Der wichtigste Stoff für das Leben auf der Welt ist ohne Zweifel Wasser. Und auch in der Meteorologie geht es grundsätzlich die ganze Zeit um nichts Anderes, denn ohne Wasser gäbe es keinen Niederschlag. Doch was macht Wasser so besonders?
Wasser ist der einzige Stoff, der auf der Erde natürlich in allen 3 Aggregatszuständen vorkommt und obwohl es in der Atmosphäre nur 0,003% des Gesamtvolumens ausmacht, gäbe es ohne es kein Wetter.
Viele der Eigenschaften von Wasser klären sich, wenn man sich das Wassermolekül genauer anschaut. Dieses besteht aus 2 Wasserstoffatomen und einem Sauerstoffatom. Das Sauerstoffatom ist stärker negativ geladen, als die Wasserstoffatome. Daraus ergibt sich ein Dipol, ähnlich wie der eines Magneten. Eine Seite ist eher positiv, die andere negativ. Aufgrund von diesem Effekt kommt es zu Wasserstoffbrückenbindungen. Dabei verbinden sich mehrere Wassermoleküle zu sogenannten „Clustern". Ketten, Ringen oder komplexeren Strukturen von Wassermolekülen. Diese Cluster bilden sich sehr schnell, lösen sich jedoch auch sehr schnell wieder, um neue Cluster zu bilden. Zwischenzeitlich gab es auch die Theorien, dass Wasser durch diese Clusterbildung die Möglichkeit besitzt, Informationen zu speichern. Dies gilt allerdings als wiederlegt, da die Cluster dafür zu kurzlebig sind.
Da die Temperatur nur ein Maß dafür ist, wie schnell sich eine große Menge von Teilchen bewegen, ist diese Clusterbildung temperaturabhängig. Bei hohen Temperaturen bilden sich nur kleine Cluster, weil die Moleküle so unruhig sind, dass sie sich sofort wieder fortbewegen. Bei 4°C hingegen hat man die längsten Cluster. Unterhalb von 4 Grad beginnt ein neuer Prozess. Die Wassermoleküle beginnen dann, sich in eine Kristallstruktur zu ordnen, welche sich allerdings erst unter 0°C ausbildet. Dann bildet sich Eis. Die Abstände zwischen den Molekülen sind dann größer, als im flüssigen Zustand. Dies bezeichnet man als die Dichteanomalie des Wassers und ist der Grund, warum es im Winter am Boden des Fischteichs am wärmsten ist und warum Eis auf Wasser schwimmt.
Woher das Wasser auf der Erde kommt ist nicht wirklich geklärt. Zu Teilen entstand es wohl aus Magmaausdünstungen im Erdinneren, doch dies kann die gesamte Masse nicht erklären. Doch auch im Weltall gibt es Wasser. So enthalten beispielsweise die Saturnringe alleine schon 20-30 Mal so viel Wasser als auf der Erde vorkommt.
Und der letzte große Punkt, der Wasser so besonders macht (vielleicht sogar der wichtigste Punkt) ist der, dass das Leben auf der Erde im Wasser entstanden ist. Die ersten Lebewesen waren wohl Bakterien, die im Wasser lebten und aus Schwefel und CO2 organische Kohlenstoffverbindungen produzierten.
Dieser Text ist natürlich viel zu kurz, um alle Besonderheiten des Wassers aufzuzählen und alle zugrunde liegenden Prozesse sind auch in der Wissenschaft noch nicht vollends geklärt. Wasser bleibt also faszinierend.