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Schneeflocken: Wie entstehen sie und warum hat jede eine andere Form?

Sternförmiger Schneekristall mit sechs verzweigten Ästen in Großaufnahme

Die kurze Antwort

Eine Schneeflocke beginnt als winziger Eiskristall in einer Wolke. Er ist sechseckig, weil sich Wassermoleküle im Eis zu einem Sechseck-Muster verbinden. An den sechs Ecken wächst der Kristall am schnellsten, deshalb bekommt er oft sechs Äste. Welche Form er genau bekommt, bestimmen vor allem die Temperatur und die Feuchtigkeit in der Wolke. Um minus 15 Grad entstehen Sterne, um minus 6 Grad Säulen und Nadeln. Weil jeder Kristall auf einem anderen Weg durch die Wolke fällt, sieht fast jeder ein bisschen anders aus.

Sternförmiger Schneekristall mit sechs verzweigten Ästen in Großaufnahme
Ein Schneekristall in starker Vergrößerung. Er hat sechs Äste mit feinen Seitenästen. Foto: Alexey Kljatov, CC BY-SA 4.0, via Wikimedia Commons

Eine Schneeflocke ist ein Stück Schnee, das vom Himmel fällt. Sie kann aus einem einzigen Eiskristall bestehen oder aus vielen Kristallen, die aneinanderhängen. Schneeflocken gibt es in sehr vielen Formen: als Sterne, Plättchen, Säulen, Nadeln und Kügelchen. Dass sie oft sechs Zacken haben, hat schon vor über 2.000 Jahren Menschen beschäftigt. Wie Schnee in der Wolke überhaupt entsteht, wann er bis zum Boden kommt und welche Schneearten es am Boden gibt, erklärt der Beitrag Wie entsteht Schnee?. In diesem Beitrag geht es um die Schneeflocke selbst: wie sie wächst, warum sie ihre Form hat und wer diese Formen erforscht hat.

Was ist der Unterschied zwischen Schneekristall und Schneeflocke?

Ein Schneekristall ist ein einzelner Eiskristall. Eine Schneeflocke ist der Oberbegriff für alles, was als Schnee vom Himmel fällt, also auch für mehrere Kristalle, die zusammenhängen.

Der amerikanische Schneeforscher Kenneth Libbrecht vergleicht das mit Blumen: Das Wort Blume ist der Oberbegriff, eine Tulpe ist eine bestimmte Blume. Genauso ist Schneeflocke der Oberbegriff, und ein Schneekristall ist eine bestimmte Art von Schneeflocke. Libbrecht ist Physiker am California Institute of Technology in den USA und erforscht seit Jahrzehnten, wie Schneekristalle wachsen.

Ein einzelner Schneekristall ist meist nur wenige Millimeter groß. Die großen Flocken, die du an einem milden Wintertag siehst, bestehen dagegen aus vielen Kristallen. In einer Flocke können bis zu etwa 200 Kristalle zusammenhängen. Die Wörter Eiskristall und Schneekristall meinen im Alltag dasselbe.

Wie entsteht eine Schneeflocke?

Eine Schneeflocke entsteht, wenn sich in einer kalten Wolke Wasserdampf an einem winzigen Teilchen anlagert und dort direkt zu Eis wird. Aus diesem Anfang wächst ein Kristall, der immer größer wird.

Das Teilchen kann ein Staubkorn, ein Rußteilchen oder sogar ein Bakterium sein. Mehr über diese Teilchen und darüber, wie es in der Wolke zu Schnee kommt, steht im Beitrag Wie entsteht Schnee?. Der Kristall wächst nicht aus Wassertropfen, die gefrieren. Er wächst aus Wasserdampf, also aus Wasser in Form eines unsichtbaren Gases. Die Wassermoleküle aus der Luft setzen sich einzeln an den Kristall und werden dabei sofort zu Eis.

Am Anfang ist der Kristall nur wenige tausendstel Millimeter groß. Er hat die Form eines kleinen sechseckigen Plättchens oder einer kurzen sechseckigen Säule. Dann wächst er weiter, während er langsam durch die Wolke nach unten fällt. Je nachdem, wie kalt und wie feucht es um ihn herum ist, bekommt er Äste, wird flacher oder länger. Auf dem Weg nach unten stößt er oft mit anderen Kristallen zusammen. Bleiben sie aneinander hängen, wird aus vielen Kristallen eine große Flocke.

