Wunderbare vom Himmel geschaffene Formen

Was Sie schon immer über Schnee wissen wollten: RiffBuch-Auszug aus Bernd Brunners Buch “Als die Winter noch Winter waren”

Oxana Gracheva/Shutterstock Schneelandschaft in Abenddämmerung

Eiskristalle

In den Eiskristallen verbinden sich Symmetrie und Unregelmäßigkeit. Als Spielball der Luftströmungen, die sie abwärts und aufwärts tragen, bewegen sie sich langsam zwischen Himmel und Erde. Es können drei Tage vergehen, bis sie aus einer Höhe von dreitausend Metern den Boden erreichen. Während Regen mittlerer Stärke mit zwanzig Stundenkilometern herabfällt, erreichen Schneeflocken, in denen sich zehn Millionen Eiskristalle zusammenballen können, die gemächliche Geschwindigkeit von gerade einmal vier Stundenkilometern. Die Flocken taumeln leicht in die Horizontallage, in dieser Lage bleiben sie relativ stabil, weil an ihren Rändern viel Luftströmung entsteht. Sie ähneln darin einem Blatt, das vom Baum segelt.

Ein Eiskristall bildet sich, sobald Wasserdampf an einem Staubpartikel kondensiert. Er zieht immer mehr Wassermoleküle aus der Luft an, die sich vor allem an den Spitzen anlagern und ihn wachsen lassen. Dabei ist die Ausbildung der Form unter anderem von Temperatur, Luftfeuchtigkeit und Luftdruck abhängig. Ist der Luftdruck höher, sind die Verzweigungen stärker. Die Form des Kristalls bleibt bis zum letzten Moment unberechenbar, weil die Faktoren, die zu seiner Bildung beitragen, ständig variieren können. Schneeflocken sind Zusammenballungen von mehreren Eiskristallen.

Jeder Kristall hat eigene Haupt- und Nebenzweige, die ihrerseits dünne, oft reflektierende Eisplättchen aufweisen. Sternförmige Schneekristalle bilden meistens sechs Hauptäste aus, die sich noch einmal weiter verzweigen. Dieses gitterartige Muster lässt sich bis auf die Molekularebene zurückverfolgen. Sterne mit drei- oder zwölfzähliger Symmetrie kommen auch vor, andere jedoch nicht. Daneben gibt es auch säulen- und nadelförmige Kristalle. Das Gitter kann die Form eines sechsseitigen Eissäulchens haben.

Johannes Kepler – bekannt für die nach ihm benannten Gesetze zur Berechnung der Planetenbahnen um die Sonne – schrieb 1611 über die sechseckige Struktur von Schneekristallen, in dem kleinen Pamphlet Strena seu de nive sexangula, Vom sechseckigen Schnee. Als Erster in der Wissenschaftsgeschichte hob er ihre symmetrische Form hervor und unterschied das Wachstum von Organismen von dem der Kristalle, die durch Anlagerung wuchsen: »Plättchen aus Eis, sehr flach, sehr poliert und sehr transparent, ungefähr von der Dicke eines Blattes Papier. Aber perfekt in Sechsecke geformt. Ihre sechs Seiten waren so gerade und die sechs Winkel so gleich, dass es unmöglich für einen Menschen wäre, etwas so Genaues herzustellen.« Eine Erklärung für die enorme Vielfalt der Schneekristalle mit ihrer typischen Struktur hatte Kepler noch nicht. Während eines Spaziergangs waren dem Astronomen am Hofe Rudolfs II. in Prag Schneeflocken auf den Mantel geweht, die ihn beschäftigten:

»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 Wasserdampf 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 Neujahrsgabe für einen Freund des Nichts! Und passend als Geschenk eines Mathematikers, der Nichts hat und Nichts kriegt, so wie es da vom Himmel herabkommt und den Sternen ähnlich ist!«

