Wunderwelt Eishöhle...

Es ist frostig kalt, der Himmel blau und der Schnee liegt über 40 Zentimeter hoch - alles Gründe für den jährlichen Besuch der Feenhöhle oberhalb der Kirnitzsch im böhmischen Teil der "Sächsischen Schweiz"... (In Khaa bei der Duxmühle immer geradeaus, dann rechts über die Holzbrücke steil den durch Eisenketten gesicherten Felsensteig hinauf und an dessen Ende links in die Höhle hinabsteigen und staunen..., Taschenlampe ratsam)

Wer sich in dieser Gegend  etwas auskennt, die sich durch tiefe Täler und hohe bizarre Sandsteinfelsen aus der Kreidezeit auszeichnet, weiß, dass es hier auch eine größere Zahl von Sandsteinüberhängen sowie Aushöhlungen gibt, in denen in der kalten Jahreszeit unter günstigen Bedingungen wunderbare Gebilde aus blanken Eis entstehen. Das können grazile Eiszapfen, aber auch meterlange Vorhänge aus Eis sein, die sich bei Frostwetter relativ schnell aus dem durch den porösen Sandstein sickernden Wasser bilden. Dort, wo sie am Felsen anhaften, befindet sich meistens ein Überhang oder der Sandstein wird durch Mergeleinlagerungen an dieser Stelle quasi wasserundurchlässig, so dass das Wasser nicht weiter durch den Sandstein diffundieren kann, sondern an der Schichtgrenze austreten muss. Riesige Gebilde aus aneinandergereihten meterlangen Eiszapfen sind dann das Ergebnis... 

Die unregelmäßige, nach unten spitz zulaufende Form eines Eiszapfens ist das Resultat eines noch nicht in allen Einzelheiten verstandenen Wachstumsprozesses, der davon abhängt, wie viel Wasser von "oben" nach fließt oder direkt am Zapfen kondensiert. Auf diese Weise können sich vertikale Kämme und horizontale Rippen bilden, da die Zapfen interessanterweise sowohl in Länge als auch zur Seite wachsen. Berühren sie sich dann irgendwann einmal (immer im oberen Teil, da das Längenwachstum schneller vonstatten geht als das Breitenwachstum), verschmelzen sie und es entstehen u. U. massive Eisvorhänge, wie man sie ab und an auch an manchen Dachrinnen beobachten kann...

Geschieht die Eiszapfenbildung in einer Höhle wie in der genannten "Feenhöhle", dann kann man neben Eis-Stalagtiten auch sogenannte Eis-Stalagmiten finden. Zwar bezeichnen beide Begriffe zuallererst spezifische Sintergebilde in Tropfsteinhöhlen ("Tropfsteine"). Da die Entstehung dieser Eisgebilde aber weitgehend analog abläuft (nur bedeutend (!) schneller), kann man sie auch hier durchaus verwenden. 

Da es den meisten Leuten schwer fällt, Stalagmiten und Stalaktiten auseinander zu halten - hier eine kleine Eselsbrücke: „Stalaktiten hängen runter, Stalagmiten stehen munter!“

Wachsen schließlich Eiszapfen von "oben" und Eiszapfen von "unten" zusammen, dann entsteht ein Gegenstück zur Tropfsteinsäule, der Stalagnat...

In der Feenhöhle kann man alle drei genannten Formen in unterschiedlicher Ausprägung bewundern, wobei die von unten nach oben wachsenden Stalagmiten bei weitem überwiegen.

Übrigens, ein Eis-Stalagmit und ein Eis-Stalaktit können durchaus an einem Tag um mehrere Zentimeter wachsen. Wenn man also - um bei der Feenhöhle im Khaa-Tal der Böhmischen Schweiz zu bleiben - solch eine Höhle im Abstand von einigen Tagen immer wieder besucht, dann kann man einen stetigen Wechsel von deren Eiskulisse beobachten.

Der Grüne Strahl und der Nowaja Semlia - Effekt

Aufnahme: Prof. M. Dopleb, Zittau

Es ist ein bekanntes Phänomen, das die tief-orangene Sonnenscheibe bei Sonnenuntergang (und analog auch beim Sonnenaufgang) oval, also stark abgeplattet, erscheint wobei die Verkürzung in der Vertikalen erfolgt. Die Ursache dafür ist die Refraktion, welche den wahren Ort der Sonnen nach oben verschiebt wobei der untere Sonnenrand stärker angehoben wird als der obere Rand. Die Größe der Refraktion bei einer Zenitdistanz zwischen 89 bis 90 Grad liegt bei etwa 10 Bogenminuten. Das bedeutet, dass sich bei einem Winkeldurchmesser von ca. 30 Bogenminuten ein Unterschied zwischen unterem und oberem Rand von etwa 5 Bogenminuten, d. h. von fast 20 % des scheinbaren Sonnendurchmessers ergibt.

