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2020. 12. 島津製作所 雪の結晶(2)（雪が六角形になる訳は？） : 株式会社島津製作所. 11 雪の結晶には、どんな種類があるのでしょうか。 六角形なのはよく知られていますが、五角形や三角形は?どんな風に成長するの?自分でできる観察方法はある? この記事では、そんな雪の結晶にまつわるあれこれや、スマホを使った上手な撮影方法、観察しやすい場所の情報までお伝えします。 ※この記事は2020年12月1日時点での情報です。休業日や営業時間など掲載情報は変更の可能性があります。日々状況が変化しておりますので、事前に各施設・店舗へ最新の情報をお問い合わせください。 記事配信:じゃらんニュース 雪の結晶の種類 雪の結晶は、2012年に発表された研究(※1)によると、 「大分類8種類、中分類39種類、小分類121種類」 に分けられます。 とはいえ分子レベルで見ると、1つとして同じものは存在しないのだとか。 以下、日常の観察でよく見られる、代表的な雪の結晶を見ていきましょう。 樹枝六花(じゅしろっか) (画像提供:スナップマート) 代表的なパターンのひとつ。中心の小さな核から、細長い「枝」が伸びているのでこの名前が付いています。 雲の水蒸気の量が多く、気温が-15℃前後のときに枝がよく伸びます。大きさは直径1~3mmから、大きいものは10mmほどもあります。 角板(かくばん) (画像提供:ピクスタ) 雪の結晶の中でもっともシンプルなタイプ。 この形をベースに、六角形の角の部分に「枝」や「板」が成長することで複雑な形になっていくのですが、成長がとてもゆっくりだと角板のまま降ってきます。 そのため、大きさも小さく、平均0. 1~1mm程度です。 広幅六花(ひろはばろっか) 上述の角板を中心に、角から少し枝が伸びたあと、もう一度枝の先に「板」が発達したタイプ。 水蒸気が少ないか、気温が少し高い(または逆に低い)環境でゆっくり成長するとこうなります。平均0. 5~2mmぐらい。 角板付樹枝(かくばんつきじゅし) いったん樹枝状にグッと成長したあと、枝の先に板が発達したタイプです。 写真のものは、さらに板の先に少し枝が伸び始めたあたりで地上に落ちてきたようです。平均1~3mm、大きいものは10mm。 樹枝付角板(じゅしつきかくばん) 上とは逆に、いったん角板が成長したあと、角の先に枝が伸びたタイプです。 写真のものは、枝の先にふたたび板ができはじめたあたりで地上に落ちてきたようです。環境の激変があったのでしょう。平均1~3mm、大きいものは10mm。 十二花(じゅうにか) (画像提供:写真AC) 手前(左下)のものが十二花です。 角板がまだ小さいうちに空中でくっつき、十二角になります。その後、同じように枝を伸ばしたり板を発達させるので、最初から十二角だったように見えるのです。 同様のパターンで、十八花、二十四花などもあります。6の倍数ですね。 (画像提供:ミキティ山田) ちなみに、2012年に発表された分類は「グローバル分類」と呼ばれています。この図は、大分類8種類と中分類39種類を示したものです。 今までは、昭和20年代や40年代に提唱された分類を使っていたのですが、極域での観察結果なども加えて再構築されたのだとか。 雪の結晶の研究もどんどん進化しているのですね。 雪の結晶にいろいろな種類がある理由 なぜ六角形になる?