1735 erschien Balthasar Heinrich Heinsius’ Chionotheologia, oder erbauliche Gedancken vom Schnee als einem wunderbaren Geschöpfe Gottes, eine Schrift, die sich um chiono, Griechisch für ›Schnee‹ dreht. Heinsius war Mitglied einer kleinen Bewegung von Theologen und Philosophen, die in einem ganz bestimmten Objekt oder Lebewesen das göttliche Prinzip verwirklicht sahen (Heinsius’ Zeitgenosse Ernst Ludewig Rathlef publizierte seine Akridotheologie, in der Heuschrecken das Zentrum des Universums bildeten, Peter Ahlwardt das Buch Bronto-Theologie über Gewitter). Die »sechsecklichen Sternlein« waren es, die es Heinsius angetan haben: »Ewiger Gott! was ist das nicht fuer ein liebliches Bild, wie leuchtet es nicht als lauter kleine Spiegelchen, darinnen sich deine Allmacht und Weißheit abbildet. Welch ein subtiles ist es doch! welches auch der geringste Odem des Menschen zerschmelzet. Was fuer eine Erstaunenswuerdige Proportion ist doch dabey zu spueren, indem die unterschiedliche Spitzen derselben in so gleicher Distanz voneinander stehen, als ob sie die Hand des accuratesten Mathematici so abgezirckelt haette.«

Eine Zeichnung verschiedener Eiskristalle
»Seltsame und wunderbare vom Himmel geschaffene Formen.« Die Schneekristallzeichnungen des japanischen Kaufmanns Bokushi Suzuki (1770 – 1842).
Galiani-Verlag, mit frdl. Genehmigung

Auch der japanische Kaufmann Bokushi Suzuki (1770 – 1842), von dessen aufschlussreichem Bericht aus dem Westen des Inselstaats später noch einmal die Rede sein wird, stellte Untersuchungen an: »Sieht man sich dagegen den Schnee unter einem Vergrößerungsglas an, so findet man seltsame und wunderbare vom Himmel geschaffene Formen.« Suzuki erkannte schon den Zusammenhang der unterschiedlichen Formen mit den jeweils unterschiedlichen Bedingungen in der Kältezone. Des Weiteren vertrat er die Auffassung, dass das Runde der »Sechserblüte« die wahre Form des Himmels anzeige und das Eckige die der Erde.

Wie kann man Schneeflocken realistisch darstellen? Oft gaben Forscher der Versuchung nach, sie schwarz zu zeichnen, damit sie sich vom weißen Blatt abheben, was aber nicht ihrer Natur entspricht. Der Arktisforscher William Scoresby (1789 – 1857) benutzte dann für seine Darstellungen einen sehr dünnen schwarzen Bleistift, mit dem er die Konturen des Kristalls zeichnete, womit er sowohl das Weiße als auch das Filigrane des Objekts unterstrich. Seine Zeichnungen fanden sich – neben denen des niederländischen Arztes John Nettis sowie des britischen Meteorologen James Glaisher – bald in dem Buch Snow-flakes: A Chapter from the Book of Nature wieder, das 1863 von der evangelikalen American Tract Society veröffentlicht wurde. Der wortreiche Begleittext ist nicht weniger als eine sentimentale Liebeserklärung an den Schnee und den Winter. Ein Beispiel: »Schnee ist die Zierde des Winters. Seine Schönheit entschädigt für den Verlust von Blumen und Blattwerk der milderen Jahreszeiten« oder »Eine Schneeflocke ist das harmloseste, unschuldigste Ding auf der Erde.« Schnee wird mit Freude und Wohltat, aber auch mit Schwermut assoziiert.

Überzeugender, wenn auch nicht abschließend, wurde das Problem der Darstellung von Schneeflocken erst mit der Verschränkung von Mikroskopie und Fotografie gelöst, die sich mit einer bestimmten Person verbindet: Während Menschen sich während eines Sturms normalerweise zurückziehen und verbarrikadieren, traf der Amerikaner Wilson A. Bentley (1865 – 1931), ein Farmer aus Jericho im US-Bundesstaat Vermont, alle nötigen Vorbereitungen, um mit seinem schwarz angestrichenen und mit zwei Metallgriffen versehenen Brett in den Schnee hinauszugehen und die Kristalle »einzufangen«. Einzelne Kristalle schaute er sich mit einer Lupe an und andere, die er nicht untersuchen wollte, wischte er mit einer Truthahnfeder ab. Sobald er einen Kristall auf dem Brett hatte, der ihn interessierte, brachte er ihn in den ungeheizten Holzschuppen auf der Rückseite des Hauses. Mit dem Holzsplitter eines Besens, mit dem er den Kristall vorsichtig berührte und aufnahm, legte er diesen auf die Mitte des Objektträgers seines Mikroskops. Lag der Kristall nicht auf der Seite, korrigierte er das mit der weichen Seite einer Vogelfeder. Maßarbeit, die viel Fingerspitzengefühl erforderte, um die Kristallstruktur nicht zu verletzen. »Meine Hand ist absolut ruhig … Ich habe nie Alkohol, Tabak oder andere Aufputschmittel benutzt, die die Nerven negativ beeinträchtigen können«, soll Bentley einmal gesagt haben.