Warum sind Schneeflocken sechseckig?

Schneeflocken sind sechseckig, weil sich die Wassermoleküle im Eis zu einem sechseckigen Muster verbinden. In diesem Muster passen sie am besten zusammen.

Ein Wassermolekül ist das kleinste Teilchen von Wasser. Es besteht aus einem Sauerstoffatom und zwei Wasserstoffatomen. Die beiden Wasserstoffatome sitzen nicht gegenüber, sondern schräg am Sauerstoffatom, in einem Winkel von etwas mehr als 100 Grad. Wenn Wasser zu Eis wird, halten sich die Moleküle gegenseitig fest. Ein Wasserstoffatom des einen Moleküls zieht dabei am Sauerstoffatom des Nachbarn. Diese Verbindung nennt man Wasserstoffbrücke. Wegen der schrägen Form der Moleküle entstehen dabei Ringe aus sechs Molekülen. Die Sauerstoffatome sitzen an den Ecken eines Sechsecks.

Viele solcher Sechsecke nebeneinander und übereinander bilden ein regelmäßiges Gitter. Ein solches regelmäßiges Gitter nennt man Kristall. Der Schneephysiker Martin Schneebeli vom WSL-Institut für Schnee- und Lawinenforschung SLF in Davos erklärt, dass die Wassermoleküle sich nur in einer sechseckigen Form gut zu einem Kristall anordnen können. Weil das winzige Gitter sechseckig ist, wird auch der ganze Kristall sechseckig, selbst wenn er Millionen Mal größer ist als ein einzelner Ring.

Warum haben Schneeflocken Äste?

Schneeflocken bekommen Äste, weil die sechs Ecken eines Kristalls weiter in die Luft hinausragen als die Seiten. Dort kommt mehr Wasserdampf an, und die Ecken wachsen schneller.

Stell dir ein kleines sechseckiges Eisplättchen vor, das in feuchter Luft schwebt. Die Wassermoleküle aus der Luft treffen zuerst auf die Teile, die am weitesten herausstehen. Das sind die Ecken. Die Ecken wachsen deshalb etwas schneller als die Mitte der Seiten. Dadurch ragen sie noch weiter heraus und bekommen noch mehr Wasserdampf ab. So wird aus jeder Ecke ein Ast. An den Ästen bilden sich kleine Buckel, die ebenfalls herausragen und zu Seitenästen werden. Libbrecht nennt diesen Vorgang Verzweigungsinstabilität. Je schneller ein Kristall wächst, desto stärker verzweigt er sich.

Warum sind die sechs Arme fast gleich?

Die sechs Arme sehen fast gleich aus, weil sie zur selben Zeit am selben Ort wachsen. Sie erleben also genau dieselbe Temperatur und dieselbe Feuchtigkeit.

Ein Schneekristall ist so klein, dass es an seinen sechs Ecken gleich kalt und gleich feucht ist. Ändert sich das Wetter um ihn herum, ändert es sich für alle sechs Arme gleichzeitig. Wächst ein Arm gerade einen Seitenast, wachsen die anderen fünf an derselben Stelle auch einen. Die Arme sind also nicht miteinander verbunden, um sich abzustimmen. Sie sehen sich nur ähnlich, weil sie dasselbe erlebt haben.

Ganz gleich sind die Arme aber fast nie. Schon kleine Unterschiede, zum Beispiel ein Staubkorn an einem Arm oder ein Arm, der beim Fallen in die Luft zeigt, verändern das Wachstum. Echte Schneekristalle sind deshalb meist etwas unregelmäßig. Perfekt gleichmäßige Kristalle sind eher selten.

Bestimmt die Temperatur die Form einer Schneeflocke?

Ja. Die Temperatur bestimmt, ob ein Kristall flach oder lang wird. Die Feuchtigkeit der Luft bestimmt, wie stark er sich verzweigt.

Herausgefunden hat das der japanische Physiker Ukichiro Nakaya in den 1930er Jahren. Er ließ in einem gekühlten Labor künstliche Schneekristalle wachsen. Dabei stellte er Temperatur und Feuchtigkeit immer wieder anders ein und beobachtete, welche Formen dabei herauskamen. Seine Ergebnisse trug er in eine Übersicht ein, die heute Nakaya-Diagramm heißt. Das Diagramm hat zwei Richtungen: Waagerecht steht die Temperatur, senkrecht die Feuchtigkeit. In jedes Feld ist die Form gezeichnet, die bei diesen Bedingungen wächst.

