//
Artikel Archiv

Phasenübergang

Diese Schlagwort ist 129 Beiträgen zugeordnet

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. Weiterlesen

Pfützeneis – wie gemalt

Pfützen haben einen schlechten Ruf, weil sie meist mit Schmutz und Nässe in Zusammenhang gebracht werden. Dabei lässt man sie meist links liegen und verpasst zahllose Momente, in denen man entzückt wäre von der naturschönen Seite dieser zufällig entstandenen und auch nur begrenzte Zeit existierenden Miniteiche.
Vor allem wenn sie zufrieren, überziehen sie sich nicht einfach mit einer glatten Schicht à la Fensterscheibe. Vielmehr probieren sie in Abhängigkeit von den physi(kali)schen Umweltbedingungen und in Übereinstimmung mit den Naturgesetzen, die unterschiedlichsten Muster aus. Dabei spielen zufällige Einflüsse wie lokale Schwankungen der Temperatur, Geschwindigkeit mit der das Wasser versickert, Verschmutzungsgrad etc. eine nicht zu unterschätzende Rolle. Weiterlesen

Eisblätter

Ein Stillleben aus zwei verschiedenen ins Eis geprägten Blättern, einem pflanzlichen und einem kristallinen. Während das pflanzliche Blatt als Wärmeabsorber sich bei Sonnenschein etwas in die Eisschicht eingeschmolzen hat und dann festgefroren ist, verdankt sich die dendritische Blattstruktur einem komplexeren Geschehen. Das Wasser des hier gefrorenen Teichs enthält gelöste pflanzliche Substanzen, die durch verrottende Biomaterie ins Wasser gelangt ist. Einige Bestandteile sammeln sich an der Oberfläche und werden beim Gefrieren als grau und manchmal farbig erscheinende Schicht bemerkbar. Wenn beim finalen Zufrieren der Eisdecke durch eine Schwachstelle reines Wasser auf die Oberfläche gelangt und sich ausbreitet wird die ölhaltige Substanz wegen ihrer größeren Viskosität dendritisch verdrängt, was sich in dem dunklen Muster widerspiegelt.

Eisige Kreise

Diese nur wenige Millimeter dicke, nach außen hin glatte Eisschicht bedeckt eine Wasserpfütze. Weil das Wasser teilweise im Boden versickert ist, hat sich ein Hohlraum zwischen Wasseroberfläche und der Unterseite der Eisschicht gebildet. Infolge der Sonneneinstrahlung am Tage kondensiert Wasser an der Unterseite der Eisschicht und läuft zu größeren Tropfen zusammen. Bevor sie herabfallen, gefrieren sie in der Nacht zu Eisnoppen, die hier die Größe einer 2-Euro-Münze angenommen haben. Die übrige Fläche der Unterseite wird durch die Bildung einer dünnen Reifschicht bedeckt, an der das Licht gestreut und infolgedessen der Durchblick getrübt wird.

Geheimnisvolle Spuren im Schnee

H. Joachim Schlichting. Spektrum der Wissenschaft 1, (2021), S. 64 – 65

Vergessen wir die Dinge,
betrachten wir die Struktur

Georges Braque (1882–1963)

Abdrücke im Schnee entwickeln sich unter besonderen Bedingungen zu auffällig kreisförmigen Strukturen. Das liegt vor allem am Wärmeaustausch mit der Umgebung, der sich mit der Konsistenz des gefrorenen Wassers verändert. 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