Wilson Bentley mit Handschuhen am Mikroskop.
Wilson Bentley sucht die perfekte Schneeflocke.
Galiani-Verlag, mit frdl. Genehmigung

Bei all dem war äußerste Vorsicht geboten, denn jedes Mal befand er sich in einem Wettlauf gegen die Zeit. Er durfte nicht in die Richtung seiner Untersuchungsobjekte ausatmen, weil sie sonst sofort vor seinen Augen geschmolzen wären. Während er seinen Atem anhielt, versuchte er, das, was er sah, auf einem Blatt Papier festzuhalten. Auch wenn er die Gefahr des Schmelzens bannen konnte, arbeitete die Zeit gegen ihn. Wassermoleküle verdampfen selbst bei sehr niedrigen Temperaturen von den Kristallen. Zudem geschieht dies an den Spitzen oder scharfen Rändern schneller als an anderen Teilen des Kristalls und verändert damit die Struktur. Dieser Prozess ist im Detail von Temperatur, Luftfeuchtigkeit und der Größe des Kristalls abhängig. In jedem Fall blieben Bentley nur ein paar Minuten, um den Kristall in seinem »Urzustand« sehen und zeichnen zu können.

Schließlich kam Bentley auf die Idee, Fotoapparat und Mikroskop miteinander zu verbinden. Der schmächtige Mann mit seinen kurzen Armen hatte Probleme damit, den Apparat scharf zu stellen, doch er ergänzte die Vorrichtung um einen Hebel so, dass er ihn bequem bedienen konnte. Am 15. Januar 1885, im Alter von 19 Jahren, gelang es ihm, die ersten Mikroaufnahmen von Schneekristallen zu machen.

Ganze 46 Winter lang ging der Amateur dieser eigenwilligen Beschäftigung nach. Auch am 11. März 1888, der Nacht eines der schwersten Schneestürme der amerikanischen Geschichte. Im Laufe von vier Jahrzehnten schoss er 5.381 Fotografien dieser filigranen Exemplare. Bentley formulierte die These, dass keine Flocke jemals einer anderen gleicht. 1931 veröffentlichte er sein Buch Snow Crystals, eine Zusammenstellung von 2.000 der von ihm gemachten Aufnahmen. Es wurde zu seiner Lebensaufgabe und Obsession – neben der Pflege seiner Mutter übrigens und dem Hobby, Bilder von lächelnden, jungen Stummfilmstars aus Zeitungen auszuschneiden und Mädchen zu fotografieren.

Ein Schneekristall unter dem Mikroskop.
Die Erforschung von Schneekristalle kann Leben retten.
WSL-Institut für Schnee- und Lawinenforschung, Archiv SLF

Trotz seiner Verdienste folgte Bentley nicht streng wissenschaftlichen Kriterien – er hatte eine recht genaue Vorstellung davon, wie Kristalle aussehen sollten. Er berücksichtigte nämlich nur solche, die der Anforderung perfekter Symmetrie entsprachen und unterzog seine Fotonegative einer zeitaufwendigen Behandlung, zum Teil sogar Retuschen, mit dem Ergebnis, dass die Schneeflocken wie Diamanten auf Samt vor schwarzem Hintergrund aussahen. Das hat ihm einerseits den Vorwurf eingebracht, er habe mit seinen Fotos »wissenschaftlichen Kitsch« produziert, andererseits waren populärwissenschaftliche Publikationen sich nicht zu schade, seine Illustrationen immer wieder abzudrucken, sodass sie überhaupt erst zu den angeblich perfekt symmetrischen und einzigartigen Stereotypen werden konnten. Ganz zu schweigen von der Verwendung von Bentleys Fotografien als Inspirationsquelle für Künstler, Schmuckhersteller und Glasdesigner.

Der japanische Physiker Ukichiro Nakaya (1900 – 1962) ging strikt wissenschaftlich an die Sache heran, fotografierte eine große Anzahl von Schneeflocken und erforschte sie systematisch. Er entwarf ein dynamisches Modell dafür, wie sich Temperatur und in der Luft enthaltener Wasserdampf auf die Form auswirken. Die besten Voraussetzungen für große, sternförmige Kristalle sind bei Temperaturen von minus 10 bis minus 20 Grad bei relativ hohem Wasserdampfgehalt der Luft gegeben. Nakayas Konzept leitet sich allerdings von der Laborsituation ab; während des Tanzes der Schneeflocke kreuz und quer durch die Wolke ändern sich Temperatur und Luftfeuchtigkeit der Umgebung, und an den Flocken bilden sich oft Zwischenformen, die zusammenwachsen können. 1936 züchtete Nakaya in seinem speziell für diesen Zweck erschaffenen Tieftemperaturlabor den ersten künstlichen Schneekristall; und zwar auf der Spitze eines Kaninchenhaares. »Schneeflocken darf man Briefe des Himmels nennen«, sagte Nakaya einmal.

