早速ですが、自分の持っている雪の結晶のイメージを描いてみてください。では、答え合わせの前に少しお話をしていきましょう。
皆様は『中谷宇吉郎先生』をご存知でしょうか？
もしかしたら、初めて聞いた人も多いかもしれません。中谷宇吉郎先生は世界で初めて人工雪を作った科学者であり、雪の結晶についての研究をされていた方です。そして、特に有名なフレーズを残されています。
『雪は天から送られてきた手紙である。』
とても素敵な言葉であり、雪の結晶のことを知ればこの意味を理解することができるはずです。これについては、後ほど説明しましょう。
さて、その前に描いた雪の結晶は何角形になりましたか？八角形ですか？それとも五角形？違いますよね。六角形ならその雪の結晶は正しい形だと言えます。
では、なぜ六角形になるのか？今回は雪の結晶についてお話していきたいと思います。
１．雪の結晶は何角形？
雪の結晶は必ず、下のような六角形になります。
それ以外を描いた方は残念ながら不正解です。では、なぜ六角形に決まっているのでしょうか？それは、水分子が雪の結晶をつくる構造に理由があります。
水分子は⇩の様にくの字に折れ曲がった形をしています。
そして、はるか上空で、水分子たちは、ほこりやチリなどを核とし、集まり始めるのです。
このように正四面体構造を形成しながら、水素結合で水分子同士は繋がっていきます。よく見て下さい。⇩６角形ができていますよね。
だから、雪の結晶は平面的には、六角形に成長していくのです。ちなみに枝の部分が外に行くほど短くなるのも特徴の１つとなります。また、この構造の隙間は非常に重要であり、氷が水よりも軽かったり、氷になれば体積が増える理由でもあるのです。
ただ、雪の結晶は全部六角形ですが、雪の結晶は全く同じものはありません。結晶が作られるのははるか上空であり、結晶ができる過程では、私たちが想像もできないくらい多くの物理的な要因が考えられます。そのため、様々な成長をとげるのです。
また、地表に向かい落ちてくるときにも回転しますし、温度や湿度も少しでも違ったりすれば形が変わります。その結果、よく見るとそれぞれは全く違った模様の雪の結晶となるのです。氷の結晶は、自然が作り出す本当に美しい芸術です。
２．雪の結晶の形は温度や湿度によって異なる
雪の結晶が六角形であることには変わりませんが、温度や湿度の違いで、必ずしも私たちが想像するような美しい樹枝状を持つ結晶にはならないのです。むしろ、綺麗な結晶になる温度は十分な湿度とマイナス１５℃前後という条件が無ければ形成されません。
それよりも温度が低いと、六角柱の結晶や樹状をもたない六角板のような結晶になってしまいます。また、温度が高くても同じように六角柱のような結晶であったり、針状の結晶になってしまうのです。
冒頭でお話した中谷宇吉郎先生の言葉を思い出してください。
『雪は天から送られてきた手紙である。』
雪の結晶は温度や湿度によって、その形状は異なるわけです。つまり、雪の結晶を見れば、上空の状態が分かるということ。だから、雪の結晶は天からの上空の状況を教えてくれる手紙と言うわけですね。
また、この温度、湿度、雪の結晶の状態をグラフにまとめたものは中谷ダイヤグラムと呼ばれています。そして、現在も雪の結晶の研究はされており、降雪現象の実態を明らかにしようという試みもされているのです。
現在、首都圏の降雪現象の実態解析のため、気象庁気象研究所の荒木健太郎さんがプロジェクトリーダーを務める雪の結晶をスマートフォンで撮影し、Twitterに#をつけてupするというものも行われています。ぜひ、そちらもチェックしてみて下さい。
https://www.mri-jma.go.jp/Dep/typ/araki/snowcrystals.html
参加型の研究って面白ですよね。
３．さいごに
雪の結晶は本当に綺麗ですよね。その昔、中谷宇吉郎先生が魅了されたのもわかる気がします。ぜひ、雪をみたらじっくりと観察してみてください。
雪質と雪の結晶を調べてみるのも面白いだろうし、降ってきた雪の結晶の状態をみて、空の状況を考えるのも面白いはずです。
また、石川県加賀市には雪の科学館があり、雪の結晶や中谷宇吉郎先生のことを知ることができます。中谷宇吉郎先生は一般の方と科学者を繋ぐ橋渡しのような活動もされてたと言うことで、現代で言うサイエンスコミュニケーターだったわけです。
私もサイエンスコミュニケーターを目指す端くれ。先生の様に大きくなりたいものですね。雪の科学館は、実は私もまだ行ったことが無いのですが、ぜひとも行ってみたい施設であります。
中谷宇吉郎先生のエッセイ集『雪は天からの手紙』⇩
このブログで使用した雪の結晶イラストについて
当ブログで大変お世話になっております、セッジさんのブログ⇩からアイキャッチ画像および雪の結晶イラストをお借り致しました。ブログのイラストをグレードUPしたい時、セッジさんに依頼してみてはいかがでしょうか。
セッジさんの雪の結晶の作り方の記事です⇩