Eis ist mehr als gefrorenes Wasser

Gefrierendes Wasser und schmelzendes Eis präsentieren sich unter natürlichen Bedingungen in einem überbordenden Gestaltreichtum, der durch die physikalische Beschreibung als Phasenübergänge von flüssig nach fest und fest nach flüssig nur unzureichend erfasst wird. Den jeweiligen äußeren Umständen entsprechend laufen der Kristallisations- und Schmelzprozess meist in Wechselwirkung mit anderen physikalischen Vorgängen ab, die zu sehr komplexen und nicht selten ästhetisch ansprechenden Kompositionen aus Eiskristallen im jeweiligen Kontext der natürlichen Umgebung führen können. Zwischen streng geometrisch aufgebauten hexagonalen Kristallstrukturen und organisch wirkenden floralen Mustern entfalten sich zahlreiche Mischformen, deren Zustandekommen – wenn überhaupt – nur durch detektivische Kleinarbeit physikalisch zu entziffern ist.
In einigen der ausgewählten Fotografien drängen sich Korrespondenzen zwischen Eismustern und organischen Strukturen auf. Es entfaltet sich so etwas wie ein anspielungsreicher, stummer Dialog zwischen zwei Sphären, die wir als völlig verschieden wahrzunehmen gelernt haben. So scheinen sich die Eisblumen am Fenster in ihrem Gestaltreichtum an floralen Mustern zu orientieren und es sieht so aus, als ob die Raureifnadeln am Tannenzweig lediglich die realen Tannennadeln imitierten.
Ich werde über die Wintermonate immer mal wieder ein Foto auswählen das ein interessantes Szenario zwischen Gefrieren und Schmelzen aufzeigt oder einfach nur schön ist. Die unmittelbare Wirkung auf den Betrachter steht im Vordergrund.

 

 

Abschiedsbilder

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Vorgestern hat der Nachtfrost bei uns noch einmal zugeschlagen. Einige Pflanzen haben sehr gelitten. Wie zum Ausgleich gab es jedoch auch einige schöne Anblicke, die ich hier in einer kleinen Auswahl von Fotos zeigen möchte.
Der Wintergarten war erstmalig in diesem Jahr von girlandenartigen Eisblumen überzogen (oben links). Doch ich musste mich beeilen sie fotografisch festzuhalten, da die Sonne bereits an ihnen knabberte und einerseits den Durchblick auf die in der Sonne stehende Eiche erlaubte (oben rechts) und andererseits eine faszinierende Tropfenlandschaft entfaltete (oben Mitte), die bei näherem betrachtet (unten links und Mitte) die Außenwelt auf ihre Weise aufnahmen und wiedergaben. Der im Schatten liegende zugefrorene Brunnenring konnte indes seine Eiskristalle noch einige Zeit vor der gefräßigen Sonne bewahren. (Zum Vergrößern anklicken!)

Rätselfoto des Monats April 2020

CD-Rohling ins Gegenlicht gehalten. Wie kommen die Farbstreifen in den Schatten?


Erklärung des Rätselfotos des Monats März 2020

 Frage: Wie kommt es zu den etwa metergroßen Dendriten auf dem zugefrorenen See?

Antwort: Bei dem auf den ersten Blick rätselhaft erscheinenden Foto handelt es sich um eine Aufnahme aus einer Höhe von 50 bis 90 m, aufgenommen von Wolfgang Knappmann mit Hilfe einer Drohne. Die Größenordnung der Strukturen dürfte grob geschätzt im Meterbereich liegen. Wohl jeder, der sich ein wenig auf das Foto einlässt, wird erkennen, dass es sich um eine Eisschicht handelt, in diesem Fall die eines zugefrorenen Sees. Gespickt ist die Aufnahme mit einigen dendritischen Strukturen, die weniger bekannt sein dürften und daher rätselhaft erscheinen.
Diese Dendriten sind sogenannte Fraktale, die in der Regel dadurch entstehen, dass sich ein dünnflüssiges Fluid (geringe Viskosität) in einem dickflüssigen (größere Viskosität) ausbreitet. Wie an anderer Stelle ausgeführt, kann man solche fraktalen Strukturen selbst herstellen, wenn man beispielsweise (gefärbtes) Wasser zwischen zwei Plexiglasscheiben presst.

Im vorliegenden Fall stelle ich mir folgendes Szenario der Entstehung vor:
Nachdem der See zugefroren und mit einer noch dünnen Eisschicht bedeckt wurde, schneit es und der auflastende Schnee drückt das Eis in das Wasser.