Eiskörner oder Graupel dagegen entstehen, wenn Schneeflocken beim Fallen zu schmelzen beginnen und beim Eintritt in kältere Luftschichten wieder gefrieren. Variationen dieser Form ergeben sich, wenn der Schnee nur zum Teil schmilzt: dann sind Graupeln mit harter Schale und weichem Kern die Folge. Hagel, Niederschlag aus mehr oder weniger unregelmäßig geformten Eisklumpen, entsteht in Gewitterwolken. Kleine Eiskristalle oder gefrorene Wassertropfen wachsen, während sie von der Wolke getragen werden, indem sie an ihrer Oberfläche Wasser anlagern – sie können dabei auf- und absteigen. Die Größe, die sie am Ende erreichen, ist abhängig von der Stärke des Aufwindes sowie von der Menge der in der Wolke verfügbaren Wassertropfen. Sobald sie so schwer werden, dass der Aufwind nicht mehr stark genug ist, um sie zu tragen, erreichen sie den Boden und können, besonders wenn sie groß sind, beträchtliche Schäden hervorrufen.

Ein Eiskristall mit einem Millimeter Durchmesser enthält rund 100 Trillionen Wassermoleküle. Die Wahrscheinlichkeit, dass sich all diese Moleküle bei zwei Kristallen genau an demselben Platz befinden, ist extrem gering – kaum eines dürfte demnach überhaupt einem anderen geglichen haben. In den meisten Fällen sind Schneeflocken nur wenige Millimeter dick. Eine fünf Millimeter breite Flocke wiegt gerade vier Tausendstel Gramm. Die größten Flocken bilden sich, wenn die Temperatur nur wenige Grad unter null liegt, denn dann kleben die Kristalle leichter aneinander. Ob die größte Schneeflocke tatsächlich 38 Zentimeter Durchmesser und damit die Größe einer Frisbeescheibe erreichte, wie ein Farmer behauptet, der sie 1887 im amerikanischen Bundesstaat ausgemessen hat, ist umstritten.

Eine Schneeflocke unter dem Mikroskop.
Die Isländer sagen mjöll für neu gefallenen Schnee, fannkoma für Schneefall, hundslappadrífa für schweren Schneefall mit großen Flocken bei ruhigem Wetter.
WSL-Institut für Schnee- und Lawinenforschung, Archiv SLF

Haben die Inuit tatsächlich extrem viele Wörter für Schnee? Diese Behauptung geht auf den Ethnologen Franz Boas zurück, der in den 1880er-Jahren die Baffininsel im Norden Kanadas erforscht hatte. Angesichts der Allgegenwart des Schnees in diesen nördlichen Gefilden klingt es einleuchtend. Die Annahme stützt auch die Vorstellung, dieser den Elementen stärker ausgesetzte »Naturmensch« habe uns etwas voraus, habe gelernt, all die Feinheiten besser zu unterscheiden und lege dafür eine erstaunliche sprachliche Kreativität an den Tag. Aber diese Behauptung ist nicht ohne Tücken. Denn die Sprache der Inuit (die sich in etwa 22 regionale Gruppen teilen) zeichnet sich gerade dadurch aus, dass sie das, was in einer indogermanischen Sprache in einem Satz beschrieben werden würde, in einem Wort bündeln kann, weil bedeutungstragende Elemente mit einem Basiswort kombiniert werden (Polysynthesis). Und es ist auch nicht der Fall, dass das Deutsche, Englische oder Französische nur einen Begriff für all die denkbaren Varianten des Schnees kennen würde. Man kann sich all die rätselhaft klingenden Inuit-Wörter von rauem, grobkörnigem (natatqonaq), rauchigem (siqoq), fallendem (anniu), windgepeitschtem (upsik), krustigem, geschmolzenem und wieder, am Fuße von Bäumen, gefrorenem (siqoqtoaq) oder sich auf Bäumen sammelndem Schnee (qali) auf der Zunge zergehen lassen – wobei das nur eine kleine Auswahl ist. Leichtfertige Vergleiche und schnelle Schlussfolgerungen bleiben in jedem Fall problematisch.

