Dichteanomalie

Ohne Anomalie des Wassers geht es nicht

Als Kind war ich erstaunt, dass man viel mehr Bauklötze in den dafür vorgesehenen Kasten bekam, wenn man sie ordentlich hineinsetzte, jeden an seinen Ort. Irgendwann danach erschien es mir plausibel, weil – so mein Gedanke – jeder Zwischenraum genutzt wird, anders als wenn alles kreuz und quer durcheinander liegt. Ich musste wohl in der Zwischenzeit so etwas wie das Prinzip der Invarianz (nach Jean Piaget (1896 – 1980) ) verinnerlicht haben, dass eine Anzahl von Klötzen immer dasselbe Volumen beanspruchte, egal ob sie ungeordnet und geordnet waren. Im ungeordneten Zustand ist nur mehr oder weniger viel Luft zwischen ihnen. Weiterlesen →

Aufrechter Eiszapfen

Die Aufrechten sind selten. Das gilt offenbar auch für Eiszapfen. Dennoch – oder trotzdem? – bekomme ich immer wieder Anfragen zu diesem Winterphänomen.  Meiner subjektiven Statistik entsprechend wachsen sie meistens auf einer Vogeltränke. So auch in diesem Fall. Werner Harbecke schickte mir das Foto eines besonders langen Prachtexemplars von 35 cm Länge (siehe Foto). Weiterlesen →

Stehende Eiszapfen

Der Winter treibt merkwürdige Blüten, wenn er denn überhaupt bereit ist uns zu beehren. Früher (ja, ich weiß: Früher war alles besser.) konnte ich diese Blüten in frostigen Nächten häufiger züchten. Inzwischen wird es seltener. Umso mehr freue ich mich von außerhalb Beispiele dafür zu erhalten, dass der Winter es noch kann – mehr oder weniger aufrecht stehende Zapfen wachsen zu lassen. Weiterlesen →

Von Seerosen und Eisblüten

Obwohl der meteorologische Winterbeginn erst für morgen angesagt ist und der astronomische ohnehin noch bis zum 20. Dezember auf sich warten lässt, hat es hier zum Auftakt des Winters zum ersten Mal gefroren. Weiterlesen →

Als es kälter wurde, rückte das Wasser zusammen

Wenn Wasser gefriert, haben wir die Vorstellung, dass die Wasserteilchen dichter aneinanderrücken und sich zu Eis verdichten. So heißt es in dem Gedicht „Zugefroren“ von Günter Grass (1927 – 2015):

Als es kälter wurde,
das Lachen hinter den Scheiben blieb,
nur noch als Päckchen und Brief
zweimal am Tag ins Haus kam,
als es kälter wurde,
rückte das Wasser zusammen. Weiterlesen →

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 →

Eisblüten auf dem Teich

Wer sich schon mal angeschaut hat, wie ein Teich zufriert, wird vielleicht an den Bau eines Fachwerkhauses erinnert. Zunächst schießen Eiskristalle über die freie Wasseroberfläche und ziehen gewissermaßen ein Fachwerk ein, in deren Zwischenräume dann meist glatte Eisflächen heranwachsen und dem Ganzen eine zum Schlittschuhlaufen einladedende Glätte geben. Das stimmt nicht immer. Oft passiert es, dass beim Zufrieren der letzten Lücken Wasser herausquillt und sich über die bereits zugefrorenen Gebiete ergießt. Gewissermaßen in der Fließbewegung erstarrt das Wasser und bildet Muster, die an Blumen und andere pflanzliche Gebilde erinnern.
Dass es zu solchen Quellvorgängen kommen kann, liegt daran, dass sich Wasser beim Gefrieren ausdehnt (Dichteanomalie des Wassers). Und wenn bereits eine fest verankerte Eisschicht vorliegt, wird das sich ausdehnende Wasser durch Schwachstellen nach außen herausgedrückt. Es ergießt sich über die Eisfläche und gefriert in Strukturen, die an Lawinen erinnern.
Die darauf zu sehenden hellen Punkte sind teilweise Reflexe der Sonne, teilweise eingefrorene Luftbläschen, die von innen mit weiß leuchtenem Reif ausgekleidet sind.

Eiszapfen, die aus dem Boden wachsen

In 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 Wasser gefrierend 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.  Weiterlesen →

Irisierende Farben auf dem Eis

Der Winter malt nicht nur schwarzweiß. Wer genauer hinschaut, findet reichlich Farben. In früheren Beiträgen haben wir bereits auf einige Farbphänomene aufmerksam gemacht (zum Beispiel hier und hier). Hier ist ein weiteres. Das Foto zeigt einen Ausschnitt aus der Eisschicht einer zugefrorenen Regentonne. Die irisierenden Farben weisen auf Interferenz an dünnen Schichten hin. Weiterlesen →