Gleicht k/eine Schneeflocke der anderen?
Eine GIPT-Sonderstudie zu den Termini gleichen,
gleich und Gleichheit
oder: Zum
Universalienstreit am Beispiel der Schneeflocke
Grundwissen Schnee _ Was ist das 'Schneeflockige' an der Schneeflocke? _ Aus der Serie Wetter-Mensch-Natur _ Schneekristalle _Wissenschaftsgeschichte zur Schneeflocke _ Literatur und Linkquellen _ Ab
Querverweise zum Grundbegriff vergleichen:
Allgemeine
Theorie
und Praxis des Vergleichens und der Vergleichbarkeit. Grundlagen einer
psychologischen Meßtheorie. Zum allgemeinen wissenschaftlichen
Grundbegriff: Vergleichen und Vergleichbarkeit. Zur Bedeutung und Geschichte
eines grundlegenden Begriffs. Aufbereitung einer
Meßtheorie
alltäglichen Lebens.
Vergleichen von Psychotherapiesystemen und ihrer Wirkungen. Gleichheit und gleichen im alltäglichen Leben und in der Wissenschaft |
Schnee:
Schnee ist die feste Form von Wasser. Sind die Temperaturen in einer Wolke genügend tief, bilden sich Schneekristalle. Unterkühlte Wolkentröpfchen lagern sich an Gefrierkernen an. Es bildet sich eine hexagonale Struktur. Je nach Wolkentemperatur bilden sich Nadeln, Dendriten, Plättchen oder Säulen.Zusätzlich ist die Form noch abhängig von der Übersättigung an Wasserdampf in der Wolke. Die Schneekristalle wachsen dann auf Kosten der eventuell vorhandenenWassertröpfchen (da der Sättigungsdampf- druck über Wasser grösser ist als über Eis und die Wasserdampf- moleküle vom hohen Dampfdruck zum tiefen gehen). Sind die Schneekristalle genug gross und schwer, beginnen sie zu fallen. Sie durchqueren dabei Luftschichten, deren physikalische Eigenschaften nicht jenen des Gebietes entsprechen, in dem die Kristalle gewachsen sind (andere Temperatur, andere Feuchte). Schneekristalle sind daher bereits beim Fallen einer Metamorphose unterworfen. Mit freundlicher Genehmigung von christoph.siegrist@sfdrs.srg-ssr.ch. [Quelle entlinkt, weil URL geändert und keine Weiterleitung eingerichtet wurde] |
Was
ist das 'Schneeflockige' an der Schneeflocke?
Zum
Universalienstreit am Beispiel der Schneeflocke
Einführung: Stefan Pfeiffer in https://www.astronomie.at/ai/ai132/Ai132.html führt aus: "Schneekristalle oder Schönheit die vom Himmel fällt Schnee ist keineswegs einfach gefrorenes Wasser das vom Himmel fällt, dies trifft auf Hagel und Graupel zu. Man kommt der Wahrheit ziemlich nahe, wenn man sagt, daß Schnee in regelmäßiger Form auskristallisierte Luftfeuchtigkeit ist. Es gibt keine zwei gleichen Schneekristalle, jeder ist ein Unikat, dessen Form ein Produkt von Feuchtigkeit, Temperatur, Zeit und atmosphärischen Bedingungen ist. Die von mir foto- grafierten Kristalle liegen in der Größenordnung von 1-3 mm."
Eine sehr schöne und grundlegend informative englische Schneeflockenseite
finden Sie unter:
https://www.its.caltech.edu/~atomic/snowcrystals/
Hieraus: Die Kristallstruktur der Schneeflocke
Ergänzende Betrachtung zur hexagonalen Struktur durch https://www.esys.org/wetter/schnee.html
"Als Schnee bezeichnet man festen Niederschlag aus meist verzweigten
kleinen Eiskristallen. Diese fallen als Schnee zu Boden, wenn Fallgeschwindigkeit,
Temperatur und Feuchte unterhalb der Wolke ein Schmelzen oder Verdampfen
verhindern. Je tiefer die Temperatur unter null Grad Celsius in der Wolke,
desto mehr Wassertröpfchen wandeln sich in Eis- und Schneeteilchen
um. Dabei entstehen sehr verschiedene Formen von Schneekristallen. Jede
Schneeflocke ist ein Unikat, keines der sechsstrahligen Gebilde gleicht
dem anderen. Grund für die unendlichen Variationen sind atmosphärische
Einflüsse. Ein Meteorologe bezeichnete die Wahrscheinlichkeit, daß
zwei Flocken genau gleich sind, als ebenso klein wie die Chance, daß
im Herbstlaub zwei absolut gleiche Blätter zu Boden fallen. Laut einem
Schneeforscher ist die Zahl der Varianten so groß, daß es unmöglich
ist, für die Entstehung der Schneeflocken ein vollständiges mathematisches
Modell zu erstellen. Was als filigranes Kunstwerk zur Erde niederschwebt,
ist ein Eisgebilde, das sich um ein Staubkorn in der Wolke gebildet hat.