  • An dünneren Stellen im Eis entstehen Löcher, aus denen das Wasser herausquillt und sich nach allen Seiten auszubreiten versucht.
  • Da das Wasser wärmer ist als der Schnee gibt es Wärme an diesen ab und „schmilzt sich“ in die Schneefront hinein. Dadurch kommt es zur Abkühlung und Verlangsamung des Vorgangs. Für ein kreisförmiges und damit großflächiges Fortschreiten der Schmelzfront reicht das nachströmende Wasser jedenfalls nicht aus.
  • Stattdessen bricht das Wasser an einigen Stellen, an denen zufällig bereits eine winzige Einbuchtung besteht ein und bahnt schmale vom Ursprung radial nach außen gerichtete Kanäle in die Schneeschicht. Auf diese Weise dringt das nachströmende wärmere Wasser in dem bereits gebahnten Kanal bis an die vordere Front vor und „schmilzt“ sich langsam weiter voran.

Je länger die Kanäle werden, desto mehr Wärme geht im Kontakt mit dem Schnee an den Uferwänden verloren und der Vortrieb des Kanals wird langsamer. Durch den „Druck“ des nachströmenden Wassers an die Uferwände kommt es schließlich zu Durchbrüchen, die zu Seitenkanälen führen, die sich gegebenenfalls weiter verzweigen usw.

Dieser Versuch einer Erklärung stützt sich allein auf das Foto und die typischen Mechanismen, die zu dendritischen Fraktalen führen und könnte daher mit einigen Unsicherheiten in den Schlussfolgerungen verbunden sein.


Erklärung der Rätselfotos des Monats Februar 2010

Die letzten Kunstwerke des Winters

Auch wenn der Winter in diesem Jahr ausgefallen ist, scheint er sich bei uns in den letzten Nächten mit schönen Eismustern zu verabschieden. Ich beobachte seit etwa einer Woche, wie sich die Wasserpfützen – Überbleibsel der vorangegangenen wasserreichen Wochen – allmählich zurückziehen indem das Wasser versickert. Die frostigen Nächte der letzten Tage geben ihnen Gelegenheit, dies mit einer letzten Grazie zu tun. Allerdings muss man schon früh aufstehen, bevor die Sonne die Eismuster bedenkenlos liquidiert (sic!). Eines dieser Muster ist in diesem Foto zu sehen (zum Vergrößern auf das Bild klicken). Obwohl es am Vortage noch ganz anders aussah, hat sich das fast zur Neige gehende Wasser noch zu einigen Resteismustern aufgeschwungen. Weiterlesen

Ein Eispalast zum Schutze der Pflanzen

Vor allem in Obst- und Weinanbaugebieten kann man in diesen Tagen, bzw. den frostigen Nächten Sprinkleranlagen in Betrieb sehen, die oft zu den lange vermissten Winterlandschaften mit ihren Kristallgärten führen. Dies ist natürlich nur ein ästhetischer Nebeneffekt des durch den künstlichen Regen beabsichtigen Schutzes der bereits Blätter und Blüten bildenden Pflanzen vor Erfrierungen. Auf den ersten Blick erscheint es paradox, dass die kristalline Verzauberung der Pflanzen durch die Beschichtung mit Eis eine Erwärmung der Pflanzen bewirken kann. Weiterlesen

Eine kleine physikalische Nachtgeschichte

Der frühe Frühling in diesem Jahr, der sich gefühlt ja bereits durch den ganzen Winter hindurchzog bringt in diesen Tagen einige botanische Eisblumen hervor. Nachdem vorgestern noch der Löwenzahn seine Blüte in der prallen Sonne entfalten konnte, musste er in der gestrigen Nacht einige kristalline Gäste auf seinen Blütenblättern dulden. In der Nacht sanken die Temperaturen unter Null Grad, sodass der Taupunkt unterschritten wurde: Überschüssiger Wasserdampf kondensierte und/oder resublimierte an feinen Strukturen, so auch an der Löwenzahnblüte. Weiterlesen

Was heißt hier ’nur eine Pfütze‘?