Ungefähr gilt Folgendes:

Temperatur in der WolkeForm des Kristalls
um minus 2 Graddünne, kleine sechseckige Plättchen
um minus 6 Gradlange, schlanke Säulen und Nadeln
um minus 15 Gradgroße, dünne Plättchen und Sterne mit vielen Ästen
kälter als minus 20 Gradkleine Plättchen und Säulen, oft miteinander verbunden

Die Feuchtigkeit entscheidet innerhalb dieser Bereiche, wie verzweigt der Kristall wird. Ist die Luft trocken, wächst er langsam und bleibt einfach, zum Beispiel ein glattes Plättchen. Ist sie sehr feucht, wächst er schnell und bildet Äste und Seitenäste. Die schönsten Sterne entstehen deshalb um minus 15 Grad in sehr feuchter Luft.

Erstaunlich ist, dass die Form zweimal wechselt: von Plättchen zu Säulen und wieder zurück zu Plättchen. Warum das so ist, ist noch nicht vollständig verstanden. Libbrecht vermutet, dass es an den Vorgängen auf der Oberfläche des Eises liegt, die sich mit der Temperatur ändern. Daran wird bis heute geforscht.

Kann man an einer Schneeflocke ablesen, woher sie kommt?

Ja, zum Teil. Weil jede Form zu bestimmten Temperaturen gehört, verrät ein Kristall, welche Bedingungen er auf seinem Weg erlebt hat.

Nakaya nannte Schneekristalle deshalb „Briefe aus dem Himmel“. Wer die Form eines Kristalls lesen kann, weiß, wie kalt und wie feucht es in der Wolke war, in der er entstanden ist. Ein Beispiel ist die Säule mit Deckel. Sie sieht aus wie eine kurze Garnrolle mit einem Plättchen an jedem Ende. Sie hat sich zuerst bei etwa minus 6 Grad als Säule gebildet. Danach ist sie in eine kältere Schicht um minus 15 Grad geraten, wo sich an beiden Enden Plättchen gebildet haben.

Gibt es zwei gleiche Schneeflocken?

Zwei völlig gleiche große Schneesterne gibt es nach allem, was man weiß, nicht. Bei sehr kleinen, einfachen Kristallen können sich aber zwei so ähnlich sehen, dass man sie nicht unterscheiden kann.

Ein großer Schneestern wächst auf einem langen Weg durch die Wolke. Er erlebt dabei sehr viele kleine Wechsel von Temperatur und Feuchtigkeit. Jeder Wechsel verändert seine Äste ein bisschen. Dass zwei Kristalle auf genau demselben Weg durch genau dieselbe Luft fallen, ist so gut wie unmöglich. Deshalb sieht praktisch jeder große Stern anders aus.

Die amerikanische Wolkenforscherin Nancy Knight vom Nationalen Zentrum für Atmosphärenforschung in den USA fand bei einem Forschungsflug über dem Bundesstaat Wisconsin zwei Kristalle, die fast genau gleich aussahen. Die beiden Kristalle hatten offenbar nebeneinander dieselben Bedingungen erlebt. Knight veröffentlichte die Fotos 1988 in einer Fachzeitschrift unter der Überschrift „No Two Alike?“, auf Deutsch „Keine zwei gleich?“.

Welche Formen von Schneeflocken gibt es?

Es gibt sehr viele Formen. Forscher haben sie in Listen mit 41, 80 und zuletzt 121 Arten eingeteilt.

Die wichtigsten Formen sind:

