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Was ist Schnee?

23 March 2021 — Lise Korth (2C)

Schnee, von manchen verehrt, von anderen gehasst, ist fester Bestandteil unseres Winters. Auch dieses Jahr ermöglichte er einigen den Wintersport im eigenen Lande zu erleben oder aber verursachte ein Verkehrschaos nach dem anderen.

Woraus bestehen die kleinen zauberhaften Flöckchen, welche eine triste graue Landschaft in ein weißes Märchenland verwandeln können? Was muss passieren, damit es schneit und warum ist Schnee eigentlich weiß?

Foto: T. Korth

Unsere Reise beginnt in 9 km Höhe bei einer Temperatur von etwa -50°C. Die Wassermoleküle (H2O), welche je aus einem Atom Sauerstoff (O) und zwei Atomen Wasserstoff (H) bestehen, sind hier oben sehr beweglich und dies unter anderem wegen des geringen Luftdruckes. Die Wassermoleküle können daher keine dauerhaften Verbindungen untereinander eingehen. Dafür benötigt es etwas Dreck, oder besser gesagt mikroskopisch kleine Körnchen Dreck, wie beispielsweise Staub oder aber Asche. Die Wassermoleküle binden sich dann an Letztere.

Wichtig zu erwähnen ist, dass Wassermoleküle eine bestimmte Geometrie besitzen, welche durch die unterschiedliche Elektronegativität der Elemente Sauerstoff und Wasserstoff zu Stande kommt. Unter Elektronegativität versteht man ein Maß, welches zu bestimmen hilft wie stark bzw. schwach ein Atom die Elektronen eines benachbarten Atoms, meist sind beide miteinander verbunden, anzieht. Im Falle eines Wassermoleküls zieht das Sauerstoffatom stärker an den Elektronen der Wasserstoffatomen als umgekehrt. Daraus ergibt sich, dass die beiden Wasserstoffatome in einem bestimmten Winkel zueinander angeordnet sind.

Dieser bestimmte Winkel ist der Grund dafür, dass Wassermoleküle, die an Staubkörnern haften bleiben, sich zu 6-eckigen Gittern zusammenfügen. Wenn unzählige dieser 6-eckigen Gitter sich zusammensetzen, entsteht schließlich ein 6-eckiges Eisplättchen von etwa 1/10 mm Durchmesser. Hier fängt die Reise der Schneeflocke an...

Die kleinen Eisplättchen taumeln, wenn sie schwer genug sind, hinab und verlieren bis zu 4 km an Höhe. Fünf Kilometer über der Erdoberfläche herrscht eine Temperatur von etwa -25°C. Wie man gut an der steigenden Temperatur erkennen kann, wird es mit abnehmender Höhe langsam immer wärmer. Außerdem steigt der Luftdruck. Nahe der Erdoberfläche werden die Luftmoleküle stärker angezogen und die Luft an sich dadurch dichter.

An den Ecken der Eisplättchen frieren als nächstes mikroskopisch kleine Wassertröpfen fest und die Schneekristalle sind geboren. Schneeflocken bestehen allerdings aus mehreren Schneekristallen, welche sich in einer kuriosen und einzigartigen Form zusammengesetzt haben. Jede Schneeflocke ist demnach einzigartig in ihrem sternenförmigen Erscheinungsbild.

In etwa 3 km Höhe ist es meist so warm, dass diese Naturkunstwerke schmelzen. Sie treffen schließlich als Regen auf die Erdoberfläche. An manchen Wintertagen allerdings, wenn es kalt genug ist, etwa um die -10°C, schaffen es die kleinen Flöckchen als Schnee und in ihrer ursprünglichen Gestalt auf die Erdoberfläche zu treffen. Ihre etwa 5-stündige Reise endet schließlich.

Eine Hürde allerdings müssen sie noch überwinden, und zwar den Boden oder besser gesagt die Bodentemperatur. Beträgt diese mehr als 0°C bleibt keine der kleinen Flöckchen liegen, sie schmelzen sofort. Fällt in kurzer Zeit allerdings viel Schnee, kühlt die Schneedecke nach und nach den Boden aus und selbst Bodentemperaturen von bis zu 5°C können dem Schnee nicht mehr schaden.

Doch warum ist Schnee eigentlich weiß, wo doch Wasser durchsichtig ist?

Die Antwort hierfür liegt in der Lichtspieglung. Anders als bei Eisblöcken durchdringt das Licht Schneeflocken nicht auf geradem Wege. Das Licht, oder besser gesagt die Photonen, welche die Elementarteilchen des Lichts sind, werden durch die spezifische und abgekantete Form der Molekülgitter einer Schneeflocke abgelenkt. Die Ecken und Kanten der einzelnen Schneekristalle übernehmen demnach die Funktion kleiner Spiegel. Sämtliche Frequenzen des Lichts werden hierbei gleichermaßen reflektiert und das menschliche Auge nimmt dies als weiß war.


Quelle: Kurzfilm "Wie entsteht Schnee?" vom 21.12.2006 der deutschen Senderreihe TerraX

Author(s): Lise Korth (2C)
Editor: Pol Scholtes
Topic(s): Weather, Physics
Team(s): Communication

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