Ich würde sagen: Besonders die Wasserpfützen und zwar die am merkwürdigsten geformten bringen die schönsten Eisstrukturen hervor. Die Vertiefung im Boden hat eine durch welche Zufälle auch immer geformte Morphologie, die meist durch Regenwasser mit einer mehr oder weniger transparenten ebenen Oberfläche eingeebnet wird. Sinkt die Temperatur unter den Gefrierpunkt, kristallisiert das Wasser zunächst an der Oberfläche und bedeckt die Pfütze mit einer Eisschicht, die bei weiterhin niedrigen Temperaturen in die Tiefe wächst. Weiterlesen

Warten auf bessere Zeiten

Ein Apfel aus dem Vorjahr hat sich vom Eis nicht unterkriegen lassen. Durch den Auftrieb ragte er ein kleines Stück weit aus dem Wasser heraus, das in den kalten Nächten um ihn herum gefror und nur eine bereifte Haube zurückließ. Erst beim Tauwetter wurde die Ursache der Haube entdeckt. Denn dadurch dass der durchschimmernde Apfel das Sonnenlicht stark absorbierte, während es von der Eisschicht hauptsächlich durchgelassen und reflektiert wurde, erwärmte er sich und umgab sich mit Tauwasser.
Vielleicht handelt es sich aber auch nur um einen kleinen Fisch, der auf bessere Zeiten wartet.

 

Fenster im leichten Schneegestöber

Wenn Schnee oder Graupel ans Fenster schlagen kann man oft einen interessanten Wachstums- und Strukturbildungsvorgang beobachten, insbesondere dann, wenn die Außentemperaturen nicht zu niedrig und die Raumtemperatur einigermaßen hoch ist. Der Schnee haftet zunächst an der Scheibe, beginnt durch die Scheibe erwärmt zu schmelzen und auf dem dadurch entstandenen „Schmierfilm“ durch die Gravitationskraft beflügelt abzugleiten. Der Vorgang vorläuft manchmal sehr langsam, weil die Adhäsionskraft zwischen Wasserfilm und Scheibe am oberen Ende überwunden und am unteren Ende neu gebildet werden muss. Weiterlesen

Schneeverlust unter dem Gefrierpunkt

H. Joachim Schlichting. Spektrum der Wissenschaften 2 (2020), S. 72

Oh welch ein Schreck:
Der Schnee ist weg!
Wo ist er nur geblieben?

Anita Menger (*1959)

Manchmal verschwindet die Schneedecke, obwohl das Thermometer unter null Grad anzeigt. Oder aber sie schmilzt selbst bei Plusgraden kaum. Die Temperatur allein ist nicht entscheidend – bei den Vorgängen spielen weitere Kennzahlen eine wichtige Rolle. Weiterlesen