  • Plättchen: flache Sechsecke, oft mit einem feinen Muster aus Rippen. Sie entstehen um minus 2 Grad oder um minus 15 Grad in eher trockener Luft.
  • Sternplättchen: Plättchen mit sechs breiten, flachen Armen.
  • Sterne mit Ästen: Sie heißen in der Fachsprache Dendriten, nach dem griechischen Wort für Baum. Sie haben sechs Äste mit Seitenästen und sind die bekannteste Schneeflockenform.
  • Farnartige Sterne: sehr große Sterne mit so vielen feinen Seitenästen, dass jeder Arm aussieht wie ein Farnblatt.
  • Säulen: kurze sechseckige Stäbchen, manchmal innen hohl. Dann heißen sie Hohlsäulen.
  • Nadeln: sehr lange, dünne Säulen.
  • Säulen mit Deckel: Säulen mit einem Plättchen an jedem Ende.
  • Doppelplättchen: zwei Plättchen, die durch eine kurze Säule verbunden sind.
  • Rosetten: mehrere Säulen, die von einem Punkt aus in verschiedene Richtungen wachsen. Weil die Säulen an der Spitze oft spitz zulaufen wie eine Pistolenkugel, heißen sie in der Fachsprache Geschossrosetten.
  • Zwölfarmige Sterne: zwei Sterne, die um eine halbe Zacke verdreht aufeinanderliegen und verbunden sind.
  • Dreieckige Kristalle: Plättchen, bei denen drei Seiten schneller wachsen als die anderen drei. Sie sind selten.
  • Bereifte Kristalle: Kristalle, an denen gefrorene Wassertröpfchen kleben. Wird ein Kristall ganz zugedeckt, wird er zu Graupel. Was Graupel ist, steht im Beitrag Wie entsteht Schnee?.
  • Unregelmäßige Kristalle: Kristalle, die keine klare Form haben. Oft sind es mehrere kleine Kristalle, die ineinanderstecken, oder Bruchstücke.
  • Flocken: viele Kristalle, die sich beim Fallen verhakt haben.
Übersicht mit 15 Zeichnungen von Schneekristallformen: Plättchen, Sternplättchen, Stern mit Ästen, farnartiger Stern, Säule, Hohlsäule, Nadel, Säule mit Deckel, Doppelplättchen, Geschossrosette, zwölfarmiger Stern, dreieckiger Kristall, bereifter Kristall, unregelmäßiger Kristall und Flocke
Die wichtigsten Formen von Schneekristallen als vereinfachte Zeichnungen. In Wirklichkeit sind die Kristalle unterschiedlich groß. Grafik: Kinder-Wiki

Wie viele Arten von Schneeflocken gibt es?

Wie viele Arten es gibt, hängt davon ab, wie fein man unterscheidet. Eine endgültige Liste gibt es nicht.

Nakaya teilte die Kristalle in den 1940er Jahren in 41 Arten ein. 1966 stellten die japanischen Forscher Choji Magono und Chung Woo Lee eine Liste mit 80 Arten auf. Sie wurde lange auf der ganzen Welt benutzt. Danach fanden Forscher vor allem in den Polargebieten neue Formen, die in der alten Liste fehlten. 2013 veröffentlichte eine Gruppe um den japanischen Forscher Katsuhiro Kikuchi deshalb eine neue, weltweite Einteilung. Sie hat drei Stufen: 8 Hauptgruppen, 39 Untergruppen und 121 einzelne Arten. 28 davon sind Formen, die man erst in den Polargebieten entdeckt hat.

Welche Schneeflocken kommen am häufigsten vor?

Am häufigsten sind nicht die schönen Sterne, sondern unregelmäßige Kristalle und Flocken aus vielen Kristallen. Wie häufig genau, hängt aber davon ab, wo und wie man misst.

Dazu gibt es zwei Arten von Untersuchungen, die zu sehr unterschiedlichen Ergebnissen kommen:

  • Messungen im Flugzeug: Eine Forschergruppe um den kanadischen Wolkenforscher Alexei Korolev flog mit einem Forschungsflugzeug durch Schneewolken über Kanada, der Arktis und den Großen Seen in Nordamerika. Am Flugzeug war ein Messgerät, das von jedem vorbeifliegenden Eisteilchen einen Schattenriss aufnahm. Ein Computerprogramm sortierte rund fünf Millionen solcher Bilder nach ihrer Form. Ergebnis: 80 bis 97 Prozent der Teilchen waren unregelmäßig.
  • Beobachtungen am Boden: Eine andere Forschergruppe um Mark Stoelinga fing in den Bergen im Westen der USA fallende Schneekristalle auf und betrachtete sie einzeln unter einem Mikroskop. Hier waren weniger als 10 Prozent unregelmäßig. Die meisten hatten eine erkennbare Form.

Wie passt das zusammen? Die Forscher um Stoelinga vermuten, dass die Bilder aus dem Flugzeug zu ungenau sind. Ein Schattenriss ist nur ein flaches, grobes Bild. Ein Stern, der schräg fliegt, oder ein leicht bereifter Kristall sieht darauf schnell unregelmäßig aus. Klar ist aber: Ganz regelmäßige, perfekte Sterne sind auch am Boden die Ausnahme. In Deutschland fällt Schnee außerdem oft bei Temperaturen nahe null Grad. Dann kleben die Kristalle aneinander und kommen als große Flocken an.