Das Isländische bietet auch eine Vielfalt für Schneebezeichnungen – darunter so schöne, geheimnisvoll klingende Namen wie mjöll oder nýsnær für neu gefallenen Schnee, fannkoma für Schneefall, hundslappadrífa für schweren Schneefall mit großen Flocken bei ruhigem Wetter, lausamjöll für Pulverschnee, ofanbylur für Schneefall bei Wind, skafkafald für Triebschnee, und fukt für eine kleine Menge Schnee. Für das Norwegische hat sich jemand die Mühe gemacht, eine umfangreiche Liste von über hundert Wörtern zu erstellen, die in einem sehr weit angelegten Sinne irgendwie mit »Schnee« zusammenhängen und eine ganze eigene Sicht, kleine Geschichten, ja Poesie auf die Welt mit sich bringen. Heiske meint »leichten Schnee, der aus fast wolkenfreiem Himmel fiel«, blåstøde ist »Schnee, der voller Wasserpfützen ist«. Oder fjorsnø, »der Schnee vom letzten Jahr«. Smaladrepar, »eine nasse Schneeschicht, die überfroren ist und den Boden so bedeckt, dass das Vieh kein Futter mehr findet«. Nicht zu vergessen stolpesnø – »Schnee, der nicht normal fällt (geht), sondern stolpert«.

Seitdem einfache Fenster Doppelfenstern und Isolierfenstern gewichen sind, sind sie nicht mehr so oft zu sehen: Eisblumen – von unten her wachsende, filigrane Eiskristalle, die geradezu phantastische, verblüffend vegetabil anmutende Formen ausbilden können. Man findet sie heute an Fahrzeugfenstern oder auf anderen glatten Oberflächen, wo kondensiertes Wasser bei strenger Kälte gefriert – sie liegen dort, wo innen und außen, Kultur und Natur aufeinandertreffen, und sind gleichzeitig immer davon bedroht zu schmelzen. Sie hängen von anderen Kristallbildungen ab als Schneeflocken und sind untrennbar mit der Oberfläche verbunden, auf der sie sich nach ihren besonderen Gesetzmäßigkeiten herausbilden. Sie beschäftigen die Menschen schon seit Jahrhunderten, die Deutung ihrer an Pflanzen und Blüten erinnernden Formen treibt selbst wilde Blüten, sie sind gleichermaßen geeignet, Freude und Irritation auszulösen. Schon das Wort »Eisblume« verkörpert diesen merkwürdigen Widerspruch. Wo beginnt Leben und wo endet es? Die Versuchung war stets groß, in ihnen etwas Pflanzliches zu sehen. Ein Widerschein der belebten Natur?

Die Beschäftigung mit den kunstvollen, wie von geheimer Hand gezeichneten Eisblumen durchzieht die gesamte deutsche Literaturgeschichte. Es gab etliche Denker, die Eisblumen tatsächlich für organische Gebilde hielten, bevor man andere Vorstellungen für ihre Herausbildung entwickelte. Der Naturphilosoph Johann Wolfgang Goethe sprach sich in einem Brief an seinen Freund Karl Ludwig von Knebel dagegen aus, »diese Kristallisationen zum Range der Vegetabilien [zu] erheben«. Die Angelegenheit schaukelte sich hoch und beinahe kam es zum Bruch der Freundschaft über diese Frage; erst durch die Vermittlung von Karl Philipp Moritz ergab sich eine Einigung zwischen Knebel und Goethe »über die Schönheit in der Natur und der Kunst«. Auch Arthur Schopenhauer beschäftigte sich in Die Welt als Wille und Vorstellung mit Eisblumen: »Das Eis an der Fensterscheibe schießt an nach den Gesetzen der Krystallisation, die das Wesen der hier hervortretenden Naturkraft offenbaren, die Idee darstellen; aber die Bäume und Blumen, die es dabei bildet, sind unwesentlich und nur für uns da.«

