Wasser – ein aussergewöhnliches Element

Es gibt zwei wissenschaftliche Hypothesen, wie das Wasser auf die Erde gekommen ist. Erstere besagt, dass unser Planet seit der Entstehungsgeschichte Wasser enthalten habe. Wahrscheinlicher sei aber, dass das Wasser von Meteoroiden oder Kometen stammt, die auf die Erde stürzten. Gesteinsanalysen deuten darauf hin, dass dies vor ca. vier Milliarden Jahren geschehen sein könnte. Es wären keine gigantischen Einschläge notwendig gewesen, um der Erde die entsprechende Wassermenge zu liefern, da Meteoroiden zu einem beträchtlichen Anteil aus Wasser bestehen.

Vom Molekül zum Wasser

Wasser hat viele erstaunliche Eigenheiten, die sonst kein anderes Element besitzt. Wasser ist  eine chemische Verbindung aus den Elementen Wasserstoff und Sauerstoff. Ein Sauerstoffatom (O) bildet zusammen mit zwei Wasserstoffatomen (H) ein Wasserstoffmolekül (H2O). Diese Moleküle verbinden sich über sogenannte Wasserstoffbrücken zu unbeständigen Verkettungen, die sich innert einem Bruchteil einer Sekunde wieder lösen, um sich erneut mit anderen Molekülen zu verbinden. Aus diesem Grund ist Wasser flüssig. Wasser kommt als einziger natürlicher Stoff auf unserem Planeten in drei verschiedenen Formen (Aggregatzuständen) vor: Bei Raumtemperatur ist Wasser flüssig, ab null Grad Celsius gefriert es zu Eis, bei warmen Temperaturen verdunstet es und bei 100 Grad Celsius verdampft es ganz zu gasförmigem Wasserdampf.

Ein Phänomen: die Auftriebskraft des Wassers

Warum schwimmt ein tonnen-schweres Ozeanschiff, obwohl Stahl im Wasser sinkt?  Es schwimmt, weil das Durchschnittsgewicht seines Volumens — inklusive Hohlräume — geringer ist als das gleiche Volumen Wasser. 

Dieses Gewicht wird dabei von einer anderen Kraft ausgeglichen: der sogenannten Auftriebskraft. Weil ein Schiff gross und schwer ist, verdrängt es viel Wasser. Dieses Wasser drängt aber naturgemäss sofort an seinen ursprünglichen Platz zurück und drückt das Schiff nach oben. Solange die Auftriebskraft das Gewicht des Schiffes ausgleicht, schwimmt es. Deswegen hat man das Gefühl, dass ein Gegenstand, wenn man ihn im Wasser trägt, leichter ist als auf dem Festland.

Quelle: studienkreis.de
Illustration: Marco von Siebenthal, Müller Medien AG

Durchsichtig, blau oder grün?

Eine kleine Menge Wasser ist farblos, weil die Lichtwellen des Sonnenlichts als «Farbenträger» sich an den Wassermolekülen vorbeischlängeln, in die gleiche Richtung weiterlaufen und kein farbiges Licht ins Auge des Betrachters zurückwerfen. 

Bei tiefem Wasser wie in Flüssen, Seen oder dem Meer wird jedoch der blaue Anteil des Lichts immer mehr zurückgestreut, was dazu führt, dass es für das Auge in Blautönen erscheint. Türkis, blau-grün oder grünliche Töne wie beim Lauenensee entstehen vorwiegend durch Algen, pflanzliche Planktons — winzige Pflanzen oder Lebewesen — oder Bakterien. 

Quellen: mare.de; weltderphysik.de

  4000 Jahre altes Wort

Das Wort Wasser hat seinen Ursprung im althochdeutschen «wazzar» (das Feuchte, Fliessende), das seit dem 8. Jahrhundert gebräuchlich ist. Die indogermanischen hethitischen Bezeichnungen «wodr» und «wedor» sind sogar bereits ab dem 2. Jahrtausend v.Chr. belegt. Verwandte Wörter finden sich auch in anderen Sprachen, so zum Beispiel in «water» im Englischen und Niederländischen. Vom altgriechischen Wort für Wasser «hydor» stammen Fremdwörter ab wie Hydrant, Hydraulik, Hydrometer usw.

Autor: Martin Gurtner-Duperrex; 

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