Kristall

In bunter Auflösung begriffen zum 3. Advent

Diese kleine Bastelarbeit hängt seit Jahren bei uns im Flur. Die farbigen Elemente bestehen aus kleinen, gespaltenen Holzwürfeln, die mit aufgeklebten Magnetstreifen auf ein Eisenblech fixiert sind. Oft spüre ich Lust, die Anordnung meinem jeweiligen Empfinden entsprechend zu modifizieren. Manchmal ist alles sehr ordentlich, manchmal fliegt alles durcheinander – wobei letzteres leichter zu haben ist als ersteres. Diesmal hatte ich Lust, die zurzeit brennenden Kerzen nachzustellen. Der Übergang des festen Wachses in Dampf, durch den die Wachsmoleküle chemisch modifiziert in den Raum getragen werden, findet hier seine symbolische und künstlerische Entsprechung.

Schatten und Kristalle

Vor ein paar Tagen fror der Teich noch einmal zu, jedenfalls: fast. Am geschützten Rand sind noch einige flüssige Stellen, die gerade von linear vorauseilenden Eiskristallen kolonialisiert werden, indem sich zwischen ihnen eine flächenhafte Eisschicht ausbildet. Da diese Eisschicht – vermutlich wegen der massenhaften Verunreinigungen durch faulende Blätter etc. eine aufgeraute Oberfläche aufweist, enden die perfekten Spiegelungen der randständigen Pflanzen auf der glatten Wasserhaut zunehmend  in schemenhaften Reflexionen auf der Eisfläche.
Wie man an den hellen Lichtreflexen an den Eiskristallen erkennt, mischt sich auch die Sonne in das Geschehen ein. Sie sollte schließlich die Oberhand gewinnen und die festen Strukturen in das für  unsere Augen amophe Wasser zurückführen. Aber solange dieser Prozess noch nicht vollendet ist, genießen wir die stille visuelle Zwiesprache zwischen den linearen Strukturen von Schatten und Kristallen…

Chrysanthemen aus Eis und Stein

Als ich die blumenartigen Eiskristalle auf dem dunklen Holz einer Parkbank entdeckte (oberes Foto), wurde ich an einen schwarzen Stein mit ähnlich aussehenden weißen Einsprengseln erinnert, den ich vor Jahren aus China mitgebracht habe. Es handelt sich um einen sogenannten Chrysanthemenstein, der offenbar durch die Ähnlichkeit seiner „Blüten“ mit denen dieser Blume so genannt wurde.
Interessant ist, dass der schwarze Stein ein Kalksandstein ist und daher eigentlich hell sein sollte. Ist er aber nicht, weil in ihm Bitumen (also ein teerartige Kohlenstoffverbindung) enthalten ist und für diese „Farbinversion“ sorgt.
Die in den Kalkstein eingelagerten steinernen „Chrysanthemen“ bestehen aus Coelestinkristallen. Dabei handelt es sich chemisch gesehen um Strontium, das seiner kristallinen Struktur entsprechend unter Einwirkung des Zufalls, zu diesen naturschönen Gebilden heranwächst.
Die ovale Steinplatte ist ca. 20 cm lang.

Eine Welt in Aspik…

…nur hart und eiskalt.

Nach einer Woche eisiger Kälte vollzieht sich ein Temperatursprung in die andere Richtung – zunächst die Luft wird wesentlich wärmer. Der Regen fällt auf vereistes Gelände, sodass die Tropfen instantan vor Kälte erstarren. Doch lassen wir Andrzej Stasiuk (*1960) eine ähnliche Situation poetisch beschreiben, er kann es wesentlich besser als ich.

Holunderbüsche, Salweiden und Haselsträucher breiteten sich aus wie Büsche silbriger Wasserpflanzen, die im Wogen der See erstarrt waren. Alles war von Eis bedeckt. Jeder Zweig, jeder kleinste Halm stak in einem durchsichtigen Hemd. Früher, vor sehr langer Zeit, gab es bunte Bonbons in langen Glasröhrchen zu kaufen, die an einer Seite zugekorkt waren. Etwas in der Art: Glasröhrchen, und in jedem ein Pflanzentrieb, eine Weidenrute, sogar die Kiefernnadeln waren einzeln und sorgfältig verhüllt. Der Schlehenbusch, in Eis gegossen, ähnelte einem lebendigen, körperlichen Wesen, vom Röntgenblitz ertappt.
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Kristalle aus der Tonne

Das Wasser in dem Fasse hier
Hat etwa Null Grad Reaumur*.