Rätselfoto des Monats Februar 2020

Warum ist einer der Kondensstreifen rot? Weiterlesen

Eisblumen am Fenster

„Die Welt ist versteint zu Kristall. Kein Windhauch stört die Toten. Die Pappeln vor dem Fenster starren regungslos. Über allen Grüften liegt Schnee. Aber wenn mein Atemhauch gegen das Fensterglas streicht, welche Wunder brechen hervor in klirrendem Eise! Da ist der ganze Garten wiedererstanden, alle Wälder der Erde. Ähren, Rispen, Farne, Trauben, Schlingpflanzen erscheinen und Blumengesichte wie aus einem Traum. Andeutungen aller unter dem Schnee begrabenen Gestalten.
Und ein wunderlicher Gedanke läßt mich nicht los: Dieses ist das Zwischenreich zwischen Blumenwelt und Welt der Kristalle.
Ist denn nicht alles Sichtbarwerden von Erscheinungen nur ein zeitweises Festgerinnen oder langsames Gefrieren von Bildern? Und wenn nun hier auf den Anhauch meines Mundes Bilder von Blumen im Fensterglase erscheinen, ist das nicht im Grunde derselbe schöpferische Vorgang, den wir in gedehnterem Zeitmaß und in gewaltigerem Raummaß erleben, wenn das Sonnenlicht die im Erdenstoff steckenden Gebilde zu Sichtbarkeiten gerinnen läßt? Müssen sie nicht alle im wachsenden Weltfrost mählich zu Eis gestarren? Ist nicht dieser Absterbe- oder Verstarrungsvorgang aus dem bildsam Flüssigen zum Festgeronnenen der Lebensvorgang selber?
Wie aber steht das Gestaltgewordene zu dem Vorgang, der zur Gestaltung führt? Oder anders gefragt: Wie steht der Rhythmus, die Musik der Lebensbewegung zu der Formenschöne und Ausgeglichenheit der für das Auge sichtbar gewordenen starren Gebilde?
Wir kennen das Geheimnis der Tonfiguren! Wir wissen, daß Melodie und Harmonie übersetzt werden können in bauliche Gebilde des Auges. Wir wissen, daß jede Farbenstimmung einer Tonstimmung entspricht; jedem Zahlenverhältnis von Farben ein Verhältnis von Tönen. Schon Kepler hat es gelehrt: Die Sternenabstände unseres Planetensystems entsprechen den Klangabständen unserer Tonleiter, und diese wiederum entsprechen den Zahlen der Farbenakkorde in dem für uns sichtbaren Farbenkreis. Die Welt der Formen wäre somit eine geronnene, sichtbar gewordene Welt der Musik …
Was ich hier am Fensterglase erblicke: die Eisblumengefilde, das sind Vorentwürfe oder Erinnerungen aller wirklichen Landschaften; so wie nächtlich geträumte Träume Vorentwürfe oder Erinnerungen aller „wirklich“ genannten Tagesbilder sind. Jede dieser Gestalten, die mein Odem erschafft, kommt auch irgendwo „wirklich“ vor in fernen Zonen oder in der Tiefe eines Meeres. Jede dieser Gestalten aber liegt auch als dunkles Erbwissen oder Erberinnern durchlaufener Lebensläufe, durchtauchter Lebenstiefen in meiner eigenen Seele. Im Fensterglase wird sichtbar alles, was ist, aber auch alles, was ich bin. Es kommt aus mir wie Musik aus der Saite. Es kann sich hineinerlösen in Gestalten der Kunst oder auch in Begriffsgefüge und philosophische Gedanken.
So wäre ich also Musiker und Instrument zugleich? Schöpfer dieser Eisblumenwelt am Fenster und doch nur eines unter Milliarden von Geschöpfen , durch welche Bilderflut und Schöpferhauch rastlos werdend und entwerdend, hindurchströmt. Und auch ich bin nur Bild unter Bildern, für eine Weile festgeronnen, wie hier im Fensterglase die silberne Liane oder der gezackte Tannenwald. Hauche ich heiß gegen die Bilder, so lösen sie sich auf und gerinnen neu, oder Wasser tropft von der Scheibe …
Der tolle Hund hat mich gebissen: die Lebensabkehr, der Weltabwendungsgedanke.
Ich kehre mich ab, lege Holz auf die Flamme im Kamin, träume ins Spiel der Flamme. Und wieder scheint es mir, daß die Bilder alles Lebens feuergewoben vorüberziehen: das brâhma-vidya, die Gestaltenwandelschau!

Ich zünde meine Pfeife an und blicke nach den blauen Wolkenschwaden, und mich durchzuckt ein tröstender Gedanke: „Ich bin jetzt Weltenschöpfer. Ich rauche hier in meinem Stübchen Weltgeschichte.“ Diese graublaue Karawane, das sind die Scharen Alexanders. Und jetzt kommt die Völkerwanderung. Jetzt jagen die Hunnen. Und dieser dicke Schwaden sind die Hohenstaufen.
Und ich blase Napoleons Heere und Völkerkriege und Revolution. Rauch alles; verwehender Rauch! Er wird sich niederschlagen am Fensterglas. Und morgen, wenn mein Feuer ausgebrannt ist und Asche den Ofen deckt, dann trösten mich wieder am Fensterglase die Runendenkmale der Eisblumen und die kristallenen Wälder.“ * Weiterlesen

Rätselfoto des Monats Januar 2020

Warum bilden sich statt einer homogenen Eisschicht dendritischen Eisblumen auf der Fensterscheibe?

