur des liegenden Schnees bezeichnet man als Schneeumwandlung oder Metamorphose. Ihre Art und Geschwindigkeit ist von äußeren Einflüssen wie etwa der Temperatur abhängig.

Grundsätzlich unterscheidet man zwischen abbauender und aufbauender Metamorphose, sowie der Schmelzmetamorphose. Bei der abbauenden Metamorphose nehmen die Kristalle durch Temperaturschwankungen, den Druck der Schneedecke und Umwelteinflüsse wie Wind weniger verästelte und abgerundetere Formen an. Sie werden dadurch fester und dichter und werden dann als filziger bzw. rundkörniger Schnee bezeichnet. Bei der aufbauenden Metamorphose bilden sich in tieferen Schichten neue, größere Kristallformen, die durch große Lufteinschlüsse nur noch geringe Festigkeit besitzen. Sowohl abbauende als auch aufbauende Schneeumwandlung vollziehen sich bei Temperaturen unter dem Gefrierpunkt über einen Zeitraum mehrerer Wochen.[10] Die Schmelzmetamorphose lässt bei Temperaturen über 0 °C runde Kristallformen entstehen. Im Wechselspiel mit Wiedergefrieren des Wassers an der Oberfläche (Auffirnen) kann sich Bruchharsch bilden, sonst kompakter Harsch, und dem Einfluss von Wind auch windgepresster Schnee, der auch zur Wechten- aber auch Schneebrettbildung beiträgt. Unter starker Sonneneinstrahlung entsteht durch Sublimation der Büßerschnee und andere Sonderformen, die für das Hochgebirge typisch sind.

Altschnee des Vorwinters wird nach mindestens einem Jahr Firnschnee genannt und besitzt eine hohe Dichte (über 0,6 g/cm³). Über längere Zeiträume können aus Firnschnee schließlich Gletscher entstehen.
Feuchtigkeit [Bearbeiten]
Pulverschnee ist trockener Schnee, der auch unter Druck nicht zusammenklebt. Seine Dichte liegt unter 60 kg/m³
Fällt schon der Schnee unter besonderer Trockenheit, entstehen wenig bis kaum verzahnende Flocken, die tiefgründig haltlose Schneeschichten aufbauen, in den amerikanischen Rocky-Mountains mit seiner Sonderlage zwischen Pazifik und dem trockenen Kontinent wird er als Champagner-Powder bezeichnet
Feuchtschnee klebt unter Druck zusammen und eignet sich daher besonders für Schneebälle und Schneemänner, es lässt sich jedoch kein Wasser herauspressen. Er wird auch Pappschnee genannt, weil er zusammenpappt.
Nassschnee oder Sulzschnee (Adj. sulzig) ist sehr schwer und nass, er klebt ebenfalls zusammen und man kann Wasser herauspressen.
Faulschnee ist ein Gemisch aus Wasser und größeren Schneebrocken, die nicht mehr gut zusammenhalten (Schneematsch).
An der Temperaturgrenze (Übergang in der Höhe) oder bei Wetterumschwüngen fällt Schneeregen, das heißt, ein Gemisch aus Schnee und Regen.
Farbe [Bearbeiten]
Blutschnee ist rötlich gefärbter Schnee. Er ist meist hervorgerufen durch eine Massenentwicklung von Grünalgen (z. B. Chlamydomonas nivalis), die rote Carotinoide ansammeln. Seltenere Ursache ist das Niedergehen rötlicher Staubmassen, die von Winden aus Wüstenregionen transportiert werden.
Eine ebenfalls durch kryophile Schneealgen hervorgerufene grüne Färbung wurde in Gletschern und arktischen Schneeflächen entdeckt.
Dichte [Bearbeiten]Dichte Bezeichnung
30…50 kg·m-3 trockener, lockerer Neuschnee
50…100 kg·m-3 gebundener Neuschnee
100…200 kg·m-3 stark gebundener Neuschnee
200…400 kg·m-3 trockener Altschnee
300…500 kg·m-3 feuchtnasser Altschnee
150…300 kg·m-3 Schwimmschnee
500…800 kg·m-3 mehrjähriger Firn
800…900 kg·m-3 Eis

Thermische Eigenschaften [Bearbeiten]

Die Wärmeleitfähigkeit von Schnee ist von seiner Struktur und Textur abhängig und nimmt mit seiner Dichte zu. Die Wärmeleitfähigkeit liegt zwischen der von Luft [0,0247 W/(m·K)] und der von Eis [2,2 W/(m·K)][11]. Durch die isolierende Wirkung des Schnees können je nach Untergrundtemperatur Schmelzprozesse an der Unterseite der Schneeschicht bereits einsetzen, obwohl die Lufttemperaturen unterhalb des Schmelzpunktes liegen. Die Wärmekapazität von Schnee entspricht etwa der von Eis, 2.106 J/(kg∙K) (bei 0 °C). Sie verringert sich mit sinkender Temperatur. Die latente Schmelzwärme von Schnee beträgt 335 kJ/kg (bei 0 °C und Normaldruck)[11].