Gibt es Gegenden, in denen bestimmte Schneeflocken nicht vorkommen?

Ja. Weil die Form von Temperatur und Feuchtigkeit abhängt, gibt es in sehr kalten und trockenen Gegenden kaum große Sterne und keine dicken Flocken.

Das zeigt eine Untersuchung am Südpol. Forscher um den amerikanischen Wolkenforscher Paul Lawson stellten an der Amundsen-Scott-Forschungsstation zwei Geräte auf, die jedes Eisteilchen fotografieren, das hindurchfällt. So bekamen sie sehr viele Bilder von fallendem Schnee. Das Ergebnis nach der Anzahl der Teilchen:

Form am SüdpolAnteil
winzige Säulen und Plättchen, der sogenannte Diamantstaub45 Prozent
Rosetten aus mehreren Säulen30 Prozent
unregelmäßige Teilchen, meist vom Wind aufgewirbelter Schnee25 Prozent

Der Diamantstaub besteht aus sehr kleinen Kristallen, meist kleiner als 0,15 Millimeter. Sie fallen oft aus fast klarem Himmel und glitzern in der Sonne. Große Sterne mit Ästen sind dort sehr selten. Auch auf der Forschungsstation Dome C, mitten in der Antarktis, überwiegen bei Temperaturen unter minus 20 Grad Säulen und Rosetten.

Das hat zwei Gründe. Erstens ist die Luft in der Antarktis so kalt, dass sie kaum Wasserdampf enthalten kann. Die Kristalle wachsen deshalb langsam und bleiben klein und einfach. Zweitens wird es dort fast nie so warm wie minus 15 Grad, wo die großen Sterne wachsen, und nie so warm wie null Grad. Ohne Temperaturen nahe null Grad kleben die Kristalle nicht zusammen. Dicke Flocken gibt es deshalb in der Antarktis nicht.

Umgekehrt sind in Gegenden mit mildem, feuchtem Winterwetter große Flocken besonders häufig. In tropischen Ländern schneit es nur auf sehr hohen Bergen. In den Polargebieten wiederum gibt es Formen, die man in Europa kaum findet. Deshalb musste die Einteilung von 2013 um 28 neue Polarformen erweitert werden.

Wie groß ist eine Schneeflocke?

Ein einzelner Schneekristall ist meist kleiner als ein Millimeter bis wenige Millimeter groß. Flocken aus vielen Kristallen können so groß wie eine Walnuss werden.

Wie groß eine Flocke wird, hängt vor allem von der Temperatur ab. Nahe null Grad sind die Kristalle an der Oberfläche leicht feucht und klebrig. Außerdem verhaken sich ihre Äste. So entstehen große Flocken aus vielen Kristallen. Meteorologen sprechen bei besonders großen Flocken scherzhaft von Toastbrotflocken. Bei großer Kälte bleiben die Kristalle einzeln und klein.

Wie schnell fällt eine Schneeflocke?

Eine Schneeflocke fällt meist mit etwa 1 Meter pro Sekunde. Das ist ungefähr so schnell, wie du langsam gehst.

Die amerikanischen Forscher John Locatelli und Peter Hobbs haben schon 1974 gemessen, wie schnell Flocken fallen. Flocken aus Sternen, die 1 bis 10 Millimeter groß waren, fielen mit 0,4 bis 1,5 Metern pro Sekunde. Regentropfen fallen viel schneller. Schneeflocken sind langsam, weil sie mit ihren Ästen viel Fläche, aber wenig Gewicht haben. Die Luft bremst sie stark. Bereifte Flocken und Graupel fallen schneller, weil sie schwerer und kompakter sind.

Aus der Geschwindigkeit kann man ausrechnen, wie lange eine Flocke unterwegs ist. Liegt die Wolkenunterseite 1.000 Meter über dem Boden, braucht eine Flocke bei 1 Meter pro Sekunde etwa 1.000 Sekunden. Das sind knapp 17 Minuten.

Wer hat entdeckt, dass Schneeflocken verschiedene Formen haben?

