Eiszapfen haben eine typische Form. Diese zu beschreiben, ist allerdings alles andere als eine leichte Aufgabe. Zu diesem Ergebnis kommen Antony Chen und Stephen Morris von der University of Toronto in Kanada, nachdem sie die Eisgebilde in einem eigens dafür angefertigten Gefrierschrank beim Wachsen beobachteten: Meist glichen sie eher einer Karotte denn einem perfekten Kegel.

Die beiden Wissenschaftler ließen in ihrer rund ein Meter langen und 40 Zentimeter breiten Gefrierbox Wasser aus einer Düse auf eine Holzkonstruktion tropfen, die sich in vier Minuten einmal drehte. Auf diese Weise konnten sie zum einen alle Seiten des Zapfens mit einer Kamera im Innenraum aufnehmen und zum anderen ein symmetrisches Wachstum fördern. In ihrem Experiment variierten Chen und Morris dann die Luftbewegung, die Reinheit des Wassers, die Temperatur sowie die eingelassene Wassermenge. Unter diesen kontrollierten Bedingungen dokumentierten die beiden die Form von 93 Eiszapfen.

In den meisten Fällen folgte die Form einer einfachen Formel: Der Durchmesser der Zapfen wuchs mit dem Abstand von der Spitze hoch ¾. Doch manchmal bogen sich die Eiszapfen oder waren in sich verdreht, die Spitze verzweigte sich, oder es bildeten sich Wellen an ihrer Oberfläche. Dieses Abweichen vom einfachen Zusammenhang führen die Forscher vor allem auf die Reinheit des Wassers und Luftbewegungen zurück. Temperatur und Wassermenge scheinen dagegen eine untergeordnete Rolle zu spielen, so Chen und Morris.

Mit ihrem Versuchsaufbau konnten sie zeigen, dass längst nicht alle Eiszapfen schließlich dasselbe Profil ausbilden und sich damit durch eine einzige Formel beschreiben lassen. Die perfekte Form trete aber wahrscheinlicher bei destilliertem Wasser als bei Leitungswasser auf, berichten die Forscher. Das hänge vermutlich mit Verunreinigungen und der geringeren Oberflächenspannung zusammen.

Doch selbst wenn sie Störeffekte wie Wind oder eine ungleiche Wasserverteilung in ihrem Experiment minimierten, kam es immer wieder zu unregelmäßig geformten Eiszapfen. Eine umfassende Theorie über deren Formgebung gelte es also noch aufzustellen. (mp)