Die vor zu starker Auskühlung schützende Wirkung einer Schneedecke ist besonders in der Landwirtschaft vorteilhaft. Technisch genutzt wird die Isolierwirkung von Schnee beim Bau von Iglus.
Auftreten und Ursprung [Bearbeiten]
Flugschnee ist sehr feiner Schnee, der durch die Wirkung des Windes in Häuser eindringt.
Eine Schneeverwehung ist eine durch Windtransport bedingte Schneeansammlung, deren Höhe sich deutlich über der eigentlichen Niederschlagsmenge befinden kann.
Kunstschnee ist künstlich erzeugter Schnee.
Bedeutung [Bearbeiten]

Schnee und Pflanzen
Auswirkungen auf das Klima und die Umwelt [Bearbeiten]

In Gebieten mit einer gut ausgebildeten Schneedecke wird durch die hellere Bodenfarbe mehr Sonnenlicht zurück in die Erdatmosphäre reflektiert, so dass sich der Boden weniger stark aufheizt.[12] Die langwellige Wärmestrahlung der Atmosphäre wird durch Schnee dagegen besonders gut absorbiert.[13] Insbesondere dient sie während des Schmelzvorgangs als so genannte Schmelzwärme dazu, die Bindungsenergie der Wassermoleküle zu überwinden, ohne den Schnee bzw. das entstehende Wasser zu erwärmen. Frisch gefallener Schnee besteht bis zu 95% aus eingeschlossener Luft und bildet somit auch einen guten Wärmeisolator, der Pflanzen unter der Schneedecke vor scharfem Frostwind schützt.
Rolle für den Menschen [Bearbeiten]

Schneeballschlacht um 1400 (Meister Venceslao: Januar, Detail)

Wo Schnee normalerweise nur im Winter liegt, hat die damit verbundene Landschaftsveränderung auch eine ästhetische Bedeutung. Als Metapher steht der Schnee für den Winter ganz allgemein. Lebensgewohnheiten, Sinneseindrücke und Freizeitgestaltung unterschieden sich ganz erheblich von Zeiten ohne Schnee. Für den Tourismus spielt Schnee eine wichtige Rolle (siehe auch Wintersport). Bei Kindern beliebt ist das Bauen von Schneemännern und das Austragen von Schneeballschlachten.

Eine große Gefahr geht an exponierten Lagen von Schneelawinen aus, die ganze Dörfer begraben können. Starke Schneefälle (Schneekatastrophen) können ebenfalls zu schweren Schadensereignissen führen (überlastete Gebäude oder Bauten, Baumstürze, abgeschnittene Ortschaften etc.).

Schnee- und Eisglätte auf Verkehrswegen stellt eine erhebliche Gefahr dar und führt nicht selten zu einem vollständigen Zusammenbruch des Verkehrsflusses. Straßen sind nach starken Schneefällen oft nur noch mit Hilfe von Schneeketten passierbar. Speziell ausgerüstete Winterräumdienste können mit der Schneeräumung beauftragt sein.

Tourismusorte, die wirtschaftlich vom Schneesport abhängig sind, benutzen Schneekanonen, um bei keinem oder geringem natürlichem Schneefall künstlichen Schnee zu erzeugen, wobei sich Kunstschnee durch andere Eigenschaften als Naturschnee auszeichnet.

Schnee hat auch akustische Auswirkungen: Ist er locker, befindet sich viel eingeschlossene Luft zwischen den einzelnen Flocken, dadurch wirkt er schalldämmend. Die sprichwörtliche Winterstille ist daher neben dem Sinnbild für eine mit wenig Aktivitäten verbundene Zeit des Ruhens und Erholens durchaus real zu verstehen.
Schneeforschung [Bearbeiten]

bizarre Schneekristalllandschaft
Geschichte [Bearbeiten]

Die streng hexagonale Struktur von Schneeflocken war im Kaiserreich China schon mindestens seit dem 2. Jahrhundert v. Chr. bekannt. Im Abendland bemerkte diese Eigenschaft erstmals der englische Mathematiker Thomas Harriot im Jahre 1591, der seine Beobachtung jedoch nicht publizierte. Arbeiten über die Formenvielfalt der Schneekristalle sind auch von Johannes Kepler und René Descartes bekannt, doch erste systematische Untersuchungen unternahm erst Ukichiro Nakaya, der 1936 als Erster synthetische Schneeflocken herstellen konnte und diese 1954 in über 200 verschiedene Typen kategorisierte.
Schneemessungen [Bearbeiten]