Es bilden sich in diesem Falle
Die sogenannten Eiskristalle.

Wilhelm Busch (1832 – 1908)

* Grad Reaumur ist eine veraltete Einheit der Temperatur, die 1730 vom Naturforscher René-Antoine Ferchault de Réaumur definiert wurde und besonders in Deutschland und Frankreich mindestens bis in die Zeit Wilhelm Buschs verbreitet war. Anders als in der SI-Einheit ‚Grad Celsius‘ wurde der Siedepunkt von Wasser auf 80° Reaumur festgelegt und in gleichartige Gradabstufungen unterteilt.

Kristalle – Atomstrukturen ins Sichtbare vergrößert

Das Wunderbare an den Kristallen ist das Netz der Atome, das sich immerfort wiederholt; das war es, was Vug nicht begreifen wollte. Was ihr gefiel, war – ich merkte es bald-, an den Kristallen winzige Differenzen, Unregelmäßigkeiten, Unvollkommenheiten zu entdecken.
Was zählt schon ein Atom außer der Reihe, eine leicht angestoßene Kante… bei einem Festkörper, der zu unbegrenztem Wachstum nach einem regelmäßigen Schema bestimmt ist? Die Entwicklung geht zum einheitlichen Kristall, zum Riesenkristall.*

Wer sich über den physikalischen Hintergrund der Raureifbildung informieren möchte, kann dies in früheren Beiträgen tun, in denen ich zumindest einige grobe Hinweise gebe (z.B. hier und hier).

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Rosen im Winter

Auch im Winter können die Rosen etwas von sich hermachen. Die Hagebutten, die die Nüsschen der Rosen enthalten, strahlen in einem ebenso schönen Rot wie die Rose im Sommer. Besonders wirkungsvoll kommen sie hier zum Ausdruck, weil sie sich mit einem Schneehäubchen geschmückt und damit meine Aufmerksamkeit auf sich gezogen haben.

Die Natur ist Übermaß. Sie ist über dem Durchschnitt. Eine einzelne Hagebutte platzt in Lobeshymnen. Was tun mit Regen, mit Schnee, mit Graupel, mit Blättern, mit Kometen, mit Hagel, mit Blitz, mit Apfeln, Pfirsichen und Pflaumen, damit, daß die Natur ihren Überfluß von sich schüttelt, die schwerkraftsbegeisterten Objekte, die sich über meinem Kopf ergießen.

Jeannette Winterson (*1959). Kunst und Lügen

Zwei einsame Äpfel mit kristallenem Strahlenkranz

Zwei Äpfel, Zeugen des vergangenen Herbstes, eingefroren im Eis eines Teiches, in dem sie sich vorher zusammengetan hatten. Immerhin werden sie durch einige strahlenförmige Eiskristalle aus dem Einerlei der eisigen Umgebung hervorgehoben.
Der Eindruck war so stark, dass ich es für wert erachtete, auf den Auslöser zu drücken.

Winterlichtblick

Ein schon totgeglaubte, dem Verfall anheingegebene Pflanze, erstrahlt im flachen Winterlicht zu neuem Glanz. Feine Reifkristalle unterstreichen diesen Effekt, indem sie das Licht der Sonne in verschiedene Richtungen ablenken.
Während das vor allem an den Reifkristallen reflektierte Licht die Zusammensetzung des Lichts unverändert lässt, findet infolge der Brechung des durch die Kristalle hindurchgehenden Lichts eine Farbzerlegung statt, die allerdings aufgrund einer gewissen künstlerischen Unschärfe nur andeutungsweise zu erkennen ist.
Das rötliche Licht der tiefstehenden Sonne verheißt Wärme. Wärme, die bereits auf den Frühling verweist? Oder Wärme der geheizten Stube angesichts des erst bevorstehenden kalten Winters? Lassen wir uns überraschen und freuen uns ein wenig über den schönen Anblick!

Eine letzte Pracht

Was schon abgeschrieben, der entgültigen Fäulnis übergeben schien, erhält im Zusammenspiel von kristallenen Reifrändern und dem Licht der Sonne eine letzte Schönheit und Grazie, die dem vergangenen Grün des letzten Sommers ästhetisch gesehen in kaum etwas nachsteht.

Der Reif setzt sich an den Rändern ab, um die Formen der Blätter nachzuzeichnen und im Licht der Sonne zu einem Kunstwerk zu gestalten. So kann man es sehen. Wem diese „Erklärung“ nicht ausreicht, schaue sich einen früheren Beitrag an.