»Weh mir, wo nehm ich, wenn es Winter ist, die Blumen?« Friedrich Hölderlin

In Ludwig Tiecks Novelle Des Lebens Überfluss (1839) berichtet Clara ihrem Mann von der Vermutung ihrer Tante, »durch diese mit dickem Eis überzogenen Gläser werde das Zimmer wärmer, als wenn die Scheiben frei wären«. Sie selbst ist ganz von den Mustern eingenommen, die sich dort zeigen: »Wie wunderbar sind doch diese Blumen gezeichnet, wie mannichfaltig! Man glaubt sie alle schon in der Wirklichkeit gesehen zu haben, sowenig man sie auch namhaft zu machen weiß. Und sieh nur, die eine verdeckt oft die andere und die großartigen Blätter scheinen noch nachzuwachsen, indem wir darüber sprechen.« Intensiv beschäftigen Eisblumen auch Jonathan Leverkühn in Thomas Manns Roman Doktor Faustus: »halbe Stunden lang konnte er sich an Wintertagen, wenn diese kristallischen Niederschläge die bäuerlich kleinen Fenster des Buchelhauses bedeckten, mit bloßem Auge und durch ein Vergrößerungsglas in ihre Struktur vertiefen«. Er war der Auffassung, dass sie »mit einer gewissen gaukelnden Unverschämtheit Pflanzliches nachahmten, aufs wunderhübscheste Farrenwedel, Gräser, die Becher und Sterne von Blüten vortäuschten, daß sie mit ihren eisigen Mitteln im Organischen dilettierten«. Lustvoll ergeht er sich in der Überlegung, in welchem genauen Verhältnis sie nun zueinander stehen: »Bildeten, so lautete seine Frage, diese Phantasmagorien die Formen des Vegetativen vor, oder bildeten sie sie nach?« Der österreichische Schriftsteller Felix Braun meint in seinem Essay Die Eisblume (1928), »daß dies Leben dem Wesen des Wassers einbeschrieben ist, das, von strenger Kälte bedrängt, sein Geheimnis auf die zauberhafteste Weise dem ihm verwandten Glas preisgibt«.

Heutige Wissenschaftler wissen allerdings schon mehr über die Kristalle und das Prinzip, nach dem sie sich bilden. »Schon der winzigste Eiskristall hat eine sechseckige Grundstruktur, weil die Bindungskräfte der Wassermoleküle untereinander diese Form vorgeben«, so die Physikerin Karina Morgenstern. Dieses grundlegende Strukturprinzip hat von Anfang an Ecken und Kanten zur Folge: »Die Wassermoleküle in der Luft lagern sich bei Frost direkt am bestehenden Eiskristall an«, fährt die Wissenschaftlerin fort. Die Struktur reagiere überaus empfindlich auf die jeweiligen Wachstumsbedingungen, also die Art der Unterlage und deren Fehlstellen, die exakte Temperatur (schon fünf Grade Unterschied können völlig andere Stukturen nach sich ziehen), und die angebotene Wassermenge. Und da die Anlagerung bevorzugt an den Ecken und Kanten des Kristalls erfolgt, wächst das glitzernde Gebilde so immer weiter. Ein »Kristallisationskeim« ist in jedem Fall notwendig; das kann ein Staubpartikel sein oder ein Kratzer auf einer ebenen Oberfläche. In diesem Punkt sind sie den echten Blumen gar nicht so unähnlich, wenn man eine sehr freie Auslegung des Begriffes »Keim« gelten lassen möchte. Karina Morgenstern selbst arbeitet allerdings nicht mit Eisblumen; sie bringt bei ihren Experimenten Wasser auf Gold-, Silber-, Kupfer- und Zinkoxid-Oberflächen auf, die erst glatt sind, dann aber gezielt durch das Aufbringen von Kochsalzschichten verändert werden.

Als sich der amerikanische Fotograf Jonathan Nimerfroh vor ein paar Jahren an einem Wintertag in Nantucket im Bundesstaat Massachusetts dem Strand näherte, meinte er seinen Augen nicht zu trauen. Die Wellen waren nicht mehr aus Wasser, sondern halb gefroren und bewegten sich langsamer als gewohnt. Zudem war das Spektakel von einer ungewöhnlichen Geräuschkulisse begleitet: »Normalerweise hört man das Brechen der Wellen, aber es war total still. So, als hätte ich Ohrstöpsel.« Am darauffolgenden Tag kehrte Nimerfroh noch einmal an den Strand zurück. Nun bewegte sich nichts mehr: Nicht einmal Wellen gab es, das Wasser war vollständig gefroren. Vermutlich hatte die Bewegung der Wellen die Eiskristalle aufgebrochen, bevor sie sich zu einer Decke formen konnten. Wissenschaftler ringen noch mit einer genauen Erklärung für das beobachtete Phänomen.

