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Kryosphäre: Rätsel kreisender Eisscheiben gelöst

Wenn Flüsse auftauen, beginnen sich manchmal kreisrunde Scheiben kreiselnd zu bewegen. Nach 100 Jahren legen Physiker eine Erklärung dafür vor.
Eiskreis

In Mitteleuropa frieren Flüsse leider nur noch sehr selten zu. Wer aber zeitig im Frühling mit beginnendem Tauwetter durch die nördlichen Gefilde Nordamerikas oder durch Skandinavien wandert, kann auf Flüssen bisweilen ein seltsames Schauspiel bewundern: kreisende Eisscheiben, die sich langsam um sich selbst drehen, auch wenn keine Strömung erkennbar ist – ein Rätsel, das schon 1895 in "Scientific American" beschrieben wurde und bislang ungelöst war. Die Eisscheiben können Durchmesser von einigen Metern erreichen. Warum sie sich selbst bei stillem Wasser bewegen können, haben belgische Physiker von der Universität Lüttich im Labor geklärt. Das Team um Stéphane Dorbolo hat kleine Eisscheiben erzeugt und in deren Mitte einen kleinen Nickelball eingefroren. Mit Hilfe des Balls konnten die Eisplatten in einem Wassertank durch einen Magneten zentral fixiert und besser gefilmt werden.

© Associated Press
Rotierende Eisscheibe

Selbst in völlig ruhigem Wasser begannen sich die Scheiben zu drehen, und je stärker die Wissenschaftler das Becken erwärmten, desto schneller rotierten ihre Versuchsobjekte. Der Grund dafür liegt in den besonderen Eigenschaften von Wasser: Wenn das Eis taut, senkt das Schmelzwasser erst die Temperatur der Umgebung; durch Vermischung erhöht sie sich dann wieder langsam auf vier Grad Celsius – ein Wert, bei dem Wasser seine höchste Dichte erreicht. Deshalb sinkt die derart temperierte Flüssigkeit im wärmeren und damit leichteren Umfeld ab. Das geschieht jedoch nicht direkt senkrecht, sondern leicht horizontal versetzt. Es entsteht also eine Art Wirbel unter der Eisscheibe, der diese wiederum antreibt und in Bewegung versetzt. Der Antrieb verläuft dabei umso schneller, je mehr Volumen abtaut. Warum die Scheiben – sofern sie nicht ohnehin aus einzelnen Eisbrocken bestehen – aber oft völlig kreisrund sind, kann dieses Phänomen noch nicht erklären. Wahrscheinlich werden durch die Drehung und Reibung an benachbarten Eisflächen hervorstehende Ecken und Kanten abgefräst, bis der rotierende Block einer Disk gleicht.

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