An den Kondensationskern lagert sich überschüssige Luftfeuchtigkeit
an. Bei Temperaturen zwischen null und minus 40 Grad gruppieren sich immer
mehr sechseckige Schneekristalle an den Kern an und bilden die Sterne,
die unter dem Mikroskop an feinste Spitzenklöpplerarbeiten erinnern.
Je nach den Umweltbedingungen nehmen die Schneekristalle verschiedene Formen
an. Sie sind jedoch immer sechseckig, weil sich die Wassermoleküle
im Winkel von 120 Grad anordnen. Der Formenreichtum reicht von einem sechsstrahligen
Stern über sechseckige Eisplättchen bis zu dreidimensionalen
Gebilden, die von den Fachleuten Prismen, Nadeln oder Säulchen genannt
werden."
Aus
der Serie Wetter-Mensch-Natur
https://www.wetter-mensch-natur.de/serie/schnee.htm
"Wenn die Temperatur in einer Wolke unter 0° C sinkt, kann man mit der weißen Pracht gerechnet werden. Statt der bekannten Regentropfen bilden sich ab dem Gefrierpunkt winzige Eiskristalle, die schrittweise verkleben und zuletzt als sechseckig gewachsene Schneekristalle langsam zur Erde sinken. Jedes Schneekristall ist übrigens ein Unikat, keine Schneeflocke gleicht einer anderen. Die Form der Schneeflocken hängt von der Temperatur bei der Entstehung in der Wolke, und auf den Weg zum Boden ab. Die Größe der Schneeflocken ist selten über drei bis vier Zentimeter. Unter günstigen Bedingungen kann sie jedoch über zehn Zentimeter erreichen. Die größte beobachtete Schneeflocke hatte einen Durchmesser von immerhin 12 Zentimeter! Eine Faustregel zum Verhältnis Wasser- Schneegehalt wird mit 1 : 10 angegeben. Ein Millimeter Niederschlagsmenge entsprechen 10 Zentimeter frisch gefallenen Schnees. Eine Schneeflocke besteht aus bis zu 95 % Luft und hat bei einem Durchmesser von einem Millimeter eine Fallgeschwindigkeit von 0,8 m/s. Bei einem Durchmesser von vier Millimeter beträgt die Fallgeschwindigkeit 0.25 bis 0,35 m/s. Ohne des hohen Luftanteils einer Schneeflocke würde sie wohl kaum so schön ruhig, langsam und leise auf die Erde schweben. Ist der Schnee wirklich so leise? Forscher der John Hopkins University haben festgestellt, dass auf Wasser fallender Schnee für viele Wassertiere sogar eine definitive Lärmbelästigung darstellt. Die in der Schneeflocke eingebetteten Luftbläschen sind hierfür der Grund. Der auf der Wasseroberfläche auftreffende, schmelzende Schnee erzeugt Töne zwischen 50 und 200 Kilohertz die von uns zwar nicht wahrgenommen werden, für eine Vielzahl der Wassertiere aber geräuschvolle Frequenzen sind."
Aus der Dissertation: Auswirkungen der künstlichen Beschneiung von Schipisten auf Aufbau, Struktur und Gasdurchlässigkeit der Schneedecke, sowie auf den Verlauf der Bodentemperatur und das Auftreten von Bodenfrost. Dissertation / Innsbruck 1997. Vollständige Internetquelle: https://www.uibk.ac.at/c/c7/c717/c71738/dissertation/kap5.html
"Die Art der Schneekristalle, die die Schneedecke aufbauen, bestimmt
zunächst die Struktur des Schnees in der Schneedecke. In weiterer
Folge verändert sich die Schneestruktur dann aufgrund der Schneemetamorphose.
Bevor auf die Veränderung des Schnees eingegangen wird, soll die Entstehung
der Schneekristalle kurz erläutert werden. Die einzelnen Schneekristalle
entstehen einerseits durch Frieren von Wassertröpfchen in der Luft,
andererseits aber auch durch Sublimationsprozesse in der Atmosphäre
(Lackinger 1995). Bei diesem Vorgang sublimiert der in der Luft vorhandene
Wasserdampf an Frostkeimen. Frostkeime können dabei schon vorhandene
Schneekristalle, aber auch andere in der Luft schwebende Partikel wie z.B.
Staub sein. Schneekristalle "wachsen" aufgrund der Sublimation von Wasserdampf
als hexagonale Kristalle. Daraus ergibt sich, daß Schneekristalle
immer sechs Arme bzw. Seitenflächen, in einem Winkel von 60¦
zueinander, haben. Obwohl dem Schneekristall immer diese hexagonale Form
zugrunde liegt, ist die Mannigfaltigkeit der Kristallformen sehr groß.