Sogenannte Schneeringe oder Schnee-Donuts können einen Durchmesser von bis zu 60 Zentimetern haben und kreisrunde Löcher von 16 Zentimetern aufweisen. Auch Bentley hat sie schon beobachtet und fotografiert. Ihren Anfang machen sie mit Schneeklumpen, die von einem erhöhten Ort wie Baumwipfeln oder Felsen herunterfallen, nach der Landung auf der Erde in Bewegung bleiben und dabei so lange weitere Schneemengen mitnehmen, bis sie zu schwer geworden sind, um – vom Wind getragen – noch weiter zu rollen. Schneeringe können auch durch starke Windbewegung in der Ebene entstehen. Offenbar sind Zentrifugalkräfte dafür verantwortlich, dass sich das Innere – entgegen der Erwartung – nicht verdichtet, sondern das charakteristische Loch entstehen lässt.

Ein Schneekristall unter dem Mikroskop.
nter knapp einem Viertel der Erdoberfläche – vor allem in Alaska, Kanada, Sibirien und Grönland, aber auch in Nordskandinavien und auf einigen Inseln – gibt es ständig Eis.
WSL-Institut für Schnee- und Lawinenforschung, Archiv SLF

Solche Phänomene zeigen auch, dass Schnee regelrecht fließen kann, bei Temperaturen nahe am Gefrierpunkt sind dafür nur geringe Kräfte nötig:

Die einzelnen Schichten des Kristalls können dabei gegeneinander wie Spielkarten in einem Stapel verschoben werden, und schon fließt das Eis. In der Regel reicht bereits das Eigengewicht aus, um eishaltige Materialien fließen zu lassen, insbesondere bei Temperaturen nahe am Schmelzpunkt. So fließt auch ein Gletscher den Berg hinunter. Schnee zeigt dieselben plastischen Eigenschaften. Das lässt sich sehr schön beobachten, wenn kleine Schneeüberhänge am Rand eines Daches nicht abbrechen.

Wenn Eiskristalle in der Luft auf unterkühlte Wassertropfen treffen, gehen sie eine Verbindung ein, der Kristall verreift. Das Ergebnis ist Graupel. Frisch gefallener Schnee büßt seine luftige Form bald ein, wenn die nachkommenden Schneekristalle auf den schon abgelagerten lasten und diese zusammendrücken. Zum anderen kann Wind die obersten Partikel aufwirbeln und zerkleinert wieder fallen lassen. Doch auch ohne solche Einflüsse verändert sich Neuschnee ständig – Wissenschaftler benutzen für diese Veränderungen in der Mikrostruktur des Schnees den Begriff »Schneemetamorphose«.

Eiszapfen, die an fast allen erdenklichen Orten in Erscheinung treten können, gestalten sich nach ihren eigenen Gesetzmäßigkeiten. Das Ende eines Eiszapfens ist nie dicker als der Tropfen, der sich dort gebildet hat, nachdem Wasser an den Wänden des Zapfens heruntergeflossen ist. Und solange Schmelzwasser an den Seiten des Zapfens fließt und dieser Wasserfilm gefriert, setzt sich das Wachstum in die Breite fort. Mit dem Längenwachstum verbunden ist ein Paradox – denn am stärksten wächst der Eiszapfen dann, wenn das Tropfen beinahe zum Stillstand kommt. Das Wasser hat so mehr Zeit zu erkalten, und wenn mehr Wasser an den Wänden unterwegs ist, sind die sich bildenden Tropfen wärmer und nicht so stark an das Ende gebunden oder fallen gleich davon ab, weil sie es nicht »geschafft« haben zu gefrieren. Ein Eiszapfen ist noch im Wachsen begriffen, solange seine Oberfläche feucht ist. Und selbst wenn er einmal völlig gefroren ist, kann er sich im Detail noch verändern, an seiner Oberfläche bildet sich etwas, das man als »Falten« beschreiben kann. Und ein »Dorn« kann entstehen, wenn die äußere vor der inneren Schicht gefriert und sich dann das Wasser im Inneren im Zuge des Gefrierens ausdehnt, sich den Weg nach außen bahnt und die Wand durchbricht. Manche Eiszapfen sind meterlang und so dick wie ein Arm, weil sie oft aus großer Höhe herunterfallen, können aber auch schon kleine Eiszapfen durch die Beschleunigung erhebliche Unfälle herbeiführen.

