Sie kennen das vielleicht. Wenn nicht aus eigener Erfahrung, dann aus dem Fernsehen: Im Winter sieht man häufig Skifahrer an der Berghütte im Liegestuhl liegen, die sich gemütlich sonnen. Und man fragt sich: “Ist denen eigentlich nicht kalt”? Nein! Nicht unbedingt, denn obwohl der Schnee liegen bleibt, ist es trotzdem angenehm mild. Wie kann das funktionieren?
Wichtige Begriffe
Dazu brauchen wir etwas Physik und beginnen gleich mit etwas Grundsätzlichem: es gibt nämlich zwei Arten, wie der Schnee verschwinden kann. Diese zwei Arten sollte man auch zwingend unterscheiden: Schnee kann nämlich schmelzen, und Schnee kann tauen. Dazu später.
Und mit noch etwas muss ich Sie konfrontieren, damit die Erklärung leichter wird. Das ist der Taupunkt. Der Taupunkt ist ein Maß für den Feuchtegehalt der Luft, er wird in °C angegeben. Der Taupunkt ist die Temperatur, an der die Luft mit Wasserdampf gesättigt wäre. Er kann höchstens so hoch sein wie die Lufttemperatur. Ist das der Fall, so haben wir eine relative Feuchte von 100%. Würde diese Luft abgekühlt, so würden sich Wassertröpfchen bilden, weil die Luft den Wasserdampf quasi nicht mehr halten kann.
Wir halten also am Beispiel von Berlin heute Morgen fest: Bei 6° Lufttemperatur über 4°C Taupunkt ist die Luft relativ feucht. Meist ist es dann trüb, und bei den Taupunkten kann auch etwas Sprühregen fallen. Jetzt gehen wir in die Berge: unten im Tal wabert der Hochnebel, darüber herrscht herrlicher Sonnenschein. Auch hier zeigt das Thermometer 6°C an, der Taupunkt liegt aber beispielsweise bei -5°C. Das bedeutet, dass die Luft trocken ist, darum auch die gute Fernsicht.
Version 1: Schnee taut
So geschieht es heute im Norden Deutschlands. In der feucht-milden Pampe kann man förmlich zusehen, wie der Schnee verschwindet. Man sagt, dass der Schnee taut, weil Lufttemperatur und Taupunkt über 0°C liegen.
Dieser Vorgang ist physikalisch auch noch recht einfach zu verstehen: wegen der hohen Temperaturen verwandeln sich die Eiskristalle in Wasser. Um die Bindungen aufzubrechen, benötigt man Energie. Wenn nun Eis in Wasser umgewandelt wird, sinkt jetzt zwar die Temperatur, bei Taupunkten über 0°C entsteht aber nichts als Wasser. Dieser sich bildende Wasserfilm beschleunigt dann das Tauen noch mehr, bis der Schnee verschwunden ist.
Version 2: Schnee schmilzt
Davon redet man, wenn die Lufttemperatur (eigentlich eher die Feuchttemperatur, sie liegt etwa in der Mitte zwischen Lufttemperatur und Taupunkt) über 0°C liegt, der Taupunkt aber im Minusbereich.
Jetzt wird es etwas komplizierter. Klar sollte noch sein, dass auch bei Plusgraden in der Luft die Temperatur an der Schneeoberfläche noch bei 0°C liegen muss (sonst gäbe es dort ja keine Eiskristalle). Wenn der Schnee nun schmilzt, passiert zunächst das Gleiche wie beim Tauen, es bildet sich also ein Wasserfilm, die Temperatur steigt, der Taupunkt bleibt aber im Minusbereich.
Direkt über der Schneeoberfläche herrschen jetzt leichte Plusgrade, allerdings wird auch sehr schnell der Taupunkt erreicht. Das bedeutet, wie anfangs schon erwähnt, dass der Wasserdampf der schneenahen Luft wieder kondensiert. Das ist der umgekehrte Prozess des Tauens, und aus dem Grund muss der Luft auch wieder Energie in Form von Wärme entzogen werden. Darum sinkt die Temperatur wieder, die Wasserschicht auf der Schneeoberfläche gefriert. Dadurch erhält sich der Schnee quasi selbst.
Kommen wir nun wieder zu den Liegestühlen an der Skipiste: Das ist eigentlich ein Bild einer typischen Hochdrucklage im Winter: im Tal hält sich die feuchte Luft mit Nebel und Hochnebel, und dazwischen gibt es eine regelrechte Sperrschicht, über der die Luft sehr trocken ist. Wenn jetzt die Sonne auf den Schnee scheint, dann schmilzt der kaum, und wenn, dann geschieht das durch Sublimation. Das bedeutet, dass der Schnee direkt vom festen in den gasförmigen Zustand übergeht, was der Luft natürlich noch mehr Energie in Form von Wärme entzieht. Wir, die wir im Schnee liegen, bemerken allerdings die Sonnenstrahlen auf unserer Haut, die sich hier direkt in fühlbare Wärme umwandeln. Das gilt umso mehr, je mehr weiße Fläche sich unter uns befindet, die die Sonnenstrahlen noch zusätzlich reflektiert.
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