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Energie und Entropie, Physik im Alltag und Naturphänomene

Strukturen im Schnee

Nach dem kurzen Schneeintermezzo in diesem (bei uns bisher ausgebliebenen) Winter möchte ich noch das im Foto eingefangene Phänomen  nachtragen.
Wenn Schnee zu einer Zeit fällt, in der der Boden noch nicht gefroren und die Lufttemperatur in der Nähe des Gefrierpunkts ist, gibt es die Chance interessante Phänomene zu entdecken. Eines dieser Phänomene ist auf dem Foto zu sehen. Als ob die Natur einen Sinn für ästhetische Gestaltung selbst im Bereich von gepflasterten Gehwegen entfalten würde, werden hier die dünnen Fugen zwischen den Pflastersteinen deutlich mit einem relativ hohen Schneewulst überbrückt und in vielen Fällen auch noch dunkel nachgezeichnet.
Doch die Natur ist hier nicht einfach launenhaft, alles erfolgt im Einklang mit den Naturgesetzen. Entscheidend für dieses Ordnungsphänomen ist eine Art Nichtgleichgewichtssituation. Der Boden und die darauf ruhenden Pflastersteine haben noch eine Temperatur leicht oberhalb des Gefrierpunkts. Demgegenüber liegt die Temperatur des Schnees bei ca. 0°C und etwas darunter. Da die Pflastersteine eine hohe Wärmekapazität besitzen, d.h. vergleichsweise viel thermische Energie gespeichert haben, geben sie reichlich Energie durch Wärme an den kalten Schnee ab. Und da auch die Wärmeleitung zwischen dem Steinen und dem unmittelbar aufliegenden Schnee ziemlich gut ist, beginnt dieser umgehend zu schmelzen. Daher kann sich der Schnee nicht lange halten und bildet auf den Steinen nur dünne Schneeschichten.
Ganz anders ist die Situation über den Fugen. Diese liegen etwas vertieft und sind größtenteils mit Luft gefüllt. Außerdem werden sie von den sich ineinander verhakenden Flocken überwölbt, sodass die wärmeleitende Verbindung mit den Steinen nur minimal ist. Wegen der geringen Wärmekapazität der Luft nimmt diese eher die Temperatur des Schnees an als dass der Schnee merklich erwärmt würde. Außerdem werden sie durch die überwölbte Luft weitgehend von den Pflastersteinen isoliert.

Diskussionen

7 Gedanken zu “Strukturen im Schnee

  1. Stein schlägt Luft, altes Kinderspiel

    Verfasst von kopfundgestalt | 19. Januar 2021, 00:09
  2. Ja launenhaft ist sie nicht, die Natur 😅

    Verfasst von Johanna | 19. Januar 2021, 15:25
  3. Auch wenn es manchmal so aussieht, z.B. wenn das Wetter Kapriolen schlägt.

    Verfasst von Joachim Schlichting | 19. Januar 2021, 15:46

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  1. Pingback: Strukturen unter dem Schnee | gnaddrig ad libitum - 21. Januar 2021

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