Ist wirklich jede Schneeflocke einzigartig?

Winzige Wasserteilchen und Staubkörner spielen die entscheidenden Rollen, wenn es um die Entstehung von Schneeflocken geht.

Schneeflocken sind alle einzigartig

Wenn es schneit, wollen Kinder oft Flocken zählen – und scheitern immer wieder. Es fallen einfach zu viele vom Himmel. Bei dieser Masse stellt sich eine Frage: Wie unterschiedlich können Schneeflocken sein?

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Richtig, alle Schneeflocken sind einzigartig. Grundformen können sich allerdings ähneln.

Dass in der Natur zwei exakt gleiche Schneeflocken entstehen, ist eigentlich ausgeschlossen. Denn es gibt viele Faktoren, die beeinflussen, wie eine Flocke aussieht.

Wie entsteht eine Schneeflocke?

Eine Schneeflocke setzt sich aus vielen winzigen Eispartikeln zusammen. Diese können nach Angaben des Deutschen Wetterdienstes(DWD) in den Wolken auf zwei Arten entstehen. Entweder gefriert reiner Wasserdampf in sehr kalter Luft direkt zu Eispartikeln. Dazu muss es in der Wolke allerdings sehr kalt sein, nahe minus 40 Grad Celsius. Der Normalfall: Wasserteilchen gefrieren an Staubkörnern, mit denen sie in der Wolke zusammentreffen. So entstehen winzige Eiskristalle. An deren Ecken gefrieren weitere Wasserteilchen und die Kristalle wachsen – Schneeflocken entstehen. Irgendwann sind diese so schwer, dass sie vom Himmel fallen.
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Wieso sind die Eiskristalle einmalig?

Auf dem Weg zur Schneeflocke entstehen aus den Eiskristallen nach und nach Prismen, Säulen, Plättchen, Nadeln oder Schneesterne. Die Eiskristalle seien zunächst nur wenige Mikrometer groß und wiesen fast immer eine sechseckige Form auf, erklärt DWD-Meteorologe Sebastian Altnau. Die Ursache für die Grundstruktur liegt in der Anordnung der Wassermoleküle. Wegen der unzähligen Möglichkeiten, wie sich Moleküle zusammenfinden können, geht man davon aus, dass kein Kristall dem anderen gleicht.

Wer hat die Kristalle erforscht?

Eine der bekanntesten Veröffentlichungen geht auf einen Autodidakten zurück. Der US-Amerikaner Wilson Bentley zeigte in seinem Buch «Snow Crystals» aus dem Jahr 1931 mehr als 2400 Fotografien von Schneekristallen. Mit den «filigranen Schönheiten», wie der DWD sie bezeichnet, löste Bentley eine Welle der Begeisterung aus.

In Japan forschte ab 1933 der Physiker Ukichiro Nakaya an der Universität Hokkaido weiter. Nach DWD-Angaben schoss er rund 3000 Fotos von natürlichen Eiskristallen. Aufgrund ihres Erscheinungsbildes unterteilte er sie in 41 Grundformen mit sieben Haupttypen. Das heißt: Je näher eine Schneeflocke betracht wird, desto einzigartiger ist sie. Das grafische Werk des Japaners ist noch heute in der Fachliteratur als «Nakaya-Diagramm» bekannt.
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Wie formt das Wetter die Flocke?

Die Schneeflocke wird auf ihrem ein- bis dreistündigen Weg von den Wolken zur Erde weiter geformt und fortwährend verändert. Forscher Nakaya stellte fest, dass die Gestalt der Schneekristalle von den atmosphärischen Bedingungen abhängt. Vor allem die Temperatur und Feuchtigkeit der Luft beeinflussen die spätere Form.

Während sich bei minus 15 Grad Celsius nach Angaben von DWD-Experte Altnau «besonders formschöne Exemplare» entwickeln, entstehen bei minus sieben Grad Celsius eher Eissäulen, -nadeln oder -prismen. Auch die Feuchtigkeit spielt eine grundlegende Rolle. Nakaya erkannte zudem, dass mit steigendem Wasserdampfgehalt der Luft die Komplexität der Struktur der Kristalle zunimmt und diese somit filigranere Strukturen ausbilden.

Wie groß können Flocken werden?

Damit sich Eiskristalle zu formen beginnen, müssen sich mindestens 275 Wassermoleküle verbinden. Das haben Wissenschaftler aus Göttingen herausgefunden. Ein für das menschliche Auge sichtbarer Kristall enthält dann bereits rund eine Trillion Moleküle – eine 1 mit 18 Nullen. Viele Kristalle haken sich zu einer Schneeflocke zusammen, die je nach Wetter verschieden groß sein kann. Tendenziell gilt: Je milder die Minustemperatur, desto eher sind größere Flocken möglich. Das Guinness-Buch führt den Rekord bei 38 Zentimetern Breite – 1887 von einem Farmer in den USA gesichtet. Ob das stimmt? Wer weiß.