Universelle Theorie der Schneeflockenbildung

21. Dezember 2019 15:28 | #Eis #Physik #Schnee #Wasser #Wetter #Wissenschaft

Toward a Grand Unified Theory of Snowflakes: Quantamagazine über die Grundlagenforschung von „Schneeflockenpapst“ Kenneth G. Libbrecht, der grade ein über 500 Seiten umfassendes Mammutwerk über die Physik der Schneeflockenbildung veröffentlicht hat (hier als PDF).

Die Arbeit stellt die bislang umfassendste, detailierteste und umfangreichste wissenschaftliche Beschreibung von Schneeflocken dar und leistet einen Beitrag zu Erklärungen verschiedenster Wetterphänomene von Pulverschnee bis zu spektakulären atmosphärischen Lichteffekten wie den Sun Dogs oder anderen Halos, die man oft auf Bergen oder in der Polarregion beobachten kann.

Wer schon immer mal wissen wollte, wie sich feinste Temperaturunterschiede auf die Dynamiken der Bildung von Eiskristallen und die dabei wirksamen physikalischen Kräfte auf molekularer Ebene interessiert oder eine riesige Taxonomie unterschiedlichster Schneeflocken studieren möchte, wird hier bestens bedient.

For 75 years, physicists have known that the tiny crystals in snow fit into two prevailing types. One is the iconic flat star, with either six or 12 points, each decorated with matching branches of lace in a dizzying array of possibility. The other is a column, sometimes sandwiched by flat caps and sometimes resembling a bolt from a hardware store. These different shapes occur at different temperatures and humidities, but the reason for this has been a mystery.

Over the years, Libbrecht’s painstaking observations have yielded insights into the snow crystallization process. “He surely is the pope in the domain,” said Gilles Demange, a materials scientist at the University of Rouen in France who also studies snow crystals.

Now, Libbrecht’s work on snow has crystallized in a new model that attempts to explain why snowflakes and other snow crystals form the way they do. His model, detailed in a paper that he posted online in October, describes the dance of water molecules near the freezing point and how the particular movements of those molecules may account for the panoply of crystals that form under different conditions. In a separate, 540-page monograph, Libbrecht describes the full body of knowledge about snow crystals. Douglas Natelson, a condensed matter physicist at Rice University, called the new monograph “a tour de force.”

“As a piece of work,” Natelson said, “boy, it’s gorgeous.”

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