用意するもの スマホ(カメラが付いていれば何でもOK) スマホ用マクロレンズ(100円ショップでも買えるよ) 暗めの色の生地(黒・ 紺 こん ・青など。外で冷やしておくといいよ) ものさしや 硬貨 こうか (大きさがわかると研究に役立つ) 撮 と り方 スマホのカメラを最大ズームにして 接写 せっしゃ (レンズを近づけて 撮 と る)。 手ブレしやすいので連写するといいよ。 マクロレンズなしで 撮 と った写真 ピントが合う 距離 きょり は10センチくらい マクロレンズで 撮 と った写真 ピントが合う 距離 きょり は2〜3センチくらい 積もっている雪はつぶれたり 再凍結 さいとうけつ して、もとの 結晶 けっしょう とは形が変わってしまう。上空のようすを知るには 今ふっている雪を 撮 と ること が大事だよ。 「 霜 しも 」や「 露 つゆ 」でも練習できるよ 雪がふらないときは、 「 霜 しも 」 や 「 露 つゆ 」 で 撮影 さつえい の練習をするといいよ。 「 霜 しも 」 は秋から冬にかけて、晴れて風の弱い朝(目安は最低気温2℃以下)に、地面に近いところにある草の葉の表面などに見られるよ。春や夏は同じように 「 朝露 あさつゆ 」 を見つけて 撮 と ってみよう。美しい光景に出会えるよ。 ミクロの世界はこんなに美しい! 霜 しも 凍結水滴 とうけつすいてき 露 つゆ 荒木さんからのメッセージ みんなと同じように、雪の 結晶 けっしょう にも 個性 こせい があり、二つとして同じ 姿 すがた をした子はいないよ。いずれとけて 蒸発 じょうはつ して空にかえってしまうから、出会いは一度きり。身をもって空のようすを伝えてくれる 彼 かれ らの 姿 すがた をこの目で見て、メッセージを受け取ってあげてね。 まとめ 冷たい雲の中で水分子が集まってできた「氷の結晶」が雪の最初の形。 六角柱の氷の結晶が 縦 たて や横に成長して、さまざまな形の雪 結晶 けっしょう になる。 形の 違 ちが いを決めるのは「気温」と「 水蒸気 すいじょうき の量」で、全部で121種類もある。 荒木健太郎 あらきけんたろう 雲研究者 気象庁気象研究所所属。博士(学術)。防災・減災のために、豪雨・豪雪・竜巻などによる気象災害をもたらす雲のしくみ、雲の物理学の研究に取り組んでいる。著書に『雲を愛する技術』(光文社新書)、『世界でいちばん素敵な雲の教室』(三才ブックス)、絵本『せきらんうんのいっしょう』『ろっかのきせつ』(いずれもジャムハウス)などがある。 詳細プロフィール Twitter
一言で言うと、 水の分子は氷になるとき、六角柱(ろっかくちゅう)の形でくっつきやすいからです。 雲の中はとても寒く、水の分子は一つ一つが「過冷却」の状態でばらばらに漂っています(この時はまだ気体)。 これが、エアロゾルなど小さな微粒子などにぶつかったとき、そのショックで瞬時に凍り始め、六角柱の形でくっつきます。一気に個体になるわけです。 この六角柱がベースになり、まわりに水蒸気がどんどんくっついていくことで成長していきます。0. 2mm以上になると「雪結晶」と呼ばれます。 なぜいろんな種類になるの? ベースの小さな六角柱は、落下したり風に吹き上げられたりしつつ、いろんな雲の中を通り抜けて、人生(氷生? )を生きていきます。 そのとき、六角形の「角」に水蒸気がくっついて、枝が伸びたり、板が成長したりします。 枝が伸びるか、板が発達するかは気温と湿度によって決まります。 水蒸気が多く、温度が-15℃前後だと、枝が発達しやすくなります。それより少し温度が低いか、または少し高い状態だと、板が発達しやすくなります。 水蒸気の量が少ないと、成長がゆっくりになり、多くは六角柱そのものが成長します。 六角柱は、-4℃以上で平面方向(平べったい)、-4~-10℃で長軸方向(細長い)、-10~-22℃でまた平面方向、-22℃以下ではまた長軸方向に成長するという法則があります。 つまり、ずっと-22℃以下でただよっていると六角柱がすごく長くなり、柱や針のような形になります。 また、結晶が大きく成長したあと、降ってくる途中で分解したり、一部だけこわれたりすることもあります。角が3つや4つのものがあるのはそのためです。 雪の結晶は肉眼で観察できる?
したがって、空気中で水がこおると、一番最初は六角形になるのです。 まず、雪のつぶが空の上でできます。もちろん、六角形をした氷のつぶです。この六角形の角のところに、空気中の水蒸気(すいじょうき)がくっつきます。どんどんくっついて、こおりついて、そうしてだんだん大きくなっていくのです。 なぜくっつくのが角のところなのかというと、水蒸気は、角やへりのところにくっつきやすい性質があるからのようです。そのために、雪のつぶは、平たく、横に広がっていくわけなのです。そして、わたしたちのいる地上に雪がふってくる