Weiterlesen

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.

 

Eiskügelchen auf dem Gras

Nach einer kalten Nacht findet man häufig die Pflanzen in weißem Reif gekleidet vor. Diesmal war es offenbar anders. In dieser Nacht wurde noch eine Zwischenstufe eingeschaltet. Indem es sich relativ langsam abkühlte, sank die relative Feuchte bei positiven Temperaturen unter den Taupunkt, sodass der überschüssige Wasserdampf zunächst an den Pflanzen zu Wassertropfen kondensierte. Nachdem die Temperatur dann unter den Nullpunkt sank, gefroren die Tropfen zu kleinen Eiskugeln, so wie sie auf dem Foto zu sehen sind. Weiterlesen

Ein Schauspiel mehrerer Hole-punch Clouds vor dem abendlichen Fenster

Vorgestern Abend  konnte ich vom Fenster meines Arbeitszimmers aus ein seltsames Himmelsschauspiel beobachten. Der Himmel war von einer Altocumulus stratiformis Bewölkung bedeckt und öffnete sich an einer Stelle, wobei eine strähnenförmige Wolke aus dem entstehenden Wolkenloch herauszuströmen schien (oberes Foto). Ich wurde an das bereits früher beobachtete Phänomen, der sogenannten Hole- punch Cloud, erinnert und ich vergewisserte mich bei der Wetterexpertin Claudia Hinz, dass ich mich nicht täuschte. Wie dort bereits beschrieben fällt die bizarre Wolkenformation gewissermaßen aus dem gleichzeitig entstehendem und – wie ich diesmal über eine längere Zeitspanne beobachten konnte – sich vergrößerndem Loch auf die Erde. Sie erreicht diese jedoch nicht, weil die Eiskristalle, aus der sie besteht, vorher sublimieren, also in Wasserdampf übergehen. Weiterlesen

Eine windige Sache…

Der Mont Ventoux hat einen Mondgebirgsgipfel. Sturm will das Auto gleich in den Abgrund schmeißen, und wenn die Menschen die Aussicht bis ans Meer genießen, frieren sie sehr. Auf dem Nachbarplateau Stacheldraht Wüste etliche Bunker, da fuhren wir weiter. Die nackte Erde ergrünte, winzige Kiefern schwärmten aus, vorn ein paar Einzelne Mutige die auch allein etwas wagen.
Die Zedern versammeln sich an einer anderen Stelle. Einigen fehlten die vorwitzigen ewig winkenden Schöpfe, und unser Auto furzte sich fröhlich die zehnprozentige Steigung hinab
.“ Weiterlesen

Gläserne Brücken über zukünftiges Grün

Da hatten wir den Winter schon als überwunden geglaubt, bis er diese Tage mit Demonstrationen aufwartet die zeigen, dass er auch anders kann. Das Grün wird einfach mit Schnee überdeckt.
Aber es genügt, dass die Temperaturen etwas steigen und die Sonne einige Zeit scheint, um deutlich zu machen, dass der Schnee nicht mehr von Dauer ist. Und selbst wenn er versucht, die Schneeschmelze durch neuerliches Gefrieren rückgängig zu machen, ist dieser Versuch doch allzu durchsichtig. Dadurch wird nicht nur der Blick auf das hoffnungsvolle Grün möglich, sondern auch ein Einfallstor für die Sonne geöffnet. Sie wird dann nicht mehr wie vom weißen Schnee reflektiert, sondern im grünen Gras in Wärmeenergie verwandelt, die den Schmelzprozess weiter antreibt.
Der einzige Schönheitsfehler – die Sonne macht sich in diesen Tagen allzu rar.

