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Physik im Alltag und Naturphänomene, Rubrik: "Schlichting! "

Kunst unter der Eisdecke

Eis-auf-Pfützen_0008Schlichting, H. Joachim. Spektrum der Wissenschaft  12  (2015), S. 56 – 57

Statt einfach nur spiegelglatt zu werden, bilden frierende Wasserflächen oft seltsame Strukturen – geformt durch die wechselhaften Bedingungen in dieser sehr speziellen Umgebung.

Sie schafft ewig neue Gestalten;
was da ist, war noch nie,
was war, kommt nicht wieder –
alles ist neu, und doch immer das Alte

Johann Wolfgang von Goethe (1749 – 1832)

Im Winter bereiten frisch zugefrorene Wasserpfützen besonders Kindern ein Vergnügen. Unter ihrem Stampfen bricht das Eis mit einem krachenden Geräusch und legt eine matschige Brühe frei. Die meisten Eltern dürften sich dabei über die verschmutzten Schuhe ärgern, doch mich betrübt mehr die Zerstörung der oft verborgenen Skulpturen. Denn diese sind häufig ästhetisch ansprechend und fordern die physikalische Intuition heraus: Eine zufrierende Wasserpfütze zeigt eine beeindruckende Formenvielfalt wie kaum ein anderer Phasenübergang vom flüssigen in den festen Zustand. Das steht im krassen Widerspruch zur schlichten Schulweisheit, wonach Wasser bei Unterschreiten des Gefrierpunkts von null Grad Celsius erstarrt und in Eis übergeht. Es ist dann eine an Glas erinnernde feste Substanz – und sonst nichts.

Schon bei der eigenen Herstellung von Eiswürfeln im Gefrierschrank kann man einige Überraschungen er­leben. Sei es, dass sie manchmal mit zapfenförmigen Auswüchsen versehen sind, oder, dass heißes Wasser erstaunlicherweise oft schneller erstarrt als kaltes. Von all dem ist im Physikunterricht üblicherweise nicht die Rede. Dabei handelt es sich bei den Phänomenen nicht etwa um bloße Launen der Natur. Zwar spielt der Zufall bei der Kristallbildung eine wesentliche Rolle, aber er ist eingebunden in zwangsläufige Vorgänge, und diese lassen sich im Prinzip physikalisch erschließen. Dazu reicht nicht immer der bloße Anblick der Muster aus; oft braucht man Kenntnisse über die Vorgeschichte. Und manchmal kommt man nicht umhin, die Pfütze zumindest teilweise zu dekonstruieren, indem man etwa eine Eisscholle heraustrennt, um die Unterseite genauer zu untersuchen. …

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