Rätsel am PC gelöst

Forscher simulieren das Wachstum von Schneekristallen

Einem internationalen Forscherteam ist es nach eigenen Angaben gelungen, das Wachstum von Schneekristallen am Computer zu simulieren. Die Simulation ermögliche erstmals einen Einblick in die Art und Weise, wie Schneekristalle theoretisch entstehen, teilte die Universität Regensburg am Dienstag mit.

Bisher hatten die filigranen Schneesterne sowie die komplexen Bedingungen, unter denen sich die unterschiedlichen Kristallarten bilden, der Wissenschaft ein Rätsel aufgegeben. Welche Gestalt Schneekristalle am Ende haben, hängt von der Temperatur in der Luft und von der Luftfeuchtigkeit ab.

Bei tiefen Temperaturen und niedriger Luftfeuchtigkeit entstehen keine außerordentlich spektakulären Formen. Zumeist bilden sich dann winzige sechseckige Säulen oder Plättchen. Steigt bei niedrigen Temperaturen aber die Luftfeuchtigkeit, so bilden sich Seitenarme, aus denen wieder Seitenarme herauswachsen – diese komplexen und verzweigten Muster nennt man Dendriten.

Kristallformen am PC simuliert
Mathematikern der Universität Regensburg und Forschern des Imperial College in London ist es nun gelungen, auf der Basis von physikalischen Grundgleichungen eine Vielzahl natürlicher Schneekristall-Formen nachzubilden und so Aufschluss über ihre Gesetzmäßigkeiten zu erhalten. So sind jetzt beispielsweise Vorhersagen zur Geschwindigkeit möglich, mit der die Kristallspitze im Verhältnis zur Sättigung des gefrierenden Wasserdampfes wächst.

Die Form eines Schneekristalls lässt den Forschern zufolge Rückschlüsse auf die meteorologischen Bedingungen zu, unter denen sie entstanden und gewachsen sind. Schneekristalle würden so zu "Briefen aus dem Himmel", wie sie der japanische Physiker Ukichiro Nakaya genannt habe. Zudem spiele Kristallwachstum in der Halbleitertechnologie, der Solarindustrie, oder aber bei der Erstarrung von klassischen Werkstoffen eine wichtige Rolle.