Ist Wasser anders? – Die Frage des Tages

Wasser ist ein ganz besonderer Stoff. Das fällt bei den Minustemperaturen in dieser Jahreszeit deutlich ins Auge. Wasser ist die einzige chemische Verbindung, die von Natur aus auf der Erde sowohl als Flüssigkeit als auch als Gas, das heißt als Wasserdampf, und in fester Form, als Eis vorkommt.

Doch damit noch nicht genug, in seinem Verhalten unterscheidet es sich von anderen Flüssigkeiten. Fachleute sprechen deshalb von der Anomalie des Wassers. Was geschieht, wenn Eis und Schnee entstehen?

Antwort: Wenn null Grad Celsius warmes Wasser erhitzt wird, nimmt sein Volumen nicht etwa zu, sondern ab. Das geringste Volumen bzw. die größte Dichte hat Wasser bei plus vier Grad. Wird es über diesen Wert hinaus weiter erhitzt, nimmt das Volumen wieder zu und die Dichte ab. Andersherum betrachtet, wenn die Temperatur unter plus vier Grad sinkt, zieht sich das Wasser nicht zusammen, sondern dehnt sich aus. Beim Gefrieren, das heißt bei der Verwandlung von flüssigem Wasser in Eis, geschieht dies sogar sprunghaft. Eis weist eine deutlich geringere Dichte auf als flüssiges Wasser und nimmt deshalb mehr Raum ein. Auf unangenehme Weise erfährt dies, wer eine gefüllte Flasche ins Eisfach legt. Weil sich das Wasser in der Flasche beim Gefrieren ausdehnt, kann das Gefäß platzen. Für Fische und andere Wasserlebewesen ist die Anomalie des Wassers, die Tatsache, dass es bei plus vier Grad die größte Dichte besitzt, überlebenswichtig. Sie hat zur Folge, dass sich das dichteste – also vier Grad warme – Wasser an den tiefsten Stellen von Gewässern sammelt. Das Eis bildet sich an der Oberfläche. Wenn Wasser im gefrorenen Zustand seine größte Dichte hätte, würde ein Gewässer von unten nach oben zufrieren – schließlich befindet sich das dichteste bzw. schwerste Wasser ganz unten. Für Tiere wie Fische würde das bedeuten, dass ihnen schon bald kein Raum mehr zum Überleben bleiben würde.

Während reines Eis durchsichtig ist, erscheint das Eis, das sich zum Beispiel auf Gewässern bildet, in der Regel weiß. Das hängt mit den eingeschlossenen Luftbläschen zusammen, die das Licht entsprechend brechen. Ähnliches geschieht beim Schnee, der aus kleinen Eiskristallen besteht, die gewöhnlich die Form von sechseckigen Plättchen, Säulen oder auch Sternchen besitzen. Die Vielzahl von Eiskristallen und die Luft dazwischen haben zur Folge, dass das Licht gebrochen und in verschiedene Richtungen gestreut wird. Weiß bedeutet nichts anderes, als dass sich die sogenannten Spektralfarben, bei denen es sich um Lichtstrahlung mit unterschiedlicher Wellenlänge handelt, überlagern.

Dass Schnee nicht gleich Schnee ist, lässt sich schwerlich übersehen: Mal fällt er in Gestalt dicker Flocken vom Himmel, mal in Form von feinsten eisigen Gebilden wie Plättchen oder Sternchen. Schnee kann entstehen, wenn sich bei niedrigen Temperaturen in Wolken kleine Eiskristalle bilden. Wie der Deutsche Wetterdienst erklärt, können aus den Säulen, Plättchen und Nadeln Schneesterne werden, die irgendwann anfangen, sich zu verhaken oder zu verkleben und Schneeflocken zu bilden. Wie sich die Gestalt des Schnees entwickelt, hängt von den Temperaturverhältnissen ab. Bei Temperaturen um den Gefrierpunkt fällt er häufig in Form locker aufgebauter Flocken. Bei sehr niedrigen Temperaturen hat der Schnee oftmals die Gestalt feiner Eisplättchen, Eisnadeln oder auch Schneesternchen. Die Kristalle können auf ihrem Weg zum Erdboden wachsen, weil sich Wasserdampf anlagert. Nach Angaben des Deutschen Wetterdienstes können Schneeflocken in Einzelfällen gewaltige Ausmaße erreichen. So gebe es Berichte über sogenannte Pfannkuchenflocken, Gebilde mit Größen von bis zu 20 Zentimetern.

Wissenschaftler interessieren sich für Schnee nicht zuletzt im Zusammenhang mit Lawinen, denen immer wieder Menschen zum Opfer fallen. Dabei unterscheiden sie grundsätzlich zwei verschiedene Arten von Lawinen. sogenannte Lockerschnee- und Schneebrettlawinen. Besonders gefährlich ist nach ihren Erfahrungen die zweitgenannte Variante, bei der größere zusammenhängende Teile der Schneedecke abrutschen. Solche Lawinen entstehen Expertenangaben zufolge an Hängen, die mehr als etwa 30 Grad geneigt sind. Der Hintergrund ist der, dass wenn immer wieder neuer Schnee hinzukommt, die Schneedecke im Gebirge aus unterschiedlichen Schichten entsteht bzw. besteht. Die obere Schicht kann zum Beispiel bei besonders schönem Wetter stark durch die Sonnenstrahlung beeinflusst werden und sich verändern. Kommt dann neuer Schnee hinzu, kann es passieren, dass er nicht genügend Halt findet bzw. sich nicht mit der unterhalb liegenden Schneeschicht verbindet. Innerhalb der Schneedecke entsteht ein Bruch. Irgendwann ist der geschädigte Bereich so groß, dass sich binnen kürzester Zeit große Teile lösen.

 

Ein Beitrag unserer/s Leserin/s X aus X in Baden-Württemberg, Bayern, Berlin, Brandenburg, Bremen, Hamburg, Hessen, Mecklenburg-Vorpommern, Niedersachsen, Nordrhein-Westfalen, Rheinland-Pfalz, im Saarland, Sachsen, Sachsen-Anhalt, Schleswig-Holstein, Thüringen.
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