Wenn Harald Garcke derzeit im Schnee spazieren geht, dann schaut er mit einem anderen Blick auf die weiße Pracht als die meisten Menschen: mit dem Blick eines Mathematikers. Der Professor der Universität Regensburg fragt sich dann: Welche Form werden die vielen kleinen Schneekristalle darin wohl haben?
Denn Garcke befasst sich beruflich mit Schnee. Der 51-Jährige berechnet mithilfe einer Formel, wie Schneekristalle wachsen. Hunderte von ihnen formen eine Schneeflocke. "Kein Schneekristall gleicht dem anderen", sagt Garcke. Typisch sei für sie alle allerdings eine sechsfache Symmetrie.
Der Schneekristall wächst auf seinem Weg auf die Erde
In den ein bis zwei Stunden, die eine Schneeflocke benötigt, um vom Himmel auf die Erde zu fallen, wächst sie ständig. Wie sie wächst, das bestimmen zum Beispiel Luftfeuchtigkeit oder Temperatur. "Es hängt eben von den Bedingungen ab, die vorherrschen", sagt Garcke. Ist die Luftfeuchtigkeit zum Beispiel besonders hoch, wachsen die Schneekristalle schneller und verzweigter. "Es gibt auch Kristalle, die wie Nadeln geformt sind. Die können richtig wehtun", sagt der 51-Jährige.
Eine solche Form entsteht, wenn die Luft eher feucht und um die minus fünf Grad Celsius ist. Ist die Luft sehr trocken und kalt, wachsen dünne, sechseckige Plättchen. Das kann Garcke mithilfe seiner Formel errechnen. Und bei trockener Luft und einer Temperatur um minus fünf Grad hat der Schneekristall die Form einer schmalen Säule. Die Form, die ein Schneekristall annimmt, erzählt also im Grunde eine Geschichte davon, wie das Wetter hoch oben im Himmel ist. "Ein Kollege von mir hat passend dazu einmal gesagt, Schneeflocken sind Briefe aus dem Himmel."
Aber wie kommt man auf die Idee, sich mit Schnee auch mathematisch zu befassen? "Ich hatte irgendwann einmal viele schöne Fotos von Schneekristallen gesehen. Die haben mich fasziniert", sagt Garcke. "Da habe ich gedacht, es muss doch möglich sein, den Kristallwachstum auch bei ihnen mathematisch zu beschreiben." Denn zuvor hat sich der 51-jährige Mathematikprofessor mit dem Wachstum von Kristallen bei Metallen auseinander gesetzt, was er auch heute noch tut. "Bei Metallen hat die Berechnung auch einen praktischeren Nutzen als beim Schnee. Es hilft zum Beispiel beim Bauen von Computerchips."
In den Schneekristallen steckt viel Schönheit
Heute, wo Garcke sich bereits seit vier Jahren mit Schneekristallen beschäftigt, nimmt er den Schnee draußen ganz anders wahr. Schließlich wisse er jetzt, wie viel Schönheit hinter den Kristallen stecke, auch wenn man sie mit bloßem Auge nicht sehen kann. "Es ist eine Schönheit, die die Natur ganz selbstverständlich hervorbringt", sagt er begeistert. Die betrachte er sonst mit Hilfe einer Simulation am Computer. So kann er auch im Sommer noch staunen.