Wie entstehen Schneeflocken – und warum haben sie sechs Ecken?

Auf dem Ärmel landet ein kleiner weißer Punkt. Unter einer Lupe wird daraus vielleicht ein Stern mit feinen Verzweigungen, vielleicht aber auch ein Plättchen oder ein unregelmäßiger Klumpen. Schneeflocken entstehen aus Eiskristallen in Wolken. Ihre häufig sechseckige Grundform geht auf die Anordnung der Wassermoleküle im Eis zurück; ihre genaue Gestalt prägen Temperatur, Feuchtigkeit und der Weg durch die Wolke.

Die drei Fragen lassen sich gut trennen: Wie beginnt ein Kristall? Warum wächst er in bestimmten Richtungen? Und was passiert mit ihm, bevor er bei dir ankommt?

Vom Wasser in der Wolke zum Eiskristall

Eine Wolke kann aus winzigen Wassertröpfchen, Eiskristallen oder beidem bestehen. Auch unter 0 °C können Tröpfchen zunächst flüssig bleiben; sie sind dann unterkühlt. Der sichtbare Wolkeninhalt ist also nicht einfach gasförmiger Wasserdampf. Den Unterschied erklärt der Artikel zur Entstehung von Wolken.

Ein möglicher Anfang eines Schneekristalls ist ein Tröpfchen, das an einem geeigneten winzigen Partikel gefriert. Die NOAA beschreibt beispielsweise Staub- oder Pollenteilchen. Ist ein Eiskristall vorhanden und sind die Bedingungen passend, lagern sich weitere Wassermoleküle aus dem Wasserdampf direkt an seine Oberfläche an. Der Kristall wächst.

Schnee ist deshalb nicht einfach Regen, der auf dem letzten Stück seines Falls einfriert. Das charakteristische Kristallwachstum findet bereits in der Wolke statt. Gefrierende Tropfen und wachsende Schneekristalle sind unterschiedliche Bildungswege.

Warum sechs Ecken und nicht fünf oder acht?

Im gewöhnlichen Eis der Atmosphäre ordnen sich Wassermoleküle in einer Kristallstruktur mit hexagonaler, also sechszähliger Grundordnung an. Diese mikroskopische Ordnung beeinflusst, in welchen Richtungen der sichtbare Kristall wachsen kann. So entstehen unter anderem sechseckige Plättchen und Sterne mit sechs Hauptarmen.

Die sechs Arme werden nicht einzeln nach einem Bauplan zusammengesetzt. Sie wachsen gleichzeitig am selben Kristall und erleben nahezu dieselbe Temperatur und Feuchtigkeit. Das erklärt ihre oft ähnlichen Verzweigungen. Kleine Unterschiede, Zusammenstöße oder abgebrochene Spitzen können die Symmetrie trotzdem stören.

Das Cover zeigt diese Grundidee als redaktionelle Illustration, keine Mikroskopaufnahme: einen verzweigten sechszähligen Kristall, daneben eine einfache Platte und eine Nadel. Nicht jede echte Schneeflocke sieht wie der große Stern aus.

Temperatur und Feuchtigkeit verändern die Form

Wassermoleküle lagern sich nicht an jeder Kristallfläche gleich schnell an. Mit Temperatur und verfügbarem Wasserdampf verändert sich, welche Flächen stärker wachsen. Dadurch können flache Plättchen, längliche Säulen oder Nadeln und stark verzweigte Sterne entstehen. Die NOAA erläutert dieses Zusammenspiel von Kristallordnung und Wachstumsbedingungen.

Wechselt ein Kristall beim Fallen in eine andere Wolkenschicht, kann sich sein weiteres Wachstum ändern. An bereits vorhandenen Armen entstehen dann beispielsweise neue Seitenzweige. Seine Form ist das Ergebnis einer Wachstumsgeschichte, nicht bloß einer einzigen Temperatur.

Verschiedene Kristalle nehmen unterschiedliche Wege. Daher sind komplexe Schneekristalle ausgesprochen vielfältig. Für das Verständnis brauchst du aber keinen absoluten Satz wie „Zwei gleiche Flocken sind unmöglich“: Entscheidend ist, weshalb kleine Unterschiede beim Wachsen große Formunterschiede erzeugen können.

Kristall, Flocke oder Graupel?

Was wir im Alltag Schneeflocke nennen, kann Verschiedenes sein. Das NSIDC unterscheidet einzelne Eiskristalle, Kristallverbände und Graupel.

Eine große Flocke muss also kein besonders großer einzelner Stern sein. Und ein weißes Körnchen ist nicht automatisch Hagel: Graupel ist gewöhnlich weicher und bröseliger.

Warum schneit es manchmal bei Plusgraden?

Die Temperatur an deinem Fenster beschreibt nur den unteren Teil des Fallwegs. Ob Schnee den Boden erreicht, hängt vom Temperatur- und Feuchteprofil der Luft darunter ab. In einer wärmeren Schicht können Kristalle schmelzen; ist der Weg durch diese Schicht kurz genug oder die Abkühlung durch Schmelzen und Verdunsten ausreichend, können Flocken trotzdem unten ankommen.

Deshalb gibt es keine überall gültige Regel „über 0 °C fällt nur Regen“. Umgekehrt macht Frost am Boden allein noch keinen Schneefall: In der Atmosphäre müssen Feuchtigkeit und passende Bildungsbedingungen vorhanden sein. Eine einzelne Flocke ersetzt keine örtliche Wettervorhersage.

Eine einfache Beobachtung mit der Lupe

Wenn Schnee fällt, lege eine dunkle Unterlage vorher nach draußen, damit sie abkühlt. Fange darauf einige Flocken auf und betrachte sie zügig mit einer Lupe oder einer Makrokamera, bevor sie schmelzen.

1. Suche zunächst nach einzelnen Formen, nicht nach dem perfekten Stern.
2. Zähle bei gut erkennbaren Kristallen die Hauptarme oder Ecken.
3. Unterscheide einen Kristall von einem lockeren Verband mehrerer Kristalle.
4. Notiere Brüche, angefrorene Körnchen oder beginnendes Schmelzen, ohne daraus eine genaue Wolkentemperatur abzuleiten.

Für den größeren räumlichen Zusammenhang kannst du im LiveGlobe 3D die Alpen suchen und den Globus drehen und zoomen: Wo liegen Gebirge im Verhältnis zu Meeren und Kontinenten? Für die Web-App ist eine Anmeldung vorgesehen; die Ortssuche benötigt externe Daten. Die Kristallform untersuchst du dagegen direkt an der Flocke.

Die sechs Richtungen kommen aus der Ordnung des Eises. Die Vielfalt entsteht auf dem Weg durch die Atmosphäre. Mit dieser Unterscheidung wird aus einem weißen Punkt eine kleine, lesbare Wachstumsgeschichte.