Überlebensstarke Schneespuren

Der Schnee ist schon längst wieder weg, aber eine Spur hat sich erstaunlich lange gehalten. Wie kam es dazu? Der Fußabdruck entstand dadurch, dass der feuchte, poröse und luftdurchsetzte Schnee durch das Körpergewicht eines Menschen auf den Bruchteil seiner ursprünglichen Dicke komprimiert wurde. Der aus einem lockeren Gewebe filigraner Eiskristalle bestehende Schnee wurde durch die Kraft des auftretenden Fußes zusammengedrückt. Die Kristalle kamen dadurch in innige Verbindung und wurden miteinander „verschweißt“, d.h. sie froren zu einem kompakten, vereisten Gebilde zusammen. Weiterlesen →

Der Schatz am schwarzen Strand

Als ich am frühen Morgen am dunklen Lavastrand von Lanzarote entlang gehe, werde ich durch einen hellen Lichtreflex aus meinem Wandertrott herausgerissen, der in der fast alles Licht absorbierenden Schwärze besonders hervorsticht. Ich denke zunächst an Glas bis ich mich davon überzeugt habe, dass es sich um ein oliv-grünes Mineral handelt, das in einen porösen an Koks erinnernden Lavastein wie ein Edelstein in einen Ring eingelassen ist. Weiterlesen →

Wenn weißer Schnee in Farben funkelt

H. Joachim Schlichting. Spektrum der Wissenschaft 3 (2017), S. 54 – 55

Ein jedes Stückgen Eis, ein jeder kleiner Hügel
Schien recht ein klarer Sonnen-Spiegel

Barthold Heinrich Brockes (1680–1747)

Einzelne Eiskristalle sind durchsichtig. Gerade diese Eigenschaft lässt Schnee weiß erscheinen – und unter den richtigen Bedingungen sogar bunt glitzern. Weiterlesen →

Eisregen – im Kristallpalast der Natur

Wer ihn schon einmal erlebt hat wird ihn nie vergessen, den Eisregen. Sieht man einmal von den negativen Aspekten für Mensch, Tier und Pflanzen ab, so kann man sich der zauberhaften Wirkung der in Eisregen erstarrten Natur kaum entziehen. Besonders eindrucksvoll ist das Glitzerwerk in Eis eingehüllter Dinge besonders dann, wenn nach dem gefrierenden Regen die Sonne scheint. Weiterlesen →

Paradoxes Verhalten von Wasser

Im Januarius 1788. bemerkte ich…,daß gekochtes Wasser, welches sehr warm in ein kleines Zuckerglas gegossen und mit ungekochtem kalten Wasser zugleich der Kälte ausgesetzt wurde, eher gefror als das letztere (Georg Christoph Lichtenberg 1742-1799).
Lichtenberg war nicht der erste, der das auf den ersten Blick merkwürdige Phänomen beobachtete, dass unter bestimmten Bedingungen heißes Wasser schneller als kaltes gefriert. Schon Aristoteles, Bacon und Descartes berichten davon. 1969 wurde das Phänomen wissenschaftlich aufgegriffen, nachdem es der tanzanische Schüler Erasto Mpemba nochmals beschrieben hatte. Nach ihm wurde der Effekt auch Mpemba-Effekt benannt.
Untersuchungen zeigten, dass der Effekt offenbar auch dann eintritt, wenn man einige Versuchsbedingungen ausschließt. Zum Beispiel kann man dafür sorgen, dass die Menge des heißen Wassers bereits vor dem Gefrieren durch starke Verdunstung nicht unter diejenige des kalten Wassers abnimmt. Auch ist es nicht Voraussetzung für das Gelingen des Experiments, dass das heiße Gefäß den Kühlschrankboden antaut und dadurch einen besseren Wärmekontakt beim Gefrieren herstellt. Weiterlesen →

Eisblumen auf Fensterscheiben

Mit diesem Foto wünsche ich allen Besuchern meiner Internetseite frohe Weihnachten und ein gutes Neues Jahr.
H. Joachim Schlichting

Girlandenförmige Eiskristalle haben die Scheiben eines Gewächshauses von innen überzogen. In der Scheibe spiegelt sich die Umgebung.