Da die Refraktion in Horizontnähe oftmals sehr inhomogen ist, kann die Sonnenscheibe bei stärker werdender Annäherung an den Horizont teilweise sehr spektakulär verformt werden. Dabei können zusätzlich noch spezielle atmosphärische Lichtbrechungsphänomene wie beispielsweise der sehr selten auftretende „Grüne Strahl“ beobachtet werden. Darunter versteht man einen kleinen grünen Saum am oberen Sonnenrand, der manchmal für kurze Zeit erscheint bevor die Sonne ganz unter dem Horizont verschwunden ist. Er ist auf dem obigen Foto leicht angedeutet. Seine Entstehung kann durch ein Zusammenspiel zwischen der durch die dichten horizontalen Luftschichten verursachten Dispersion des Sonnenlichts und der Refraktion erklärt werden. 

Ein Spezialfall des „grünen Saums“ ist unter dem Namen „Nowaja Semlia-Effekt“ bekannt. Er beschreibt die Beobachtung, dass in hohen geographischen Breiten (dort wo die Sonne unter einem sehr flachen Winkel bei ihrem Untergang hinter dem Horizont verschwindet) der „Grüne Strahl“ über mehrere Minuten am Horizont entlang wandert, bevor er endgültig verschwindet.

Ein 22° Mondhalo und wie er das Wetter vorhersagbar macht...

Dieses Vollmondfoto, aufgenommen von Prof. Dopleb in Zittau, zeigt deutlich, dass das Wetter in den nächsten Tagen schlechter wird (natürlich bezogen auf den Zeitpunkt der Aufnahme, 9. Februar 2014). In den hohen Atmosphärenschichten fließt nämlich die wärmere und feuchtere Luft einer Warmfront ein, wobei der Wasserdampf gefriert und dabei winzig kleine sechseckige Eiskristallplättchen oder kleine Eissäulchen mit einem sechseckigen Querschnitt bildet, die ganz langsam in der kalten und immer noch klaren Luft nach "unten" rieseln. Dabei werden sie vom Vollmond beleuchtet. 

Dabei dringen dessen Lichtstrahlen durch eine der Seitenflächen in das Eiskristall ein, wobei es gebrochen wird und dann - wiederum mit einer Winkeländerung - aus dem Kristall austritt und dann gradlinig seinen Weg zur Digitalkamera (hier mit Fishey-Objektiv) oder zum Auge des erstaunten Beobachters am Erdboden fortsetzt. Da die nach unten rieselnden Eiskristalle zufällig orientiert sind, ergeben sich verschiedene Einfallswinkel an deren Seitenflächen. Das führt erst einmal nur dazu, dass das Licht in alle möglichen Richtungen gebrochen wird und genauso unter verschiedenen Winkeln wieder den Eiskristall verlässt. Aufgrund der sechszahligen Symmetrie des Eiskristalls sind aber nur Austrittswinkel > 22° möglich. Das führt dazu, dass das Mondlicht innerhalb eines Kreises von 22° Durchmesser (= 44 "Vollmonddurchmesser") unbeeinflusst zum Auge gelangt, während sich die gebeugten Strahlen bei einem Austrittswinkel von 22° bis 23° häufen. Dieser "Häufungsbereich" ist dann am Himmel als ein nach außen verblassender Ring zu beobachten. Er wird als 22°-Mondhalo bezeichnet und ist, wie bereits erwähnt, ein Vorbote für einen Wetterwechsel zum schlechten hin...

Erst bei 46° erfolgt eine weitere Intensitätszunahme, die dann als 46°-Ring bekannt ist und eigentlich nur bei Sonnenhalos ab und zu zu sehen ist. Da die Lichtbrechung wellenlängenabhängig ist, kann man zumindest bei "stärkeren" Sonnen-Halos, die bei dichteren Zirren oder dünnen Eiswolken auftreten, auch einen Farbverlauf über den Ring wahrnehmen, wobei die Innenkante leicht rötlich erscheint.