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Kristalle: Wie Schneekristalle entstehen
Subtile molekulare
Vorgänge bestimmen
das Wachstum der
erstaunlich vielfältigen
und kunstvollen
Eiskristalle. Ihre Erklärung
fordert die
Forscher noch heute
heraus.
Ob Eiswürfelbehälter im Kühlschrank
oder gefrorene Seen –
Eis nimmt stets die Form seines
Gefäßes an. Ganz anders bei
Schneeflocken: Hier führt der simple Vorgang
des Gefrierens von Wasser stattdessen
zu zahllosen komplexen Formen. Deren
Vielfalt verblüfft zu Recht – gemäß der alten
Redewendung, dass sich keine zwei Schneeflocken
exakt gleichen. Im Schneefall eröffnet
sich für Naturfreunde eine wundersame
Welt, die der amerikanische Autor Henry
David Thoreau (1817 – 1862) so beschrieb:
»Wie angefüllt mit kreativem Genie ist die
Luft, die das erzeugt! Ich würde es kaum
mehr bewundern, wenn echte Sterne fielen
und an meinem Mantel hängen blieben.«
Wasser ist ein so präsenter Stoff, dass man erwarten würde, es wäre bereits alles über Thoreaus »kreatives Genie« bekannt – wie nämlich Schneeflocken ihre komplexen Strukturen entwickeln. Tatsächlich aber ist ein großer Teil des Wachstums dieser winzigen Meisterwerke auch heute noch ziemlich schwierig zu erklären, selbst auf einer rein qualitativen Ebene. Beim Wachstum der Schneeflocken handelt es sich um ein hochgradig nichtlineares Nichtgleichgewichtsphänomen, bei dem kleinste Prozesse im Nanobereich die Entwicklung komplexer Muster auf allen Skalen beeinflussen können. Die Analyse von Schneeflocken vereint daher Moleküldynamik, Oberflächenphysik, Wachstumsinstabilitäten, Strukturbildung und Statistische Mechanik. Die Forscher beginnen denn gerade erst zu verstehen, wie die Gebilde ihre typischen Formen erhalten.
Schneekristalle entstehen immer dann, wenn...
Wasser ist ein so präsenter Stoff, dass man erwarten würde, es wäre bereits alles über Thoreaus »kreatives Genie« bekannt – wie nämlich Schneeflocken ihre komplexen Strukturen entwickeln. Tatsächlich aber ist ein großer Teil des Wachstums dieser winzigen Meisterwerke auch heute noch ziemlich schwierig zu erklären, selbst auf einer rein qualitativen Ebene. Beim Wachstum der Schneeflocken handelt es sich um ein hochgradig nichtlineares Nichtgleichgewichtsphänomen, bei dem kleinste Prozesse im Nanobereich die Entwicklung komplexer Muster auf allen Skalen beeinflussen können. Die Analyse von Schneeflocken vereint daher Moleküldynamik, Oberflächenphysik, Wachstumsinstabilitäten, Strukturbildung und Statistische Mechanik. Die Forscher beginnen denn gerade erst zu verstehen, wie die Gebilde ihre typischen Formen erhalten.
Schneekristalle entstehen immer dann, wenn...
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