Wie kommt es zu dieser „Schneerolle“?
Erklärung zum Rätselfoto des Monats Februar 2018
Frage: Wie kommt es zu den blauen Augen?
Antwort: Die blauen Augen sind Blasen im Eis. Sie sind dadurch entstanden, dass Gase biologischer Aktivität auf dem Boden aufgestiegen sind und sich unter der Eisschicht des zufrierenden Teiches zu einer Gasblase vereinigt haben. Diese Blase ist dann von der nach unten wachsende Eisschicht eingeschlossen worden. Sie hat die Form einer Linse. Blasen tendieren dazu, Kugelform anzunehmen, um die Grenzflächenenergie zwischen Gas und Flüssigkeit zu minimieren. Denn die Grenzflächenenergie ist proportional zur Grenzfläche. Nur so kann das System maximal viel Energie an die Umgebung abgeben (2. Hauptsatz der Thermodynamik). Durch den schwerkraftsbedingten Auftrieb wird Höhenenergie vermindert, was im vorliegenden Fall dazu führt, dass die Blase flach gedrückt wird. Da das aber nur zum Preis einer zunehmenden Oberfläche zu haben ist, stellt sich ein Kompromiss zwischen Kugelform und Ebene ein.
Auch optisch tut sich hier einiges. Das Sonnenlicht fällt auf die Eisschicht, wird zum Teil reflektiert und dringt zum Teil durch die transparente Eisschicht in den Teich ein. Dass die Sonne scheint, ist nicht nur an den hellen Strukturen auf dem Boden des Teichs zu erkennen, sondern auch an den spiegelnden Reflexionen des Sonnenlichts an den Luftblasen.
Wenn das Sonnenlicht das Wasser durchdringt und anschließend am Boden diffus reflektiert wird, wird es an den winzigen Schwebeteilchen im Wasser von der Größenordnung der Wellenlänge des Lichts gestreut. Dadurch geht vor allem kurzwelliges (blaues, violettes) Licht verloren (Rayleigh-Streuung), und es dominieren die langwelligen (rot, gelb) Anteile. Es ist also ähnlich wie beim Sonnenuntergang, wenn das Sonnenlicht auf dem langen Weg durch dichte Luftschichten seine kurzwelligen Anteile einbüßt. Wegen der wesentlich größeren Dichte des Wassers, genügen dazu vergleichsweise kürzere Wege.
Die Welt physikalisch gesehen 
Ich glaube, dass es sich um eine so genannte Schneerolle handelt. Der Wind hat von oben rechts auf die Scheibe geweht, den durch die wärmere Scheibe leicht befestigten Schnee angehoben und dann „lawinenartig“ aufgerollt. Sowas sieht man auch manchmal auf freien Feldern.
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Verfasst von ch | 1. Februar 2019, 09:52Auf jeden Fall kann die Schneedecke elastisch sein. Erst gestern habe ich meine Hand auf eine dünne Schneedecke gelegt und es hat sich beeindruckend „elastisch“ angefühlt als meine Hand langsam in den darunter liegenden Schnee sanft einsank. Sobald die Handwärme im Schnee abkühlte, stoppte der Einsink-Prozess.
Wahrscheinlich haben wechselnde Temperaturen von Schneefall, gefrieren und dem später einsetzender Regen sowie die Neigung der Frontscheibe dazu geführt, dass diese schöne Form entstand?
Auf der Website des Schweizerischen Institut für Schnee-und Lawinenforschung SLF, gibts auch noch viel interessantes zum Thema Schnee nach-zulesen:
https://www.slf.ch/de/schnee/schneedecke.html
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Verfasst von Malabar | 1. Februar 2019, 11:01Aufgrund mehrerer Rückmeldungen per Email, habe ich festgestellt, dass meine ursprüngliche Frage missverständlich ist und nicht wie von mir erhofft zur Klärung des Phänomens beiträgt. Daher habe ich mir die Freiheit genommen, eine andere geeignetere Frage zu stellen.
Elastisch bedeutet ja, dass ein durch Ausübung einer Kraft verformter Gegenstand von selbst in die ursprüngliche Form zurückgeht. Elastizität kann also nicht mit Biegsamkeit gleichgesetzt werden.
Dein Experiment hat irreversible Veränderungen im Schnee bewirkt, die einer Sinterung entsprechen: Kleine Streben zwischen dem lockeren Schnee der obersten Lage wurden mechanisch zerbrochen und/oder durch Wärmeeinwirkung geschmolzen.
Deine kurze Antwort auf die nunmehr aktuelle Frage trifft das Problem ganz gut. Allerdings erwarte ich von einer vollständigen Antwort die Angabe der wesentlichen physikalischen Mechanismen, die zu dem Einrollprozess geführt haben.
Vielen Dank für den Hinweis auf die Seite vom SLF. Ich kannte sie bereits und halte sie für sehr informativ und verständlich.
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Verfasst von Joachim Schlichting | 1. Februar 2019, 11:50Lieber Joachim, die Bläschen erinnern mich an Opale, ein wunderschönes Foto und wieder ein sehr lehrreicher Beitrag.