Das haben viele Menschen nacheinander herausgefunden. Den Anfang machte ein chinesischer Gelehrter vor über 2.000 Jahren. Die ersten Fotos gelangen erst im 19. Jahrhundert.

Die ersten Beobachtungen

Der chinesische Gelehrte Han Ying schrieb um das Jahr 135 vor Christus, dass Schneeblüten sechs Ecken haben. In Europa beschrieb der Gelehrte Albertus Magnus im 13. Jahrhundert, dass Schnee wie kleine Sterne aussieht. Der schwedische Bischof Olaus Magnus ließ Mitte des 16. Jahrhunderts mehr als zwanzig Schneeformen als Holzschnitte drucken. Viele davon entsprachen aber nicht der Wirklichkeit, weil man damals noch kein Mikroskop hatte.

Johannes Kepler

Der deutsche Astronom und Mathematiker Johannes Kepler schrieb 1611 das erste Buch über Schneekristalle. Es heißt auf Lateinisch „Strena seu de nive sexangula“, auf Deutsch „Neujahrsgabe oder Über den sechseckigen Schnee“. Kepler schenkte es seinem Freund Johann Matthäus Wacker von Wackenfels zu Neujahr. Er erzählt darin, dass er in Prag über die Karlsbrücke ging, als es zu schneien begann. Auf seinem dunklen Mantel sah er, dass alle Kristalle sechs Ecken hatten. Er fragte sich, warum sie nie fünf oder sieben Ecken haben. Kepler verglich die Kristalle mit Bienenwaben und Granatapfelkernen. Eine richtige Antwort konnte er noch nicht finden, weil man damals nichts von Molekülen wusste. Wenig später beschrieb der französische Philosoph René Descartes, wie sich Schneekristalle beim Schmelzen verändern.

Die ersten Fotos: Johann Heinrich Flögel und Wilson Bentley

Das erste Foto eines Schneekristalls machte nach heutigem Wissen der Deutsche Johann Heinrich Ludwig Flögel am 1. Februar 1879 in Ahrensburg bei Hamburg. Flögel war Jurist und Naturforscher. Er notierte zu jedem Foto genau, wie das Wetter war. Seine Bilder bewahrte er in einer Pappschachtel im Keller auf. Erst 1975 fand der neue Besitzer seines Hauses die Schachtel. Die Fotos liegen heute im Stadtarchiv Ahrensburg.

Viel bekannter wurde der amerikanische Bauer Wilson Bentley aus Jericho im Bundesstaat Vermont. Er fotografierte am 15. Januar 1885 zum ersten Mal einen Schneekristall. Dafür hatte er eine Kamera mit einem Mikroskop verbunden. Bentley fing die Flocken auf einem schwarzen Brett mit Samt auf. Mit einer Lupe suchte er einen schönen Kristall aus, hob ihn mit einem dünnen Holzspan auf ein Glasplättchen und schob ihn mit einer Truthahnfeder zurecht. Das alles machte er in der Kälte, damit der Kristall nicht schmolz. In fast 50 Wintern fotografierte er mehr als 5.000 Schneekristalle und fand nie zwei gleiche. 1931 erschien sein Buch „Snow Crystals“ mit rund 2.500 Fotos. Im selben Jahr starb Bentley an einer Lungenentzündung.

Mehrere historische Fotos von Schneekristallen auf schwarzem Hintergrund
Schneekristalle, fotografiert von Wilson Bentley. Er hat den Hintergrund seiner Fotos schwarz gemacht, damit die Kristalle besser zu sehen sind. Foto: Wilson Bentley, gemeinfrei, via Wikimedia Commons

Gustav Hellmann und Richard Neuhauss

Der deutsche Meteorologe Gustav Hellmann ließ 1892 und 1893 von dem Berliner Arzt und Fotografen Richard Neuhauss Schneekristalle unter dem Mikroskop fotografieren. 1893 veröffentlichte er sie in seinem Buch „Schneekrystalle“. Hellmann war überrascht. Die echten Kristalle waren viel unregelmäßiger, als man es von den alten Zeichnungen kannte. Er schrieb, man habe jetzt keine idealen Formen mehr vor sich, sondern echte Bilder, wie die Natur sie liefert.

