Bénardkonvektion

Strukturiertes Eisschmelzen

Eis schwimmt auf dem Wasser. Denn anders als bei vielen anderen Stoffen nimmt die Dichte von Wasser mit abnehmender Temperatur bis 4° C zwar zu, danach wird sie jedoch wieder geringer. Kaum auszumalen, wenn es diese Anomalie des Wassers nicht gäbe. Daher schmilzt eine Eisschicht auch meistens über der sie tragenden Wasseroberfläche. Wenn die feste Eisschicht jedoch wie im vorliegenden Fall in einer Regentonne verkeilt ist und am Aufsteigen als Ganzes gehindert wird, bildet sich über dem Eis eine Wasserschicht.
Das Eis schmilzt unter dem Wasser und bietet ein interessantes Szenario, wenn man sich denn die Zeit nimmt, dies zu beobachten. Man kann zwar wegen der Transparenz des Wassers kaum etwas direkt sehen, aber einige Vorgänge erlauben Rückschlüsse auf den komplexen Schmelzvorgang. So kann man beispielsweise an der Bewegung von Schmutzpartikeln erschließen, was sich in der Wasserschicht tut.
Im vorliegenden Fall haben sich die komplexen Bewegungen in den Eiskörper „eingebrannt“, was an den mehr oder weniger regelmäßigen Kanälen zu erkennen ist. Die Kanäle zeugen von wärmeren Wasserströmen, die das Eis lokal zum schmelzen bringen und dadurch kälter geworden zur Oberfläche aufsteigen.
In der Mitte sieht man eine ins Eis geschmolzene Mulde, in der sich Schmutz gesammelt hat. Da das Sonnenlicht kaum vom Eis absorbiert wird, wohl aber der dunkle Schmutz, hat sich dieser erwärmt und lokal zu einer stärkeren Abschmelzung geführt.

Polygonale Sandmuster

Dieses polygonale Muster sah ich in einem dicht am Meer gelegenen hinter einigen Dünen tief gelegenen Sandgebiet. Obwohl es während der Beobachtung (Fotografie) völlig trocken war, vermute ich, dass die Musterung darauf zurückzuführen ist, dass unterhalb des Sandbodens das Grundwasser in geringer Tiefe anzutreffen ist. Und dieses Grundwasser dürfte wegen der Nähe des Meeres salzhaltig sein (Brackwasser). Durch die Verdunstung eines Teil des in Kapillaren zwischen den Sandkörnern aufsteigenden Salzwassers an der Oberfläche des Sandes bleibt gelöstes Salz zurück. Es führt allmählich zu einer Anreicherung des Salzes an der Oberfläche und damit zu einer helleren Färbung. Da ein Teil des Wasser an den Rändern solcher Polygone durch absinkendes Wasser innerhalb der Polygone teilweise kompensiert wird, entsteht ein solches an eine Bénardkonvektion erinnerndes Muster.

Dies ist eine grobe vorläufige Vermutung und muss weiter untersucht werden.

Verborgene Muster im Eis

H. Joachim Schlichting. Spektrum der Wissenschaft 2 (2021)

Das Sichtbare erschließt den Blick in das Unsichtbare

Anaxagoras (499–428 v. Chr.)

Wenn eine mit Wasser bedeckte Eisschicht schmilzt, entsteht auf ihr eine regelmäßige Struktur. Dabei spielt Wärmeübertragung durch Konvektion eine wichtige Rolle – und die besondere Dichteanomalie des Wassers.

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Lochmuster im Eis – Strukturbildung im Verborgenen

Als ich mir gestern Morgen bei strahlendem Sonnenschein den weiteren Zerstörungsprozess der Hinterlassenschaften der gerade vergangenen „Eiszeit“ anschaute, fiel mir ein merkwürdiges Dreckmuster auf. Auf der inzwischen von einigen Zentimetern Wasser bedeckten Eisschicht eines Wasserbeckens ordnete sich der mit dem durch das Regenrohr zugeführten Schmelzwasser vom Dach mitgeführte Schmutz in einem nahezu regelmäßigen Punktemuster an. Bei näherem Hinsehen war zu erkennen, dass sich die Schmutzpartikel leicht bewegten. Weiterlesen →

Basaltsäulen als Pflastermaterial?

Auf der Insel La Palma läuft man zuweilen über eine Pflasterung (siehe großes Bild), die so aussieht, als habe man die Basaltsäulen (siehe kleines Bild), die in der Nähe an Felsabbrüchen zu entdecken sind, einfach in Scheiben geschnitten und als natürlichen Straßenbelag verwendet. Die dunkelgrauen bis schwarzen Basaltsäulen sind aus erkalteter Lava entstanden. Wenn eruptierte Lava nicht wie es häufig der Fall ist, schnell erkaltet, sondern sich verzögert abkühlt, können beim Zusammenziehen des Materials senkrecht zur Abkühlungsfläche meterlange Säulen entstehen, die im Idealfall einen bienenwabenförmigen sechseckigen Querschnitt ausbilden. Weiterlesen →

Farbenschillernder Nebel

Schlichting, H. Joachim. In: Spektrum der Wissenschaft 43/9 (2012), S.46 – 47

Aber als ich den Tee aufgoss,
waren schon die Möglichkeiten,
ungeheuer, wieder vergessen;
im quirlenden Dampf verfing
sich mein Blick, bis er verschwand, …
Henning Ziebritzki (*1961)

Die Natur muss erst einmal Wassertröpfchen nach Größe sortieren,
damit wir Farbeffekte in Nebelfahnen beobachten können. Weiterlesen →