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Marginalia, Physik im Alltag und Naturphänomene

Ein kristallener Weihnachtsbaum

TannenbäumeManchmal sind Weihnachtsbäume sehr unauffällig. Diese feingliedrigen „Bäume“ fand ich in einer Regentonne, die noch etwas Wasser enthielt, als der Frost einsetzte. Die Bäume verdanken sich dem Wechselspiel von Zufall und Notwendigkeit. Die zufälligen Bewegungen, mit denen sich die Wasser(dampf)moleküle auf den wachsenden Eiskristall zu bewegen und dort andocken, werden durch die Notwendigkeit eingeschränkt, der hexagonalen Symmetrie der Wassermoleküle Rechnung zu tragen. Weil außerdem bei der Kristallisation verhältnismäßig viel Energie frei wird, findet das Wachstum insbesondere an den extremalen Stellen statt, von denen die Energie leichter an die Umgebung abgegeben werden kann. Auf diese Weise wachsen die kristallenen Äste möglichst von der bereits bestehenden Konstruktion weg, was in der weihnachtsbaumartigen Struktur der Kristallplättchen ihren Niederschlag findet. (Die Abmessungen der Bäumchen betragen etwa 5 bis 10 cm).
Weil auch das Wachstum eines realen Weihnachtsbaums durch die Notwendigkeit mitbestimmt wird, dass die hinzukommenden Blätter möglichst viel Licht erhalten, ist die Strukturähnlichkeit kein Zufall.
Neben diesen groben Bauregeln spielen beim Anbau weiterer Kristalle die äußeren Parameter wie Feuchte und Temperatur eine wesentliche Rolle. Sie entscheiden darüber, ob filigrane Kristallstrukturen wie bei den Schneeflocken dominieren oder eher flächenhafte Plättchen wie im vorliegenden Fall.
In einem früheren Beitrag haben wir bereits auf weihnachtsbaumartige Kristallisationen hingewiesen, die in dem Fall auf einer verharrschten Schneedecke entstanden waren.

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  1. Pingback: Wasser in kristallinem Gewand | Die Welt physikalisch gesehen - 21. Dezember 2016

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