Die Wissenschaft der Schneeflocken – BBC Ideas

Was erzählen uns Schneeflocken über unser Universum?

Professor Brian Cox: Schneeflocken sind komplex, schön, geheimnisvoll und absolut faszinierend. Doch trotz all ihrer Komplexität – und ihrer endlosen Vielfalt – lässt sich die Struktur einer Schneeflocke durch einige universelle Naturgesetze erklären. Gesetze, die alles erklären, von Schneeflocken bis hin zu Galaxien. Fangen wir von vorne an. Was ist eine Schneeflocke? Oder, um den technischeren Namen zu verwenden, ein Eiskristall? Eiskristalle bilden sich in Wolken, wenn Wasserdampf auf kleine Staub- oder Pollenpartikel trifft. Dies bildet seinen kleinen sechseckigen Kern. Die Spitzen stehen ab und sind rau. Dadurch werden Wassermoleküle angezogen. Dann mehr Wassermoleküle. Und mehr. Diese bilden die Zweige unserer Schneeflocke. Die Größe und Form dieser Zweige hängt von der genauen Temperatur und Luftfeuchtigkeit ab, der die Schneeflocke auf ihrem Weg durch die Wolken ausgesetzt ist, die durch die Schwerkraft nach unten gezogen werden. Jeder nimmt einen etwas anderen Weg – was bedeutet, dass keine zwei Schneeflocken genau gleich sind. Wenn eine Schneeflocke auf Ihrem Ärmel landet, begibt sie sich auf eine völlig einzigartige Reise zu Ihnen. Bevor es augenblicklich schmilzt. Im Jahr 1611 fiel an einem kalten Januarmorgen in Prag eine Schneeflocke auf den Ärmel des Mathematikers Johannes Kepler. Es brachte ihn zum Nachdenken: „Warum haben Schneeflocken sechs Seiten?“ Keplers Durchbruch war seine Theorie, dass dieses sechseckige Muster die effizienteste Raumnutzung sei. Ob sich die Wabe in einem Bienenstock befindet. Oder Stapel gestapelter Artilleriegeschosse. Oder eine zarte und flüchtige Schneeflocke. Es dauerte 400 Jahre, um seine Theorie zu beweisen, 400 Jahre. Was Kepler damals nicht wusste, war, dass jedes Wassermolekül, oder H2O, aus zwei Wasserstoffatomen und einem Sauerstoffatom bestand. Wenn sich Wassermoleküle im gefrorenen Zustand zusammenballen, beträgt der Winkel zwischen den Wasserstoffatomen immer etwa 105 Grad. Das gibt uns die sechs Seiten. Im Kern ist eine Schneeflocke immer sechseckig. Aber sie können alle möglichen seltsamen und wunderbaren Formen annehmen. Lang und dünn wie ein Bleistift. Scharf wie eine Nadel. Zylindrisch wie eine Kugel. Oder manchmal dreieckig. Aber die Wahrheit ist, dass die meisten Schneeflocken irgendwie… na ja, blasenartig sind. Wenn Sie mit einem Schneeflockenfotografen sprechen – es gibt nur sehr wenige auf der Welt –, wird er Ihnen sagen, dass es Tage und Tage in der Kälte dauert, bis das „Geldfoto“ gelingt. Die Bedingungen müssen genau stimmen – zwischen minus 15 und minus 13. Aber seit Wilson Bentley, ein Bauer aus Vermont, im Jahr 1885 die ersten Fotos von atemberaubenden Schneeflocken machte, sind wir begeistert. Wissenschaftler haben gezeigt, dass Symmetrie für das menschliche Gehirn unglaublich angenehm ist. Die Schneeflocken sind alle radiärsymmetrisch, was bedeutet, dass man sie wie einen Kuchen in identische Scheiben schneiden kann. Muscheln, Blumen, Seesterne und sogar Spiralgalaxien wie die Milchstraße teilen diese Art von Symmetrie. Und die Natur hat noch einen letzten Trick im Ärmel. Schneeflocken sind eigentlich nicht weiß. Es ist transparent, hat aber viele Kanten, wodurch das Licht gestreut wird und es weiß erscheint. Jede Schneeflocke ist ein Mikrokosmos der Gesetze der Physik. Die Schwerkraft lässt ihn fallen. Der Elektromagnetismus bestimmt seine Form. Und du hast Symmetrie. Gleiches gilt für Sterne, Sonnensysteme und Planeten. Und bei uns. Wenn Sie eine Schneeflocke betrachten, können Sie ihre Geschichte lesen. Eine ganz eigene Geschichte. Die Erfahrungen, die sie macht, prägen sie zu dem, was sie ist. Eigentlich genau wie wir.