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Normalerweise sorgen wir im Winter am Abend für angenehme Temperaturen im Zimmer, indem wir heizen. In der Nacht lassen wir die Temperatur absinken – so schläft es sich besser, und Heizkosten spart das auch.

Eisblumen am Fenster © DPA

Eisblumen am Fenster © dpa

Doch je kälter die Luft, desto weniger Wasser kann sie aufnehmen. Sinkt die Temperatur im Zimmer, ist die Luft also übersättigt mit Wasser. Das Wasser setzt sich ab. Die Scheiben von einfachverglasten Fenstern sind meist fast so kalt wie die Luft draußen. Haben sie eine Temperatur unter Null Grad Celsius, dann kann das gasförmige Wasser aus der Luft direkt auf der Glasscheibe gefrieren. Das nennt man Resublimation, weil das Wasser nicht wie sonst üblich zunächst flüssig wird und erst dann gefriert.

Wie wächst eine Eisblume?

Eisblumen beginnen an einem Kristallisationskern. Das können winzige Unebenheiten oder Staubkörner auf der Scheibe sein. Dort lagert sich das Wasser aus der Luft an und bildet den Grundstock für eine Eisblume. An diese lagern sich mehr und mehr weitere Wassermoleküle an – die Eisblume wächst. Dabei wachsen mehrere bald zusammen, werden dicker und verzweigen sich immer mehr – hoch komplexe Muster entstehen.

© DPA

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Fraktales Wachstum

Die genaue Form nach der eine Eisblume wächst, lässt sich nicht vorhersagen. Der Zufall spielt dabei immer eine Rolle. Es gibt Versuche, das Muster von Eisblumen mit Fraktalen zu beschreiben.

Der Begriff „Fraktal“ geht zurück auf den Computerwissenschaftler Benoit Mandelbrot, der 1975 das Wort prägte. Er befasste sich mit dem Verlauf von Küsten, der Gestalt von Bergen und der Form von Wolken. Dabei stellte er fest, dass sie alle sich mit herkömmlichen mathematischen Methoden nicht vollständig beschreiben lassen. Der Küstenverlauf eines Landes etwa lässt sich nie exakt mit einer Linie bestimmen. Die Linie wird länger und länger, je genauer man versucht, sie der Form der Küste anzupassen. Doch ist es nie möglich die Küstenlinie in allen Einzelheiten nachzubilden. Denn immer sind noch kleinere Bereiche im Küstenverlauf feiner strukturiert als die Beschreibung durch den Linienzug wiedergibt. Mandelbrot sprach daher von der "fraktalen", also unvollständigen Dimension solcher natürlicher Gebilde.

Eine der faszinierendsten Eigenschaften von Fraktalen ist ihre Selbstähnlichkeit. Das heißt, ein kleiner Ausschnitt eines solchen Gebildes ist dem Ganzen ähnlich. Das gilt auch für die Eisblumen: Die Verzweigungen im Kleinen entsprechen denen im Großen. Wie die grafische Darstellung von so genannten Mandelbrot-Mengen (Fraktalen), entstehen auch Eisblumen durch die vielfache Anwendung der gleichen einfachen Regeln.

Grafische Darstellung eines Fraktals. © Mauritius

Grafische Darstellung eines Fraktals. © Mauritius