 

Frostige Parallelen

Da die frostigen Tage nun schon kaum mehr erinnerlich sind – jedenfalls in unseren Breiten – kommt man vielleicht nicht sofort darauf, dass es sich auf dem Foto um einen Ausschnitt aus einer zugefrorenen Fensterscheibe handelt. Zwar haben wir hier nicht die typischen Eisblumen, die ganz besondere Entstehungsbedingungen benötigen, sondern ganz andersartige – ich würde sagen – geometrische Figuren. Ich vermute, dass mangelnde Feuchtigkeit und nicht besonders tiefe Temperaturen zu dieser Sparausgabe der Eisblumen führen. Weiterlesen

Anorganische Stachel

Vor einiger Zeit fand ich technische und biologische Stachel in trauter Gemeinsamkeit sinnlos nebeneinander dahindämmern. Nicht dass sie einem nicht mehr hätten gefährlich werden können, aber es steckte keine Absicht dahinter. Ähnlich ist es bei dem aktuellen Fundstück (Foto). Wieder zwei Arten von Stacheln verschiedener Art. Diesmal würde ich eher von organischen und anorganischen Stacheln sprechen: die einen – vermutlich wieder Brombeeren des vergangenen Jahres – und die anderen – Eisstacheln des aktuellen Tages. Der Ähnlichkeit in der Form entspricht diesmal überhaupt keine Ähnlichkeit in der Wirkung. Während die Brombeerstachel auch  jetzt noch voll wirksam sind, würden die Reifstacheln bereits durch leichte Berührung dahinschmelzen, ohne überhaupt den Versuch zu unternehmen, sich zu wehren.
Wie die Raureifnadeln entstehen, habe ich in einem früheren Beitrag erläutert.

Kristallin überzuckertes Eisfachwerk

Nachdem ich nach der „Regenzeit“ und zu Beginn der ersten frostigen Nächte die Bildung von Eisstrukturen (hier und hier und hier und hier) beobachten konnte, muss ich nunmehr nach anhaltend kaltem Wetter mit den Eisstrukturen vorlieb nehmen, die die Pfützen zurückgelassen haben, nachdem das restliche Wasser versickert ist und das Eis auch den Pfützenboden erreicht hat. Auch da gibt es noch viel zu sehen. Weiterlesen

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.

 

Strukturbildung im Pfützeneis

Wie kommt es zu den dunklen Dreiecken in einer zufrierenden Wasserpfütze, die dem ansonsten durch das Zusammenwirken von zufälligen Gegebenheiten (Temperatur, Beschaffenheit des Boden…) und notwendigen physikalischen Vorgängen entstehenden Strukturen, etwas einfach Geometrisches aufzuprägen scheint. Weiterlesen

Kalte Pfützenkunst

Zuerst lag ein etwa 15 cm langer Kieselstein in einer Wasserpfütze. Bevor das Wasser versickerte, fror die Pfütze zu  und der Stein verschwand unter einer Eisschicht. Man konnte ihn aber weiterhin durch das transparente Eis hindurch sehen. Unter dem Eis versickerte das Wasser und der Stein wurde allmählich trocken gelegt. Dann kamen die sonnigen Tage. Der Stein absorbierte die Sonnenernergie, erwärmte sich und gab die Energie u.A. als Wärmestrahlung wieder ab. Dadurch schmolz ein Loch in die unmittelbar darüber befindliche Eisschicht.
Als die Sonne untergegangen war und die kalte Luft wieder die Oberhand gewann, bildeten sich auf dem noch feuchten Rand des Lochs große Eiskristalle, die von außen nach innen wuchsen, so als wollten sie das Loch wieder schließen. Weiterlesen

Froststrukturierte Pfützensedimente

Eine Pfütze, die kurz davor ist auszutrocknen, wird in der Nacht vom Frost überrascht. Das feuchte bräunliche Sediment spendet immerhin so viel Wasser, dass es zu diesen kunstvollen Eiskristallmustern kommt.
Merkwürdigerweise bleibt das Muster fast so wie es ist erhalten, obwohl die reinen Eiskristalle dabei sind, sich in der Sonne zu verflüchtigen (sublimieren) und zum Zeitpunkt der Aufnahme schon gar nicht mehr zu sehen sind.
Die ziemlich homogene Beigefärbung kommt dadurch zustande, dass sich während der wässrigen Phase der Pfütze zuerst die groben und dann die ganz feinen Teilchen der lehmhaltigen Erde auf den Boden abgesetzt und diesen lückenlos belegt und gleichsam lackiert haben.