Aus feinen Eisnadeln bestehendes Haareis, auch »Eiswolle« genannt, ist nur sehr selten zu beobachten. Es wurde zuerst 1918 von dem Meteorologen und Polarforscher Alfred Wegener beschrieben, dem die filigranen, mehrere Zentimeter langen, nur auf toten, morschen Ästen wachsenden Eiskristalle während eines Spaziergangs in den Vogesen aufgefallen waren. Erst in jüngster Zeit konnte geklärt werden, was es mit dieser seltsam anmutenden Eis-Erscheinung auf sich hat, bei der die einzelnen Kristalle weniger als ein Zehntelmillimeter dünn sind. Entscheidend für die Bildung des Eises, das in dieser besonderen Form aus den Holzstücken herauswächst, ist das Vorhandensein eines bestimmten Pilzes, der Rosagetönten Gallertkruste. Wie Wissenschaftler herausfanden, scheidet der Pilz ein proteinartiges Molekül ab, das die Bildung einer Eisschicht verhindert. Und das Molekül wirkt als Kristallisationskeim, an dem sich das Haareis bilden kann – die Kristalle lagern sich fadenförmig aneinander. Unter bestimmten Bedingungen können die Fäden aus Eis bis zu zehn Zentimeter lang werden.

In manchen Teilen der Erde hält Eis in sich verborgene Überraschungen bereit. Im Jahre 1993 fand man an der Schnittstelle von sibirischer Taiga, mongolischer Halbwüste und kasachischer Steppe, in einer unterirdischen Begräbniskammer, einen fast zweieinhalbtausend Jahre alten Leichnam. Da, wie man rekonstruierte, die Kammer an einem bestimmten Punkt mit Schnee und Wasser vollgelaufen sein muss, war »die Prinzessin von Ukok« oder »Altai-Prinzessin« wegen des in dieser Region herrschenden Permafrosts in einem Eisblock festgefroren. Vor zwanzig Jahren entdeckte der amerikanische Archäologe Johan Reinhard auf einem Gletscher am Rande des peruanischen Ampato, einem ruhenden Vulkan, in 6.300 Meter Höhe ein mumifiziertes Mädchen samt kostbarer Grabbeigaben. Heiße Asche hatte die Eisschicht zum Schmelzen gebracht und die menschlichen Überreste freigelegt. »Das Mädchen aus dem Eis« oder »Juanita«, wie es genannt wurde, hatte dort ein halbes Jahrtausend gelegen, nachdem es mit einem Stein am Kopf getroffen wurde. »Juanita« war wohl dem Vulkangott in der Hoffnung geopfert worden, ihn gnädig zu stimmen. Beide Mumien waren jedoch bei Weitem nicht so alt wie »Ötzi«, der 1991 gefunden wurde. 5.300 Jahre hatte der Jäger und Hirte in den Alpen gelegen. Ungleich besser erhalten als diese alten Mumien waren die Leichname von Mitgliedern der John-Franklin-Expedition, die der kanadische Ethnologe Owen Beattie auf Beechey Island in der Nordwestpassage entdeckte, als er sich 132 Jahre nach deren Verschwinden 1984 auf ihre Spuren begab. Er fand heraus, dass die Männer an einer schleichenden Bleivergiftung gestorben waren.

Unter knapp einem Viertel der Erdoberfläche – vor allem in Alaska, Kanada, Sibirien und Grönland, aber auch in Nordskandinavien und auf einigen Inseln – gibt es ständig Eis: Permafrost. Er bildet sich dort, wo die Temperatur am Erdboden permanent unter null Grad liegt. Nur die oberste Bodenschicht unterliegt jahreszeitlichen Temperaturschwankungen, sie taut während der kurzen Sommermonate, ansonsten ist der Boden fest gefroren – im Norden Russlands bis zu einer Tiefe von 1.500 Metern. Die Errichtung von Gebäuden auf solchen Böden stellt bestimmte Anforderungen, da die Gebäude Wärme abstrahlen und Druck ausüben. Sie können mit Pfählen fundamentiert werden. Rohrleitungen werden auf Stützen verlegt. Manchmal muss der Untergrund künstlich gekühlt werden, um dem Aufweichen des Bodens und dem Absacken der Gebäude entgegenzuwirken. Vielerorts wirkt sich der Klimawandel allerdings auf den Permafrost aus: immer häufiger versumpft dort die Landschaft.

Dieser Auszug stammt aus dem Buch “Als die Winter noch Winter waren – Geschichte einer Jahreszeit” von Bernd Brunner, erschienen 2016 im Galiani-Verlag, 18€

Ein Interview mit Bernd Brunner bei RiffReporter: Das Verschwinden der Eisblumen

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