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Physik im Alltag und Naturphänomene

Eiszapfen, die aus dem Boden wachsen

kammeis_dsc08248_rvIn Bündeln feiner Eisnadeln wachsen hier vielgliedrige Zapfen aus dem Boden, die offiziell Kammeis heißen. Ich entdeckte sie in einer Senke, deren Boden aus einem Sand-Lehmgemisch besteht und nicht vollkommen durchgefroren war.
Die Nadeln entstehen anschaulich gesprochen dadurch, dass in den Poren des Bodens gespeichertes Wassergefrierend sich ausdehnt. Dabei bewegen sich die Spitzen der gefrorenen Wasserfäden nach außen und ziehen aufgrund ihres inneren Zusammenhalts (Kohäsion) weiteres Wasser aus dem Innern nach, das ebenfalls gefriert usw.. Auf diese Weise können beachtliche Eisnadellängen erreicht werden.  Das im Foto zu sehende Kammeis ist maximal etwa 7 cm lang. Obwohl Eisnadenln bis zu 30 cm lang werden können, habe ich in unseren Breiten nie längere Nadeln als 10 cm gesehen.
Manchmal werden mit den wachsenden Eisnadeln hinderliche Bodenbestandteile einfach mit angehoben.
Obwohl die einzelnen Nadeln zunächst unabhängig voneinander aufstreben, bleiben sie meist mehr oder weniger fest miteinander verbunden. Diese innere Verbundenheit macht sich auch darin bemerkbar, dass sich die Bündel krümmen, wenn einige Nadeln schneller wachsen als andere. Dann neigt sich das Bündel zur Seite der langsamer wachsenden Nadeln. Auch das sieht man an einigen Exemplaren im nebenstehenden Foto. Solche Krümmungen aufgrund unterschiedlich starker Ausdehnungen kennt man auch aus anderen Zusammenhängen.

Dass sich Wasser im Unterschied zu den meisten anderen Stoffen beim Erstarren ausdehnt, ist der sogenannten Anomalie des Wasser zu verdanken. Eine weitreichende Konsequenz für das Leben auf der Erde überhaupt ist die allerdings sehr vertraute Tatsache, dass Gewässer von oben her zufrieren.

 

 

 

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