Eis

Unrundes in der Natur / Unround things in nature
Eiskristalle / Ice crystals
17.11.2010

Kristalle sollten kompakt und kantig sein. Warum sind Schnee- und Eiskristalle so ungeheuer verzweigt und alles andere als kompakt? Wasserkristallisation zeigt exemplarisch fast alle Probleme, die es beim Wachstum von Kristallen geben kann.
Crystals should be compact and angular. Why then are snow and ice crystals so very ramified and nothing less than compact? Water crystallization represents an example of all difficulties which may occur during crystal growth.

Eis will in Form hexagonaler Prismen wachsen. Stirn- und Seitenflächen haben aber atomar gesehen einen sehr verschiedenen Aufbau und wachsen deshalb verschieden. Erst bilden sich immer lange hexagonale Nadeln oder flache hexagonale Plättchen, je nach Temperatur und Luftfeuchte in der Schneewolke. Ab einer bestimmten Plättchengröße wachsen an den Ecken Spitzen heraus. Wieder abhängig von Temperatur und Feuchte beim Fall durch die Luft verzweigen sich diese Spitzen und so entsteht der Schneestern. Übrigens: Schnee besteht meistens nicht aus regelmäßigen Schneesternen sondern hauptsächlich aus Nadeln, Prismen und unvollständigen Sternen. Wirklich symmetrische Sterne sind sehr selten. All dies ist wunderbar beschrieben in www.SnowCrystals.com. Reif bildet sich ähnlich wie Schnee. Allerdings wird die Symmetrie gestört durch die Unterlage, durch Luftbewegung und durch die Schwerkraft. Bei Luftbewegung wächst Reif in die Richtung, wo der Wind her kommt.
Ice wants to grow in form of hexagonal prisms. But top and side faces have quite different atomic structures and grow differently. Depending on temperature and humidity in the cloud, hexagonal needles of platelets are formed. When platelets have reached a certain size, the corners get tipped. Again depending on temperature and humidity when falling through the air, these tips ramify and in this way stars are formed. This and much more is described in detail in www.SnowCrystals.com. Frost forms similarly but the shape is disturbed by the substrate, by air movement and gravity.

Auf zugefrorenen Pfützen und Seen sieht man oft schmale Rippen im Eis. Auch hier wächst das Eis beim Zufrieren erst in Form langer Nadeln, ausgehend vom Ufer oder von Verunreinigungen. Von diesen Nadeln gehen Seitenverzweigungen aus, die sich weiter verzweigen und langsam die Fläche füllen. Wie bei den Schneesternen ist der Verzweigungswinkel oft 120°, solange sich die Nadeln nicht gegenseitig behindern. Strömung oder Wind stören die Nadelbildung.
On puddles and lakes, one can often see ribs in the ice. Also here, the ice grows in form of long needles, starting from the shore or from contaminations. The needles ramify and eventually the area is filled. Like in snow flakes, the ramification angle is often 120°, as long as the needles don't disturb each other. Flow or wind disturb the formation of needles.

Warum sind Sachen unrund? Why are things unround?
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Eiskristalle, fotografiert von Wilson Bentley (Wikipedia). Selbst diese ausgesuchten Kristalle sind nicht vollständig symmetrisch. Ice crystals, taken by Wilson Bentley (Wikipedia). Even these selected crystals are not fully symmetric.		Reiffedern am Bach. Frost feathers at the brook.
Raureif an einem Grashalm. Frost at a blade of grass.		Eisbildung auf einem stillen Waldsee. Erst wachsen Rippen, davon ausgehend füllen sich die Flächen dazwischen. Ausschnitt etwa 30x30 cm2. Ice formation on a quiet lake. First grow ribs and the the areas between them freeze. Picture size about 30x30 cm2.
Eisnadel mit Verzweigungen aus einer zufrierenden Pfütze. Ice needle with ramifications from a freezing puddle.
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