Messungen der Schneemenge werden mit Hilfe üblicher Regenmesser durchgeführt, bei denen zum Schutz gegen Verwehungen Schneekreuze angebracht sind. Die Mächtigkeit der Schneefläche wird mit Schneepegeln oder Schneesonden bestimmt. Der Zuwachs kann auch mit Ultraschall gemessen werden. Beim Deutschen Wetterdienst werden die Schneedeckenmächtigkeit und die Neuschneehöhe täglich um 7:30 Uhr gesetzlicher Zeit gemessen. Obwohl die Neuschneemenge über einen 24-Stunden-Zeitraum gemessen wird, wird sie als so genannte Neuschneesumme bisweilen über mehrere Tage summiert angegeben (z.B. 3-Tages-Neuschneesumme).[14]

Der Wasseranteil (Wasseräquivalent einer Schneedecke) und die Schneedichte haben Bedeutung für die Klimatologie und Hydrologie. Auch die Schneegrenze ist eine wichtige klimatologische Kenngröße. Die Schneegrenze trennt schneebedeckte und schneefreie Gebiete voneinander.
Rund um den Schnee [Bearbeiten]
Als Industrieschnee bezeichnet man lokalen Schneefall, der durch Kraftwerke und andere Großanlagen verursacht wird.
Lake effect snow ist ein Wetterphänomen an den Großen Seen in Nordamerika.
Große Schneehöhen führen im Wald zu Schneebruch, bei Gebäuden werden die Schneelasten in der Statik berücksichtigt.
Schneeblindheit ist eine Schädigung des Auges, die unter anderem durch Schnee und Sonne verursacht wird.
Mit Yukitsuri (im japan. Gartenbau: dem Hochbinden) können Äste bewahrt werden, unter dem Gewicht von Schnee zu brechen.
Schneekatastrophen [Bearbeiten]
Großer Schneesturm (1888) in den USA
Schneekatastrophe in Norddeutschland 1978
Münsterländer Schneechaos 2005
Siehe auch: Größere Lawinenunglücke
Literatur [Bearbeiten]
Kenneth G. Libbrecht: Wie Schneekristalle entstehen, Spektrum der Wissenschaft, 2008 (Februar), S. 36ff.
Einzelnachweise [Bearbeiten]
↑ Gerhard Karl Lieb: Schnee und Lawinen. Vorlesung im WS 2001/02, Institut für Geografie und Raumforschung, Graz (PDF, 248 kB)
↑ Webseite über "Wilson A. Bentley"
↑ Kenneth G. Libbrecht ausführlich hierzu "Snowflakes - No Two Alike"
↑ Kenneth G. Libbrecht: Frequently Asked Questions about Snow Crystals, Webseite eines Physikprofessors am Caltech
↑ Kenneth G. Libbrecht: Snowflake Myths and Nonsense
↑ Artikel „Snow at above freezing temperatures“ der Webseite ScienceBits
↑ Vgl. „Snowflakes as Big as Frisbees?“ – Artikel vom 20. März 2007 in der Online-Ausgabe der New York Times
↑ Lawrence A. Crum, Hugh C. Pumphrey, Ronald A. Roy, and Andrea Prosperetti: The underwater sounds produced by impacting snowflakes. Journal of the Acoustical Society of America 106(4):1765-1770, 1999.
↑ Bart Geerts: Fall speed of hydrometeors, Teil der Resources in Atmospheric Sciences der University of Wyoming
↑ Gerhard Karl Lieb: Schnee und Lawinen. Vorlesung im WS 2001/02, Institut für Geografie und Raumforschung, Graz
↑ a b Schöniger, M; Dietrich, J.: Vorlesung Hydrologie, Online-Script, 8.4 Physikalische Eigenschaften der Schneedecke
↑ Der Treibhauseffekt bei Quarks & Co
↑ Gösta H. Liljequist und Konrad Cehak: Allgemeine Meteorologie, Seite 12. Nachdruck der 3. Auflage von 1984. Springer, 2006. ISBN 978-3-540-41565-7
↑ Glossar der European Avalanche Warning Services
Weblinks [Bearbeiten]
Commons: Schnee – Album mit Bildern und/oder Videos und Audiodateien
Wiktionary: Schnee – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen
Wikiquote: Schnee – Zitate
Institut für Atmosphäre und Klima IACETH, ETH Zürich, interaktive Erklärung zur Bildung der verschiedenen Kristallformen
www.snowcrystals.com zur Formenvielfalt der Schneekristalle (Engl.)
www.slf.ch Eidgenössisches Institut für Schnee- und Lawinenforschung in der Schweiz
Skriptum: Schnee und Lawinen von Prof. Gerhard Lieb - Institut für Geographie und Raumforschung, Graz (PDF-Datei; 239 kB)
Schneealgen mindern Treibhauseffekt - Rote Algen auf Schneefeldern nehmen Kohlendioxid durch Photosynthese auf
Wachstum von Schneekristallen (Zeitraffer-Video) Dieser Artikel wurde am 31. Dezember 2005 in dieser Version in die Liste der lesenswerten Artikel aufgenommen.

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Diese Seite wurde zuletzt am 17. März 2011 um 09:45 Uhr geändert.
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