Eisbomben im Sommer

Nein, nicht wie Sie jetzt denken – Eis am Stiel – sondern viel gefährlicher, weil es sich wirklich um kleine Bomben aus Eis handelt, die im letzten Sommer überraschend in Form eines kurzen aber heftigen Hagelschauers mit einer solchen Wucht aus dem Himmel fielen, dass ich den Eindruck hatte gesteinigt zu werden. Ich flüchtete unter einen Baum bis der meteorologische Anfall vorbei war. Weiterlesen →

Der Blumen im Winter sah

Schlichting, H. Joachim. In: Spektrum der Wissenschaft 2 (2010), S. 39

Beim Wachsen von Eisblumen am Fenster wirken Zufall und Notwendigkeit zusammen.

Doch an den Fensterscheiben, Wer malte die Blätter da?
Ihr lacht wohl über den Träumer, Der Blumen im Winter sah?
Wilhelm Müller (1794 – 1827)

Heute muss man sie wohl als bedrohte Art ansehen, denn ihre größten Feinde – Zentralheizungen und wärmedämmende Doppelscheiben – haben sich weithin etabliert. In früheren Wintern jedoch gehörten Eisblumen am Fenster zu einer alltäglichen Erscheinung: »Es war ein ziemlich kalter Tag und draußen lag fußhoher Schnee. Drinnen aber war es behaglich … die Wanduhr ging in starkem Schlag und der Kachelofen tat das Seine … während Line weitab an dem ganz mit Eisblumen überdeckten Fenster saß und sich ein Guckloch gepustet hatte, durch das sie nun bequem sehen konnte, was auf der Straße vorging.« (Theodor Fontane, Unterm Birnbaum, 1885).
Zuvor war, davon dürfen wir ausgehen, die Temperatur der Glasscheibe allmählich immer tiefer gesunken. Zunächst unter den Taupunkt. Ab diesem Zeitpunkt ist mehr Wasserdampf in der Luft, als diese fassen kann, so dass er sich verflüssigt und kondensiert, sich also in Form winziger Tröpfchen an die Scheibe anlagert. Sobald deren Temperatur nun auch den Gefrierpunkt des Wassers unterschreitet – um mindestens ein bis zwei Grad –, kristallisieren sie schließlich zu Eis. Manchmal kommt es auch gar nicht erst zum Zwischenschritt des Verflüssigens. Denn unter bestimmten Bedingungen geht Wasserdampf auf direktem Weg in Eis über, er resublimiert.
Der Ursprung der Eisblumen liegt in winzigen Kristallen mit einer für Wassermoleküle charakteristischen sechseckigen Struktur. Sie entstehen an Kondensationskeimen, etwa Schmutzpartikeln, an denen sich Tröpfchen beziehungsweise Kristalle spontan bilden können. Ihre Form beeinflusst das Kristallwachstum zunächst in zufälliger Weise, bald aber kommt die Notwendigkeit hinzu. Denn wo die Kristallisation stattfindet, wird auch Wärme abgegeben, und zwar ganz schön viel.
Es ist dieselbe Menge, die man Eis zum Auftauen zuführen muss – und jeder weiß, wie lange sich Eisstücke im Erfrischungsgetränk halten. Das Kristallwachstum käme sogar zum Stillstand, würde die frei werdende Wärme nicht schnell genug abtransportiert. Das heißt aber auch: Der Kristall wächst bevorzugt dorthin, wo die Wärme am besten abgegeben werden kann, nämlich weg von seinem Ursprung. Es bilden sich darum exponierte Spitzen, an deren mitwachsenden Flanken die Wahrscheinlichkeit für weitere Anlagerungen ebenfalls steigt. Diese Nebenäste wachsen ihrerseits weder entlang der Hauptspitze noch im rechten Winkel dazu, sondern suchen stattdessen einen »schrägen« Kompromiss. Nur so können auch sie die entstehende Wärme optimal abgeben.
Allmählich entsteht ein farnartiges Gebilde, das ganz zum Schluss, wenn auch die Zwischenräume gefrieren, eine blattartige Form gewinnt. Aus dem Zusammenwirken von Zufall und Notwendigkeit sind Strukturen entstanden, wie wir sie auch bei (biologischen) Blättern und Blumen beobachten können: Sie ähneln einander zwar, sind aber nie identisch. Erfahrungsgemäß bilden sich die schönsten Formen bei einer Scheibentemperatur von etwa minus zwei Grad Celsius. Wirkliche Vielfalt entfaltet sich zudem nur, wenn das Fenster leicht verschmutzt ist und genügend Kondensationskeime vorhanden sind. Sauberkeit ist für Schönheit also keine Voraussetzung.