Jeder glaubt, den Prozess des Gefrierens zu kennen. Doch der scheinbar einfache physikalische Vorgang birgt viele Geheimnisse.

Autofahrer fürchten ihn, Freunde des Wintersports sehnen ihn herbei - den Übergang von Wasser aus der flüssigen in die feste Form. Wir wissen wenig über die feste Form von H2O. Das zeigt schon ein Blick ins Wörterbuch. Außer Schnee, Eis, Harsch, Firn und Reif kennen bei uns nur Spezialisten noch einige Fachbezeichnungen für die weiße Pracht. Völker wie die Inuit hingegen verfügen über etwa 40 Begriffe für die verschiedenen Formen von Schnee und cirka 25 Namen unterschiedlicher Eisarten.

Üblicherweise erstarrt Wasser bei null Grad Celsius zu Eis. Am so genannten Gefrierpunkt wandeln sich die Wassermoleküle zu Kristallen und bilden eine gitterartige Struktur. Dabei rücken sie weiter auseinander. Deshalb vergrößert sich das Volumen beim Gefrieren um neun Prozent. Das bedeutet, dass sich Dichte und spezifisches Gewicht um neun Prozent verringern. "Festes" H2O ist also leichter als flüssiges und schwimmt. Doch die kalten Kristalle erscheinen in vielerlei Gestalt. Ihre Entstehung hat unterschiedliche Ursachen und ist an verschiedene Bedingungen geknüpft.

So genügt oft eine Frostnacht, um einen See mit unbewegtem Wasserspiegel zufrieren zu lassen. Bei Fließgewässern bedarf es meist mehrerer Tage mit strengen Minus-Temperaturen, um Eisbildung zu ermöglichen.

In der Luft jedoch ist bittere Kälte nicht allein entscheidend für das Kristallisieren von H2O. So lässt sich Wasser im Labor bis auf minus 40 Grad Celsius unterkühlen, ohne dass es zu Eis wird. In der Natur bilden mikroskopisch kleine schwebende Schmutzpartikel so genannte Kristallisationskeime.

An ihnen heften sich Wassermoleküle fest und gefrieren - der Beginn des Wandels der Luftfeuchtigkeit zu Schneeflocken. Die winzigen Eiskörper bestehen aus sechseckigen (hexagonalen) Kristallen, die sich je nach den Entstehungsbedingungen zu Säulen, Plättchen oder Prismen ausformen. Ihren weiten Weg aus den Wolken legen die meisten "Weiss-Röckchen" binnen weniger Stunden zurück. Einige jedoch fallen bis zu zwei Tage lang.

Nicht immer sammeln sich die hexagonalen Winzlinge zu flauschigen Flöckchen. Stoßen sie in himmlischen Höhen mit Wassertropfen zusammen, entstehen runde Graupeln. In Gewitterwolken können diese Eiskügelchen zu Hagelkörnern anwachsen und am Boden schlimme Schäden anrichten.

Im Juli 1984 verursachte ein Hagelschauer in Oberbayern einen Gesamtschaden von drei Milliarden D-Mark. Bis zu 300 Gramm schwere und 10 Zentimeter große Eiskörner zertrümmerten Dächer, Fensterscheiben, Fassaden und zahllose Autos.

Film von Christine Nusbaum und Christina Mazzanti