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Monatsrätsel, Physik im Alltag und Naturphänomene

Rätselfoto des Monats Februar 2017

raureif_dsc07778_rvWie kommt es zu diesen einseitig ausgericheten „Eisnadeln“?

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eislawine_rvErklärung des Rätselfotos des Monats Januar 2017

Frage: Wie kommt es zu diesem zungenartigen Gebilde?

Antwort: Das Foto zeigt einen Ausschnitt aus der Eisschicht eines wassergefüllten, zugefrorenen Brunnenrings aus Beton. Die merkwürdige Eisstruktur erinnert stark an die zungenartige Sandlawine, die bereits Gegenstand eines früheren Monatsrätsels war. Die Ähnlichkeit ist nicht nur äußerlich, wie man erkennt, wenn man sich die analogen Vorgänge von fließendem Sand und strömendem Wasser unter den jeweils gegebenen Umständen vor Augen führt.
Wenn Wasser gefriert, dehnt es sich im Unterschied zu fast allen anderen erstarrenden Stoffen aus (Anomalie des Wassers). Das hat verschiedene Konsequenzen. So frieren Gewässer und andere wassergefüllte Behälter von oben zu. Im vorliegenden Fall bildet sich auf der Oberfläche des Wassers zunächst eine dünne Eisschicht. Diese friert seitlich am Brunnenring fest. In dem Maße wie die Eisschicht dicker wird und ins Innere des Behälters hineinwächst, entsteht ein zunehmender Druck auf das darunter befindliche Wasser. Und das ist eine weitere Konsequenz der Anomalie des Wassers, die letztlich zu einer Struktur führen kann, wie sie im Foto dargestellt ist. Der Druck wird nämlich schließlich so groß, dass sich an der schwächsten Stelle die frische Eisschicht hochwölbt und reißt. Durch diesen Riss quillt das unter Druck geratene Wasser und fließt zu der Seite ab, zu der die Lochöffnung orientiert ist. Es kommt nich weit, weil es gefriert und in einer zunächst dünnen Eiszunge auf der schon bestehenden Eisschicht fixiert wird. Ich vermute, dass wegen der Druckentlastung auch der Riss zunächst wieder zufriert und erst wieder aufbricht, wenn durch die  sich weiter verdickenden Eisdecke  der Druck auf das Wasser zu groß wird. Dann wiederholt das Ganze: Wieder fließt Wasser über die bereits vorhandene Eiszunge ab, wobei ein Teil in kleineren Zungen zu beiden Seiten der Hauptzunge abfließt. Die gestaffelte Struktur lässt darauf schließen, dass der Vorgang sich einige Male wiederholt hat.
Auf einem Teich habe ich derartige Strukturen bislang nicht entdecken können. Vermutlich liegt das daran, dass dort zunächst keine starre Fixierung der Eisdecke im Uferbereich auftritt, sondern noch sehr lange flüssige Übergänge erhalten bleiben.

 

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Diskussionen

13 Gedanken zu “Rätselfoto des Monats Februar 2017

  1. Durch den eiskalten Wind, der die benäßten Äste kristallieren lässt, oder irgendwie so!
    Hört sich doch gut an, gell!🙊😉😊

    Lg Babsi

    Verfasst von kunstschaffende | 1. Februar 2017, 00:13
    • Ja, liebe Babsi, das hört sich schon mal sehr gut an. Du könntest dir ja noch überlegen, ob die Kristalle gegen den Wind oder mit dem Wind wachsen. Die Auflösung gibt es allerdings erst am 1. März. Liebe Grüße, Joachim.

      Verfasst von Joachim Schlichting | 1. Februar 2017, 18:41
      • Okay, also ich sage gegen den Wind! Ich kan es leider nicht physikalisch erklären, aber ich gehe sowas immer logisch an! Mit dem Wind würden die Äste nach unten gedrückt und durch die Eiskristalle wäre da auch das Gewicht, das die Äste dann nach unten drücken würde, oder irgendwie so zum 2. 😱🙈😂

        Wünsche Dir einen schönen Abend!

        Lg Babsi

        Verfasst von kunstschaffende | 1. Februar 2017, 19:28
      • Nochmals danke für deine Erklärung. Ich muss mich aber mit einer Bewertung bis zum Monatsende zurückhalten. Auch dir noch einen schönen Abend. LG, Joachim.

        Verfasst von Joachim Schlichting | 1. Februar 2017, 21:34
      • Ja klar, dass weiß ich doch!
        Ich kann warten und bin auf die Aufklärung gespannt!

        Verfasst von kunstschaffende | 1. Februar 2017, 22:13
  2. Durch diese Erklärung habe ich mich daran erinnert, dass wir als Kinderer auf den winterlichen Landwegen in Wasserpfützenentdeckt kleine „Eisplatten“ entdeckten die wir aufbrachen, um die wunderlich, schönen organisch aussehenden Strukturen und Hohlräume bestaunen zu können bzw diese mit Vergnügne unter unseren Füssen zerbersten zu lassen.

    Verfasst von Malabar | 1. Februar 2017, 08:49
    • Du denkst dabei vielleicht an solche Strukturen (https://hjschlichting.wordpress.com/2015/12/04/kunst-unter-der-eisdecke/), die durch das Wechselspiel zwischen Gefrieren des Wassers in der Pfütze und Versickern des Wassers entstehen. Das sind meines Erachtens auch die schönsten und vielfältigsten Strukturen die der Winter hervorbringen kann. Aber sie sind physikalisch gar nicht so leicht zu beschreiben, weil sie ein Ergebnis von Zufall und Notwwenigkeit sind. Für die Physiker ist das meist damit abgetan, dass man von einer Änderung des Aggregatzustandes spricht. Ich kann mich jedenfalls auch noch an die Kindheitserlebnisse erinnern, insbesondere an das Krachen der dünnen, hohlen Eisscheiben unter den Füßen und das filigrane Bauwerk mit Quer- und Längsstützen, dass man dabei zugleich freilegte und zerstörte.

      Verfasst von Joachim Schlichting | 1. Februar 2017, 18:52
      • Ja genau. Wobei wie ich finde „weil sie ein Ergebnis von Zufall und Notwendigkeit sind.“ ich mich Frage, ob der (sogennante) Zufall nicht eben die Notwendigkeit an sich ist d.h es eben keinen Unterschied zwischen diesen gibt bzw dieser Unterschied illusorisch weil er nur aus verschiedenen Standpunkten, Ansichten enstehten kann.

        Verfasst von Malabar | 2. Februar 2017, 10:20
      • Ja, das ist ein weites Feld. Ohne Zufall hätten wir allerdings so etwas wie eine deterministische Welt. Willensfreiheit wäre nur Einbildung und alles Zukünftige stände schon fest.

        Verfasst von Joachim Schlichting | 2. Februar 2017, 19:47
  3. Zum 1 Februar Rätsel: Dein Beitrag vom 21Januar-Die Nadelarbeit des Winters -erklärt die Frage?! u.a auch warum die Eisnadel so ausgerichtet sind „Da mit dem Wind frischer Wasserdampf herbeiführt wird, wachsen sie daher gegen den Wind.“
    Korrekt?

    Verfasst von Malabar | 1. Februar 2017, 08:58
  4. Spannend. Herzlichen Dank für den Auflösungstext. Beim neuen Rätsel würde ich natürlich sagen: Liegt am starken Wind von einer Seite. Aber da ich Dich mittlerweile kenne, wird’s wohl komplizierter sein 🙂 Liebe Grüße!

    Verfasst von simonsegur | 1. Februar 2017, 11:56

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