Untersuchungen über das Wachstum der Eiskristalle

Zusammenfassung

Auf einem Taupunktspiegel werden bei tiefen Temperaturen und niedrigen Dampfdrucken Kondensations- und Sublimations-vorgänge untersucht. Wird der Spiegel mit einem dünnen Überzug von Zaponlack versehen, dann lassen sich auf seiner Oberfläche je nach den gewählten Bedingungen verschiedene Eiskristalle erzeugen. Die Eiskristalle entstehen bei Temperaturen zwischen −14°C und −45°C und in Dampfdruckbereichen von 1,5 bis 0,1 mm Hg. Mikroaufnahmen vermitteln einen Eindruck der Kristallformen und ihres Wachstums.

Da die von uns entwickelte Anordnung es gestattet, Einzelkristalle über längere Zeiträume zu beobachten, lassen sich Aussagen über Wachstum und Wachstumsgeschwindigkeit machen. Es stellt sich heraus, daß die Endform eines Kristalls durch die Frühform bestimmt ist, sofern nicht dendritisches Wachstum eintritt. Die Wachstumsgeschmindigkeit liegt etwa zwischen 0,1 und 7,0 mm/h und ihr Mittelwert scheint für die einzelnen Kristallformen charakteristisch zu sein. Einige Versuche zur Frage der Koexistenz der flüssigen und der festen Phase des Wassers beweisen, daß der Wirkungsgrad des Bergeron-Prozesses in der Wolke vielfach überschätzt wird.

Summary

Condensation and sublimation processes have been examined on a dew-point mirror at low temperatures and vapour pressures. If the mirror is covered with a thin layer of zapon lacquer different ice crystals according to the chosen conditions can be produced at temperatures between −14°C and −45°C in steam pressure ranges of 1,5 to 0,1 mm Hg. Microphotographs show the crystal forms and their growth.

Since a special arrangement developed by us allows watching single crystals over longer periods, observations about the growth and its speed can be made which show that the final form of a crystal is determined by its early form, provided that no dendrite growth occurs. That speed of growth is between about 0.1 and 7.0 mm/h and its mean value seems to be characteristic for the special crystal forms. Some experiments as to the co-existence of the fluid and solid phase of water prove that the efficiency of the Bergeronprocess in clouds is often overrated.

Résumé

Etude de phénomènes de condensation et de sublimation sur un miroir à point de rosée, par basses températures et faibles tensions de vapeur d'eau. En recouvrant le miroir d'une mince couche de laque de zapone, on peut, selon les circonstances, faire naître divers cristaux de glace. Ceux-ci se forment entre −14° et −45° et entre 1,5 et 0,1 mm. de mercure; leurs formes et leur croissance s'observent grâce à des microphotographies.

Le dispositif adopté permet d'observer les cristaux isolés pendant longtemps et de suivre leur vitesse de croissance. On a constaté que la forme finale d'un cristal dépend de sa forme primitive, pour autant qu'il n'y a pas de croissance dendritique. La vitesse de formation varie de 0,1 à 7,0 mm./h., et sa valeur moyenne semble caractéristique des formes individuelles. Des essais concernant la coexistence des phases solide et liquide, de l'eau montrent que l'efficacité du processus de Bergeron dans les nuages est très surestimée.