Zum Rätselbild, mein Blick sagt Flies, sagt Schnee, sagt Flies, sagt Schnee …
herzliche Grüße
Ulli
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Verfasst von Ulli | 1. Februar 2019, 11:21Vielen Dank liebe Ulli! Wo du es sagst, finde auch ich die äußere Ähnlichkeit mit Opalen frappierend. Wir denken da vor allem an die künstlichen Opale; die natürlichen können in ihrem Farbreichtum wesentlich größer ausfallen. Man hat hier in der Tat wie bei den Opalen nicht nur das bläuliche Schimmern der Aufsicht, sondern auch das gelb-rötliche Schimmern der Durchsicht (vgl.
(https://hjschlichting.wordpress.com/2010/08/07/sonnenaufgang-in-einem-opal/
Der Unterschied besteht jedoch darin, dass das Gelb-Rötliche durch den Durchblick auf den Untergrund des Teiches bewirkt wird. Der Clou ist aber, dass die gelb-rötliche Färbung beim Durchblick durch den Opal auf dieselbe physikalische Weise zustande kommt wie hier die Farbe des Untergrunds.
Und was deine Erklärung des neuen Rätselfotos betrifft, so halte ich es für eine sehr schöne poetische Umschreibung dessen, was hier physikalisch passiert.
Liebe Grüße, Joachim.
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Verfasst von Joachim Schlichting | 1. Februar 2019, 12:09Ich habe zwar ein wunderschönes Opalarmband (mein Vater brachte es 1958 aus Indien mit), aber leider kann ich nicht hindurchschauen, da die Steine eingefasst wurden, ich hätte das jetzt, nach dem Lesen deines Artikels, zu gerne ausprobiert. Danke für den Link.
Ich bewundere dein tiefes physikalisches Wissen! Ich lese deine Beiträge meistens mehrmals, sonst bleibt zu wenig hängen. Dake, dass du dein immenses Wissen mit uns teilst!
Auf die Auflösung deines Rätselbildes bin ich sehr gespannt!
Nochmals herzlichen Dank und Gruß
Ulli
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Verfasst von Ulli | 1. Februar 2019, 12:23Wenn es nur um die optischen Demonstrationen geht, so könntest du für wenige Euro in einem Mineralienshop einen künstlichen Opal erstehen. Ich habe es jedenfalls genossen, mit einem solchen zu „spielen“. Ich bewundere dich, dass du dich auch durch meine physikalisch durchwirkten Beiträge nicht abschrecken lässt. Als ich meinen Blog begann, hatte ich vor allem physikalisch vorbelastete Leser im Sinn. Die aktivsten Leser sind allerdings künstlerisch Interessierte und Tätige. Das kommt meinem Interesse an Kunst und Physik bzw. Physik im Kontext der Kunst sehr entgegen.
Auch dir herzlichen Dank und Gruß, Joachim
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Verfasst von Joachim Schlichting | 1. Februar 2019, 17:25Die aufgebogene, zu einer Rolle verformte Schneeschicht?
Hat sich da unter der zunächst flachen Schicht was drunter geschoben und sie hochgedrückt?
Oder hatte die Schneedecke zunächst eine andere Ausdehnung/Dichte und krümmt sich jetzt unter der neuen Dichte?
Es kann auch sein, daß der Innenraum des Autos vom Fahren warm war und sich die Wärme auf die Schneedecke von unten übertrug., aber wieso nur rechts?
Steht das Auto neben einem Carport, das rechts davon steht? Da ist es wärmer als links.
So ganz weiß ich es nicht 😦
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Verfasst von kopfundgestalt | 1. Februar 2019, 14:38Ich gebe zu, dass ich einen großen Informationsvorsprung habe, weil ich das Phänomen über einen gewissen Zeitraum beobachten konnte. Umso beachtlicher sind deine Fragen, die wichtige Aspekte des Phänomens berühren. Nur so viel sei gesagt: Das Auto steht rechts neben dem Giebel eines Hauses, links ist frei. Die Temperaturen schwankten um den Gefrierpunkt. Es war nicht aufgeheizt, sondern eher in der Nacht ausgekühlt. Das Foto wurde morgens geschossen.
Ich weiß, all zu viel ist mit diesen Angaben nicht anzufangen.😦
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Verfasst von Joachim Schlichting | 1. Februar 2019, 18:38Deine Erwartung zu er-klärung des Einrollprozess, kann ich Dir nicht geben, aber Ullis Wort „Flies“ hat mir soeben die Ähnlichkeit einer Wasserwelle vor Augen geführt….
https://de.wikipedia.org/wiki/Wasserwelle
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Verfasst von Malabar | 1. Februar 2019, 15:03Dann bleibt mir ja noch etwas zu tun. In der Tat, Ullis poetische Annäherung ist wirklich gut!
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Verfasst von Joachim Schlichting | 1. Februar 2019, 17:272x Schneefall. Der zweite recht dick und beim Abrutschen nach folgender Erwärmung drückt er die ältere Schicht um?
Ich stochere rum wie in altem Schnee 🙂
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Verfasst von kopfundgestalt | 1. Februar 2019, 23:29Nein nur einmal Schneefall. Allerdings schiebt sich ein Teil des Schneebretts vom Dach zwischen das sich aufrollende Schneebrett auf der Windschutzscheibe.
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Verfasst von Joachim Schlichting | 2. Februar 2019, 11:28