Ukichiro Nakaya

Der japanische Physiker Ukichiro Nakaya fotografierte ab 1933 auf der Insel Hokkaido mehr als 3.000 Schneekristalle. Er wollte wissen, warum sie so verschieden sind. Deshalb versuchte er, Schneekristalle im Labor selbst wachsen zu lassen. Zuerst probierte er es an einem Baumwollfaden, dann an einem Wollfaden. Am 12. März 1936 gelang es ihm an einem winzigen Kaninchenhaar. Das war der erste künstliche Schneekristall. Weil er nun Temperatur und Feuchtigkeit selbst einstellen konnte, fand er heraus, welche Form zu welchen Bedingungen gehört. Seine Ergebnisse erschienen 1954 in dem Buch „Snow Crystals: Natural and Artificial“, auf Deutsch „Schneekristalle: natürlich und künstlich“.

Schwarz-Weiß-Porträt des japanischen Physikers Ukichiro Nakaya
Der japanische Physiker Ukichiro Nakaya im Jahr 1950. Er stellte als Erster künstliche Schneekristalle her. Foto: 朝日新聞社, gemeinfrei, via Wikimedia Commons

Was bedeuten die Formen der Schneeflocken für die Natur?

Die Form der Schneeflocken entscheidet, wie locker der Schnee am Boden liegt, wie schnell er fällt und welche Lichterscheinungen am Himmel entstehen.

  • Lockere oder feste Schneedecke: Sterne mit vielen Ästen verhaken sich und lassen viel Platz für Luft. Aus ihnen entsteht eine besonders lockere Schneedecke, die gut vor Kälte schützt. Kleine Säulen, Nadeln oder Graupel liegen dagegen dichter. Wie sich der Schnee am Boden danach weiter verändert, erklärt der Beitrag Wie entsteht Schnee?.
  • Halos und Nebensonnen: Wenn kleine sechseckige Säulen und Plättchen in der Luft schweben, lenken sie das Sonnenlicht ab. Dann sieht man manchmal einen hellen Ring um die Sonne, den Halo, oder helle Flecken links und rechts der Sonne, die Nebensonnen. Am Südpol stellten die Forscher fest, dass der Ring besonders deutlich ist, wenn Säulen und Plättchen fallen. Bei Rosetten ist er dagegen kaum zu sehen.
  • Wettervorhersage und Klimaforschung: Wetterradare und Satelliten messen Schnee in den Wolken. Wie stark ein Kristall das Radarsignal zurückwirft, hängt von seiner Form ab. Forscher müssen deshalb wissen, welche Formen in einer Wolke vorkommen, um aus den Messungen richtig auszurechnen, wie viel Schnee fällt.
Tiefstehende Wintersonne mit zwei hellen, farbigen Nebensonnen links und rechts über einer verschneiten Straße in Fargo
Nebensonnen über Fargo im US-Bundesstaat North Dakota. Die zwei hellen, leicht farbigen Flecken links und rechts der Sonne entstehen, wenn Sonnenlicht durch kleine sechseckige Eisplättchen in der Luft fällt. Foto: Gopherboy6956, gemeinfrei, via Wikimedia Commons

Zum Weiterdenken

In der Antarktis ist es oft minus 40 Grad kalt, und trotzdem fallen dort kaum große Schneesterne. Warum nicht? Überlege, welche zwei Dinge ein Schneekristall braucht, um große Äste zu bekommen.

Jetzt selbst ausprobieren

Eine Schneeflocke mit sechs Armen kannst du aus einem Blatt Papier falten und schneiden. Die Anleitung Schneeflocken basteln zeigt, wie du das Papier faltest, damit am Ende genau sechs gleiche Arme entstehen. An einem Frosttag kannst du außerdem zusehen, wie auf einer Seifenblase Eiskristalle wachsen, so wie in einer Wolke. Wie das geht, steht in der Anleitung Gefrorene Seifenblasen.

Quellen: DWD: Wie entstehen Schneekristalle?, DWD: Johann Heinrich Ludwig Flögel, MPI für Dynamik und Selbstorganisation: Wie entsteht eine Schneeflocke?, quarks: Schneeflocken-Physik, Kenneth Libbrecht: SnowCrystals.com, Universität Regensburg: Ukichiro Nakaya, Universität Regensburg: Johannes Kepler, Kikuchi u. a. 2013, Atmospheric Research (PDF), Stoelinga u. a. 2007, Journal of the Atmospheric Sciences, Lawson u. a. 2006, Journal of Applied Meteorology and Climatology, NZZ: Die Geschichte des Schneeflocken-Pioniers Wilson Bentley und UCAR: Nancy Knight

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