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Eis bei extremer Kälte: Die sichtbare Form der Kristalle ist das vergrößerte Abbild der molekularen Strukturen im Mikrobereich.
Überkritisches Wasser
Ein abgeleitetes Phänomen ist, dass auf den Gipfeln hoher Berge (niedriger Druck) Wasser schon bei deutlich unter 100 Grad zu sieden beginnt. Wasser in seiner flüssigen Phase und Wasserdampf sind bei Temperaturen unter 374 Grad klar zu unterscheiden. Doch oberhalb des kritischen Punktes, also oberhalb 374 Grad, ändert sich plötzlich alles: jede Unterscheidbarkeit ist ausgelöscht, Wasser wird überkritisch, bildet Schlieren, dann gehen Flüssigkeit und Dampf ineinander über.
Das Phasendiagramm des Wassers mit dem ersten kritischen Punkt bei 374 Grad: Ganz tief im Minusbereich soll ein zweiter kritischer Punkt existieren.
Einen zweiten kritischen Punkt vermuten Wissenschaftler neuerdings im tiefen Temperaturbereich, zwischen minus 45 und 91 Grad. Ähnlich, wie unterhalb des ersten kritischen Punktes die beiden bekannten Formen - Flüssigkeit und Gas - klar unterscheidbar vorliegen, seien unterhalb des neuen kritischen Punktes zwei weitere (klar unterscheidbare) Quasi-Aggregatzustände anzunehmen, sozusagen Wasser I und Wasser II.
Im Grunde ein Gemisch
Unser "normales" Wasser wäre im Grunde ein Gemisch. Allerdings können wir die beiden Sorten bei Temperaturen oberhalb des zweiten kritischen Punktes, also im Alltag, nicht unterscheiden, genau so, wie sich oberhalb des ersten kritischen Punktes Flüssigkeit und Gas nicht auseinander halten lassen. Die Pointe: Wasser I und Wasser II könnten verschieden dichte Arten von Wasserglas sein, diesmal, im Unterschied zu den bisher entdeckten Wasserglasformen, aber flüssig.
Entmischung unter den Kufen
Das auf dem zweiten kritischen Punkt basierende Denkmodell biete, meinen Forscher, fruchtbare Ansätze zur Erklärung bisher rätselhafter Verhaltensweisen des Wassers: Zum Beispiel könnte die flüssige Schicht, die sich beim Schlittschuhlaufen unter den Kufen bildet,
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Eisberg in der Arktis: alle Rätsel gelöst?
Schwieriger Beweis
Noch ist die Theorie um den zweiten kritischen Punkt Hypothese. Der Beweis für das getrennte Vorliegen von flüssigem Wasser I und II gestaltet sich schwierig: Unterhalb von minus 40 Grad erstarrt selbst der sauberste Wassertropfen zu Eis. Was die Forscher motiviert, sind Indizien: Dichte Wasserschichten, wohl flüssiges Wasserglas, haben Biologen zwischen gefrorenen Zellwänden gefunden. Was motiviert, sind auch Hoffnungen von Kollegen aus vielen Fachgebieten: Glaziologen, Klimaforscher, Biologen, Genetiker - sie alle hätten mit der neuen Theorie ein Mittel an der Hand, um ihre Probleme besser zu verstehen.
Michael Schmittbetz (17.01.2008)
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Gletscher entstehen dort...
wo im Jahresmittel mehr Schnee fällt als schmelzen kann. Frisch gefallener Pulverschnee, der eine sehr geringe Dichte aufweist und zu gut neunzig Prozent voll Luft ist, bildet die Basis. Bei jedem weiteren Schneefall verdichten sich die bereits liegenden Schichten unter dem ansteigenden Gewicht weiterer Schneekristalle und die mit Luft gefüllten Hohlräume werden zusammengepresst.
Warme Sonnenstrahlen und abtauendes Wasser verstärken den Prozess. Im Laufe eines Jahres entsteht das so genannte Firneis, welches einen Luftanteil von noch gut dreißig Prozent aufweist und am Untergrund festgefroren ist. Hat sich das Eis dann derart verdichtet, dass nur noch knapp zwei Prozent mit Luft gefüllt sind, spricht man von Gletschereis. Unter dem Einfluss der Schwerkraft und dem der eigenen Masse beginnt sich ein Gletscher ab einem Durchmesser von mehr als dreißig Metern zu bewegen.
Die Dauer seiner Entstehung unterscheidet sich je nach den klimatischen Gegebenheiten: In den wärmeren Alpen beispielsweise wandelt sich Schnee wegen der Schmelzprozesse im Sommer innerhalb weniger Jahre zu einem Gletscher. In der Antarktis hingegen bleiben warme Monate aus und die Transformation dauert mehrere Jahrzehnte.
wo im Jahresmittel mehr Schnee fällt als schmelzen kann. Frisch gefallener Pulverschnee, der eine sehr geringe Dichte aufweist und zu gut neunzig Prozent voll Luft ist, bildet die Basis. Bei jedem weiteren Schneefall verdichten sich die bereits liegenden Schichten unter dem ansteigenden Gewicht weiterer Schneekristalle und die mit Luft gefüllten Hohlräume werden zusammengepresst.
Warme Sonnenstrahlen und abtauendes Wasser verstärken den Prozess. Im Laufe eines Jahres entsteht das so genannte Firneis, welches einen Luftanteil von noch gut dreißig Prozent aufweist und am Untergrund festgefroren ist. Hat sich das Eis dann derart verdichtet, dass nur noch knapp zwei Prozent mit Luft gefüllt sind, spricht man von Gletschereis. Unter dem Einfluss der Schwerkraft und dem der eigenen Masse beginnt sich ein Gletscher ab einem Durchmesser von mehr als dreißig Metern zu bewegen.
Die Dauer seiner Entstehung unterscheidet sich je nach den klimatischen Gegebenheiten: In den wärmeren Alpen beispielsweise wandelt sich Schnee wegen der Schmelzprozesse im Sommer innerhalb weniger Jahre zu einem Gletscher. In der Antarktis hingegen bleiben warme Monate aus und die Transformation dauert mehrere Jahrzehnte.
