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Physik im Alltag und Naturphänomene

Schnee oder nicht Schnee – das ist hier die Frage.

waermeleitung_dsc07715_rvViele Vorgänge laufen im Verborgenen ab. Vielleicht ist es auch ganz gut so, weil wir ansonsten der Komplexität der Welt in noch stärkerer Weise ausgesetzt wären und uns noch mehr bemühen müssten, zu übersehen statt zu sehen. Dieser Gedanke kam mir, als ich gestern auf dem blauen Geländer unserer Eingangstreppe den liegengebliebenen Schnee in regelmäßiger Weise gemustert vorfand. Das Muster war sehr einfach: – – – -; womit ich sagen will, dass ein kurzes Stück Schnee sich mit einem kurzen Stück abwesenden Schnees abwechselte.
Warum schmolz der Schnee in dieser rhythmischen Weise? Das menschliche Vermögen, Muster zu erkennen, sucht sofort nach Verbindungen und entdeckt, dass die Streben des Geländers sich im selben Abstand wiederholen. Solche Übereinstimmungen gibt man nicht sofort auf. In diesem Fall wird man auch sofort fündig. Da das Schmelzen von Schnee auf die Zufuhr von Wärme angewiesen, die umgebende Luft aber offenbar noch zu kalt ist (Das Thermometer zeigt -1 °C an.), kommt nur die Strahlungsenergie der Sonne in Frage. Diese kann zwar auf direktem Wege kaum etwas ausrichten, da das Sonnenlicht weitgehend vom Schnee reflektiert und kaum absorbiert wird. (Das ist ein Grund dafür, dass der Schnee weiß ist.)
Aber indirekt kommt die Wärme dann doch zum Schnee. Indem das blaue  Metallgitter einen Teil der Sonnenenergie aufnimmt und in thermische Energie umwandelt, sich also erwärmt, setzt in dem gut Wärme leitenden Eisen sofort ein Wärmeleitungsvorgang ein, durch den die thermische Energie von den erwärmten zu den kühleren Stellen transportiert wird. Auf diese Weise kommt die Wärme auch zum Handlauf und erwärmt zunächst die Verbindungsstellen. Diese haben nichts Eiligeres zu tun, als dem ohnehin schon kurz vor der Schmelze stehenden Schnee die für den Übergang vom festen in den flüssigen Zustand nötige Energie zur Verfügung zu stellen.
Und ist erst einmal eine Stelle frei geschmolzen, sodass das blaue Metall auch der direkten Sonnenstrahlung ausgesetzt ist, kommt es zu einer zusätzlichen Energiezufuhr. Die Schneeschmelze kann sich mit dieser Unterstützung ziemlich schnell zu den Seiten ausbreiten. Interessanterweise gefriert das abtropfende Wasser auf dem Boden gleich wieder zu winzigen Eiszapfen. Denn die Tropfen fallen nicht manchmal hier und manchmal dort, sondern bleiben in gewissen Grenzen bei dem einmal eingeschlagenen Weg. Wie es dazu kommt, wäre eine weitere Geschichte.
Damit solche subtilen Vorgänge in der hier geschilderten Weise stattfinden können, müssen die äußeren Bedingungen stimmen. Die Lufttemperatur sollte in der Nähe des Grenzübergangs von Fest nach Flüssig oder umgekehrt sein und es sollte ein deutlicher Unterschied bei der Wechselwirkung des Sonnenlichts mit dem Material – Schnee oder Metall – zur Wirkung kommen. Georg Christoph Lichtenberg würde hier vielleicht sagen: „Auf der Grenze liegen immer die seltsamsten Geschöpfe“. Naja, so seltsam sind die Muster nun auch wieder nicht. Aber sie können immerhin eine längere Geschichte von über 3000 Zeichen erzählen.

 

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