Pfützen und Teiche sind auch an anderen Stellen in der einen oder anderen Hinsicht Gegenstand dieses Blogs (siehe z.B. hier und hier und hier und hier und hier und hier und hier und hier und hier und hier und hier und hier und hier) und ideale „Spielwiesen“ für künstlerisch und physikalisch Interessierte – und für Kinder.

Eisprismen am Seeufer

Während das Eis eines Sees auf der freien Fläche meist eine glatt und eben ist, können im Uferbereich ganz unterschiedliche Kristallisationsmuster zutage treten. Hier haben sich größere Kristalle (einige Zentimeter) mit unterschiedlicher Orientierung der Kristallisationsachsen gebildet, die die hexagonal geprägte Form der ins Makroskopische vergrößerten Ursprungskristalle erkennen lassen.

Obwohl beim Gefrieren des Wassers alles gesetzmäßig abläuft, findet man niemals identische Strukturen. Mögen die Anfangsbedingungen an zwei Stellen auch dieselben sein, sie sind trotzdem nie exakt gleich. Die winzigen Unterschiede beim Start wachsen bis ins Makroskopische und führen zu zwar ähnlichen aber niemals identischen Strukturen. Diese Spannung zwischen Ähnlichkeit und Identität machen einen wesentlichen Teil der Schönheit solcher Strukturen aus.

Musterbildung im Schnee

Schlichting, H. Joachim. Physik in unserer Zeit 50/1 (2019), S. 45

Das Zusammenwirken von Absorption und Reflexion von Sonnenlicht sowie Wärmeleitung führt unter bestimmten Bedingungen zu regelmäßigen Mustern im Schnee.

Auf dem Handlauf eines Treppengeländers hat sich ein Muster aus periodisch weggeschmolzenem Schnee gebildet. Das ist auch insofern erstaunlich, als die Lufttemperatur mit -1 bis -2 °C eindeutig zu niedrig ist, um den Schnee zum Schmelzen zu bringen. Zwar bricht die Sonne hin und wieder durch den hochnebelartigen Dunst und fühlt sich angenehm warm an. Doch der blendend weiß erstrahlende Schnee ist ein deutliches Zeichen dafür, dass das Sonnenlicht nicht gleichermaßen vom Schnee absorbiert, sondern hauptsächlich reflektiert wird. Weiterlesen

Eisvögel

Was hier wie die stilisierte Skizze von zwei Eisvögeln oder vielleicht nur wie ein abstraktes Schwarz-Weiß-Gemälde aussieht, ist die Eisschicht einer zugefrorenen Wasserpfütze. Die hellen Bereiche künden vom darunterliegenden Hohlraum, der durch das Versickern des Wassers entstanden ist und in dessen feuchter Atmosphäre sich eine Reifschicht unterhalb der zunächst transparenten Eisschicht gebildet hat. An den kleinen Kristallen wird das Licht streut wodurch die Transparenz verschwindet. Lediglich die dunklen Streifen sind gefrorene Wasserwülste über die eine Verbindung mit dem stark gesunkenen Wasserspiegel oder bereits mit dem Erdreich besteht.

Grenzerfahrungen zwischen Eis und Schnee

Schlichting, H. Joachim. Spektrum der Wissenschaft 1 (2019), S. 64 – 65

Bei Temperaturen um den Gefrierpunkt bewirkt ein Hin und Her zwischen Schmelzen und Gefrieren im Schnee einen erstaunlichen Reichtum an eisigen Strukturen.

Nebeneindrücke sind
wieder einmal das Bestimmende
Robert Musil (1880–1942)

In unseren Breiten sind harte Winter selten. Wenn es einmal geschneit hat, dauert es oft nicht lange bis zum nächsten Tauwetter. Es lohnt sich allerdings, die Phänomene in dem Grenzbereich zwischen Fest und Flüssig aufmerksam zu beobachten. Weiterlesen

Photoarchiv