Bentley und Humphreys (1962, zitiert bei Lackinger 1995), haben über
6000 unterschiedliche Kristallformen fotografisch dokumentiert. Mehrere
Schneekristalle zusammen bilden Schneeflocken, die aufgrund der Schwerkraft
zu Boden fallen und sich in Schichten ablagern. In diesen, je nach der
Art des Schnees mehr oder weniger lockeren Schneeschichten, beginnt der
Prozeß der Schneeumwandlung, der als Schneemetamorphose bezeichnet
wird.
Die Umwandlung des Schnees erfolgt grundsätzlich
in sechs Stufen, die zu drei Arten zusammengefaßt werden. Man spricht
von abbauender Metamorphose, aufbauender Metamorphose und Schmelzmetamorphose.
Die Art der Umwandlung ist von verschiedenen Umweltfaktoren wie Temperatur
und Luftfeuchtigkeit abhängig. Daher folgen die einzelne Abschnitte
der Schneeumwandlung keiner speziellen Reihenfolge. In der vorliegenden
Arbeit werden im folgenden nur die, für die Umwandlung des Schnees
auf Schipisten wichtigsten Wege besprochen. Bei Temperaturen unter dem
Gefrierpunkt folgt die Umwandlung des Schnees meist der abbauenden Metamorphose,
so daß sich rundkörniger Schnee bildet. Dabei lösen sich
Wassermoleküle von den Spitzen und Kanten der Eiskristalle, und lagern
sich in den Kehlen wieder an. Dieser Vorgang wird als Kelvineffekt bezeichnet.
Bei einem Anstieg der Schneetemperatur bis zum Gefrierpunkt kommt es zu
Schmelzprozessen in der Schneedecke, so daß sich Schmelzformen bilden
(Schmelzmetamorphose)."
Wissenschaftsgeschichte
zur Schneeflocke
von Baeyer: Die Symmetrie der Eiskristalle wurde 135 v. C. durch chinesische Gelehrte entdeckt. |
Schneekristall in Dunkelfeld-Aufnahme (c) Stefan Pfeiffer Kontext und Original- aufnahme hier: https://www.astronomie.at/ai/ai132/Ai132.html |
Albertus Magnus 1260:
[Die Frage ist,]' warum der Schnee beim ersten Fallen, bevor er sich zu größeren Flocken ballt, immer sechs- eckig, gefiedert wie feiner Flaum und sechsstrahlig herabfällt... Da stets, wenn es zu schneien anfängt, die ersten Schneeteilchen die Figur von sechssrahligen Sternen zeigen, muß es eine bestimmte Ursache dafür geben. Denn wäre es Zufall, warum fallen sie nicht fünfstrahlig oder sieben- strahlig, warum immer sechsstrahlig, solange sie nicht durcheinander- gewirbelt und infolge der Menge und verschiedenen Berührungen verbacken herabkommen, sondern spärlich und zerteilt?' Aus: Baeyer von, H.C. (1996, S.138). |
"Schneeflocken
An einem verschneiten Tag des Winters 1600 schob Johannes Kepler, Astronom
und Mathematiker am Hofe von Rudolf II. in Prag, seine Bücher beiseite
und begann einen Brief zu schreiben:
'Ja, ich weiß es, gerade Du liebst das Nichts, gewiß nicht wegen seines geringen Wertes, vielmehr des witzigen und anmutigen Spiels halber, das man wie ein munterer Spatz damit treiben kann. So bilde ich mir leicht ein, eine Gabe müsse Dir um so lieber und willkommener sein, je mehr sie dem Nichts nahekommt... Wie ich so grübelnd und sorgenvoll über die Brücke gehe und mich über meine Armseligkeit ärgere und darüber, zu Dir ohne Neujahrsgabe zu kommen, wenn ich nicht immer dieselben Töne anschlage, nämlich dieses Nichts angebe oder das finde, was ihm am nächsten kommt und woran ich die Schärfe meines Geistes übe, da fügt es der Zufall, daß durch die heftige Kälte sich der Wasser- dampf zu Schnee verdichtet und vereinzelte kleine Flocken auf meinen Rock fallen, alle sechseckig und mit gefiederten Strahlen. Ei, beim Herakles, das ist ja ein Ding, kleiner als ein Tropfen, dazu von regelmäßiger Gestalt. Ei, das ist eine höchst erwünschte Neujahrs- gabe für einen Freund des Nichts! Und auch passend als Geschenk eines Mathematikers, der Nichts hat und Nichts kriegt, so wie es da vom Himmel herabkommt und den Sternen ähnlich ist! Nur rasch die Gabe meinem Gönner überliefert, solange sie dauert und nicht durch die Körperwärme sich in Nichts verflüchtigt!" ] |
Schneekristall in Dunkelfeld-Aufnahme
(c) Stefan Pfeiffer
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Und hoher Glanz auf weiter Ebne blinkt, So reizt der Sommer fern, und milde Naht sich der Frühling oft, indes die Stunde sinkt. Die prächtige Erscheinung ist, die Luft ist feiner,
Der Frühling scheint nicht mit Blüten Schimmer
Die Ströme sind, wie Ebnen, die Gebilde
|
Zum schönen Frankenland im Winter