Die Wissenschaft der weißen Pracht Wird es wirklich leise, wenn der Schnee rieselt?

Ob im Harz, dem Thüringer Wald oder im Erzgebirge: In höheren Lagen sorgt eine geschlossene Schneedecke derzeit für ein echtes Winterwunderland. Das sorgt für besinnliche Weihnachtsstimmung, denn wenn es schneit, dann legt sich mit der weißen Pracht ja auch immer so ein kleiner Zauber über die Welt. Irgendwie scheint alles ruhiger und viel gemütlicher zu sein, wenn die Flocken anmutig vom Himmel segeln. Aber ist das nur ein Gefühl? Tatsächlich stecken dahinter nämlich Physik und Chemie.

von Kristin Kielon

Es ist ein wirklich anmutiger Anblick, wenn Schneeflocken sanft zu Boden gleiten. Und auch bei genauerem Hinsehen verlieren die winzigen Eiskristalle nichts von ihrer Anmut. Sie entstehen in sehr wasserreichen Wolken: Dort lagern sich Wassermoleküle an kleinste Partikel wie etwa Staub an und wachsen zu Eiskristallen. Aber nur wenn die Bedingungen stimmen, erklärt Dariush Hinderberger. Er ist Professor für Physikalische Chemie an der Universität Halle. "Wie das Wasser in diesen höheren Luftschichten die Schneekristalle bildet, hängt davon ab wie kalt es dort oben ist. Diese Schneekristalle bilden sich so leicht unterhalb von null Grad bis etwa minus 15, minus 20 Grad sehr gut." Ist es noch kälter, dann bilden sich eher plättchenartige und stäbchenförmige Eiskristalle, sagt Hinderberger.

Phänomen Pfannkuchenflocken

Neben der Temperatur muss auch die Luftfeuchtigkeit stimmen. Wenn sie hoch ist und die Temperatur etwa bei minus 15 Grad liegt, können große Eiskristalle von bis zu sechs Millimeter Durchmesser entstehen. Wenn sich mehrere Eiskristalle miteinander verbinden, bilden sie eine schwere Schneeflocke, die aus der Wolke zu Boden segelt. Wenn sie dort ankommt, kann sie in seltenen Fällen riesig sein: Die größten Schneeflocken werden bis zu zwanzig Zentimeter groß. Meteorologen nenn sie liebevoll Pfannkuchenflocken.

Junge Frau läuft mit Regenschirm durch ein Schneegestöber.
Pfannkuchenflocken entstehen im dichten Schneegestöber. Bildrechte: IMAGO

Diese Schneeflocken auf dem Weg nach unten, die gehen vielleicht auch mal wieder durch ne Luftschicht, die etwas wärmer ist, dann schmelzen die wieder so etwas an, dann treffen die aufeinander und dadurch, dass sie sehr langsam zu Boden fallen – die haben so einen hohen Luftwiederstand – wenn das immer mal wieder antaut und dann mit anderen zusammenklebt, dann kann das schon sein, dass sich solche größeren Gebilde bilden.

Prof. Dariush Hinderberger, Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg

Ob groß oder klein: Die Schneeflocken rieseln dann sanft zu Boden. Ganz im Gegensatz zu ihren flüssigen Verwandten: den Regentropfen. Deren Oberfläche ist nämlich viel kleiner, erklärt Chemie-Professor Hinderberger. Deshalb fällt Regen mit bis zu fünffacher Geschwindigkeit von Schnee auf die Erde. Schneeflocken dagegen werden von der Luft abgebremst, segeln zu Boden und sorgen dort für eine weiße Landschaft.

Warum ist Schnee eigentlich weiß?

Dass Schnee für uns weiß aussieht, liegt ebenfalls an der verästelten Oberfläche der vielen einzelnen Schneeflocken, erklärt Physik-Professor Georg Schmidt von der Universität Halle. "Im Endeffekt ist es einfach so: Je feiner die Facetten sind oder die Partikel sind, desto mehr Reflektionen kriegen Sie", so Schmidt. Das sorge dafür, dass man nicht mehr durch den Schnee durchschauen könne.

Also im Endeffekt sehen Sie einfach nur das reflektierte Licht, was eben durch die vielen kleinen Kristalle sehr viel hin und her reflektiert wird, so dass Sie keine Substanz mehr ausmachen können, sondern einfach nur noch Licht beobachten.

Prof. Georg Schmidt, Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg

Schalldämmender Neuschnee

Winterwald
Im verschneiten Winterwald ist es tatsächlich leiser. Bildrechte: Colourbox.de

Die Schneedecke scheint aber noch eine Wirkung auf uns zu haben: Wenn frischer Schnee gefallen ist, fühlt sich nämlich plötzlich alles ganz ruhig und leise an. Schuld daran ist nicht unser Gefühl, sondern Physik, meint Schmidt. Schnee ist eine sehr lockere Substanz und schluckt deshalb den Schall. Deshalb werde er realtiv wenig reflektiert, was dazu führe, dass sich in einer schneebedeckten Landschaft der Schall nicht so weit und so stark ausbreite wie etwa in einer schneefreien Stadt.

Doch der Effekt hält nur kurz an: Entweder, weil der Schnee schon nach einigen Tagen ein festes Matsch-Gebilde geworden ist oder weil er gar nicht liegen bleibt. Natürlich lassen Temperaturen über dem Taupunkt Eis zu Wasser werden. Aber warum bleibt die weiße Pracht auch bei gleicher Temperatur an einigen Orten länger liegen als an anderen? Chemie-Professor Hinderberger hat da eine Vermutung.

Der Schnee bleibt länger liegen, je trockener die Luft ist. Denn wenn die Luft sehr trocken ist, dann haben Sie im Prinzip nur Sublimationen, das heißt den direkten Übergang vom festen Wasser – also vom Eis, vom Schnee – in die Gasphase, in den Wasserdampf. Und das dauert viel länger, als wenn sie wirklich schmelzen können, also wenn wirklich das Wasser vom festen in den flüssigen Zustand gehen könnte.

Prof. Dariush Hinderberger, Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg

Das erklärt auch, warum Schnee manchmal einfach zu verschwinden scheint, ohne tatsächlich zu schmelzen. Aber egal wie er verschwindet: In jedem Fall besuchen die funkelnden Schneekristalle den Erdboden immer nur für begrenzte Zeit. Aber mit etwas Glück ist genau dann Weihnachtsabend.

Dieses Thema im Programm: MDR AKTUELL | 16. Dezember 2017 | 01:48 Uhr

Zuletzt aktualisiert: 18. Dezember 2017, 16:54 Uhr