Quiz: Schnee und Eis

Schmelzende Eiswürfel oder ganze Eisschollen, den Pegelstand der umgebenden Flüssigkeit beeinflusst der geänderte Aggregatzustand des Wassers kaum oder gar nicht. Da ein Eiswürfel leicht aus dem Wasser ragt, ist seine Dichte also etwas geringer als die des umgebenden Wassers. Das Schmelzwasser des Eiswürfels nimmt aber wieder genau den Raum ein, den der Eiswürfel unter Wasser verdrängt hat. Durch Temperaturschwankungen in der Flüssigkeit kann es allerdings zu minimalen Schwankungen kommen.

Blutschnee oder Roter Schnee ist ein Naturphänomen, bei dem sich Altschnee aus dem Winter während der Schmelzperiode rosarot bis karminrot färben kann. Die Verursacher sind schneebewohnende Grünalgen, die aufgrund ihrer physiologischen Anpassung an Kälte und Frost als Psychrophile – also Kälteliebende – bezeichnet werden. Die typische Grünfärbung, die man bei den Zellen einer Grünalge erwarten würde, wird bei den Vertretern des Roten Schnees durch sekundäre Carotinoide, vornehmlich durch Astaxanthin, überdeckt. Die Rotfärbung bietet einen gewissen Schutz vor der in extremen Höhen und in Polargebieten auftretenden starken Licht- und UV-Strahlung.

Schnee- oder Eisdecken können in entsprechend trockener Luft durch Sublimation auch bei Temperaturen unterhalb des Gefrierpunktes schrumpfen. Dabei wird Wasserdampf direkt in die Atmosphäre abgegeben, ohne zuvor erst abschmelzen zu müssen. Da auch beim Sublimationsprozess Wärmeenergie „verbraucht“ bzw. der Umgebung entzogen wird, kann es in sehr trockener Luft vorkommen, dass der Sublimationsprozess den Schmelzprozess behindert. Erst wenn die durch die Sublimation erzeugte „Kaltlufthaut“ verweht, kann die Schneeschmelze einsetzen, auch wenn die Temperatur deutlich über dem Gefrierpunkt liegt.

Bei einer durch Wind und Wetter stark bewegten Meeresoberfläche bilden sich im freien Wasser zunächst Eisplättchen und -nadeln. An der Meeresoberfläche aggregieren diese dann zu Eisschlamm, der zu Pfannkucheneis erstarrt, das aus rundlichen Eistafeln von wenigen Zentimetern bis wenigen Metern Durchmesser mit aufgebogenen Rändern besteht. Das Wachstum der Eisfläche erfolgt unter diesen Umständen nicht durch Anfrieren an der Unterseite, sondern durch Überschieben und Ausfrieren von Eisschlamm in den Zwischenräumen.

Als Lawine sind Schneemassen zu bezeichnen, die sich von Berghängen ablösen und mit hoher Geschwindigkeit zu Tal gleiten oder stürzen. Infolge der in ihnen enthaltenen kinetischen Energie, der von ihnen verursachten Luftdruckwelle oder durch ihre Ablagerung können Lawinen große Schäden verursachen. Wichtige Einflüsse für die Entstehung von Lawinen sind u.a. Wetterlage, Hangneigung, Zusammensetzung und Schichtung des Schnees sowie die Beschaffenheit des Untergrundes.

Obwohl die Formenvielfalt der Schneekristalle gewaltig ist, haben alle eine Gemeinsamkeit: Sie sind immer sechseckig. Wissenschaftler führen das auf die molekulare Struktur des Wassers zurück, die bei der Kristallbildung nur Winkel von exakt 60° bzw. 120° zulässt.

Eine Wake ist ein natürlich entstandenes Loch im Eis. Zur Bildung von Waken kommt meistens durch Bewegungen des Wassers, verursacht durch Strömung, Wind oder Wassertiere. Durch die Bewegung kann das Wasser an manchen Stellen nicht zufrieren und an den Rändern der Wake ist das Eis deutlich dünner als an anderen Stellen des zugefrorenen Gewässers.

Glaziologie (lateinisch „glacies“ = Eis) ist die Wissenschaft von Formen, Auftreten und Eigenschaften des gefrorenen Wassers. Als interdisziplinäre Wissenschaft berührt sie mehrere Geo- und Biowissenschaften: Geologie, Geographie, Hydrologie, Meteorologie, Biologie und Ökologie. Die früher mit der Glaziologie gleichgesetzte Gletscherkunde wird heute nur noch als Zweig der Glaziologie betrachtet.

Als Mpemba-Effekt bezeichnet man das paradoxe Phänomen, dass heißes Wasser unter bestimmten Bedingungen schneller gefriert als kaltes Wasser. Der Name geht auf den tansanischen Schüler Erasto Mpemba zurück, der den Effekt 1963 „wiederentdeckte“. Zuvor hatten schon Naturforscher wie Aristoteles (384-322 vor Christus), Francis Bacon (1561-1626) und René Descartes (1596-1560) Ähnliches beobachtet und versucht, den Vorgang zu erklären. Wegen der vielen Faktoren, die den Abkühlungsprozess beeinflussen können, ist das Rätsel um den Mpemba-Effekt aber bis heute nicht zufriedenstellend gelöst.

Der Mpemba-Effekt wurde zeitweise bei der Produktion von Eiscreme genutzt. Allerdings nicht wegen der Zeitersparnis, sondern weil das so produzierte Eis cremiger ausfiel.

Wegen der geringen Dichteunterschiede zwischen Eis und umgebendem Wasser ragt nur etwa ein Zehntel des Eisberges über die Wasseroberfläche. Der übrigen neun Zehntel befinden sich unter Wasser. Die Dichteschwankungen im Eis beeinflussen besonders die Ausrichtung des Berges: Bei „echten“ Eisbergen befindet sich oft die Stelle mit dem größten Umfang unter Wasser, obwohl eigentlich das Gegenteil zu erwarten wäre.

Graupelkörner sind im Vergleich zu Hagel deutlich kleiner und weisen lediglich einen maximalen Durchmesser von fünf Millimetern auf. Bei Korngrößen von unter einem Millimeter Durchmesser spricht man dagegen auch von Griesel. Die Dichte von Graupelkörnern ist geringer als die von Hagelkörnern und sie haben eine rauere Oberfläche. Dadurch fallen sie langsamer und richten weniger Schaden an. Graupel entsteht nur, wenn die Wolken nicht zu viel Feuchtigkeit enthalten, was oftmals im Frühjahr der Fall ist. Bei zu feuchten Wolken und höheren Umgebungstemperaturen entsteht eher Hagel.