雪が降るとき、ふわふわと舞い降りる白い結晶を見て「どうして雪は降るの？」と不思議に思ったことはないですか？
雪の結晶にはさまざまな形があり、どれも自然の中でしか見られない美しいものです。
今回は、雪がどうして降るのか、雪の結晶がどんな形をしているのか、そしてその種類について、わかりやすく解説します。
雪の不思議を知って、次に雪が降ったときにもっと楽しんでみましょう！
雪が降る理由とは？雪の結晶ができる仕組み
雪が降るには、いくつかの大事な条件があります。まず、空気の温度が0度（0℃）以下に冷たいことと、空気の中に十分な水蒸気があることです。これらの条件が揃ったとき、雪の結晶ができ始め、空から降ってきます。
空気が冷たいと雪の結晶ができる
雪は、冷たい空気に触れた水蒸気が氷の結晶に変わることから始まります。水蒸気という見えない水が、冷たい空気に触れると氷の粒に変わり、その粒がどんどん大きくなって雪の結晶ができるのです。
湿度が高いと雪が降りやすくなる
また、湿度が高いと、空気中の水蒸気が雪の結晶に変わりやすくなります。湿度が十分にあることで、きれいな雪の結晶が作られるので、雪が降るときには湿度も大事なポイントです。
雪が雨に変わる？逆に雨が雪に変わる？
雪が降るとき、気温や空気の状態が変わることで、雪が雨に変わったり、雨が雪に変わったりすることがあります。これらの現象について、詳しく説明します。
雪が雨に変わる理由
雪が降るときに、途中で気温が上がると、雪の結晶が溶けて水滴に変わります。
これを「雪が雨に変わる」と言います。
特に、温かい空気が入り込むと、雪が雨に変わりやすくなります。
雨が雪に変わる理由
逆に、雨が雪に変わることもあります。
雨が降っているとき、空気が冷たくなると、雨の水滴が凍って雪になって降ってくるんです。
この現象は、特に冬に見られることがあります。
雪の結晶はどんな形？種類を詳しく紹介
雪の結晶は、すべて六角形（ろっかくけい）を基本にしており、温度や湿度によって様々な形ができます。
大きく分類すると、板状結晶、柱状結晶、針状結晶、星形結晶、霰結晶の5つのカテゴリに分けられます。
では、具体的にどんな形の雪の結晶があるのでしょうか？
1. 板状結晶（ばんじょうけっしょう）
形
- 平らで薄い六角形。
- ほとんどが平面に近い形。
特徴
- 結晶が成長する方向により、均等に広がり、六角形の板状になります。
- 典型的な雪の結晶のイメージに近い形で、主に寒冷で乾燥した条件で見られる。
代表的な形
- 単純な板状結晶: 六角形の平たい板。枝分かれせずシンプルな形。
- 十字形板状結晶: 角が十字形に分かれた板。分岐が増えることがあります。
- 複雑な板状結晶: 分岐が多く、複雑な形になることがあります。
2. 柱状結晶（ちゅうじょうけっしょう）
形
- 長くて細い柱のような形。
- 六角形の断面を持つ。
特徴
- 六角形の断面を持ち、縦に伸びた長い柱状の形を取ります。
- 高湿度や特定の温度条件下で成長することが多いです。
代表的な形
- 単純な柱状結晶: 細長くて直線的な柱。六角形の断面を持ち、均一に成長する。
- 六角柱: 六角形の断面を持つ長い柱。非常に直線的で安定した形。
- 双晶柱: 二つの柱が合わさった形。結晶の成長途中で、環境の変化により現れる。
3. 針状結晶（しんじょうけっしょう）
形
- 細長く、針のような形。
- 長さに対して非常に細い。
特徴
- 非常に細く、鋭い形をしており、細長い針のように見えます。
- 湿度が低い環境や非常に冷たい環境で見られることが多いです。
代表的な形
- 単純な針状結晶: 細長く、一方向に伸びる針のような結晶。
- 束状針状結晶: 針のような結晶が集まり、束を成す形。密に集まることが特徴的です。
4. 星形結晶（ほしがたけっしょう）
雪の結晶でよく描かれる形はこれに分類されます。
形
- 六角形を中心に放射状に広がる枝。
- 6つの枝が均等に広がり、星のように見える。
特徴
- 放射状に広がる枝分かれが特徴。結晶の成長過程で放射線状に広がる形状になります。
- 気温や湿度が安定している環境で形成されやすい。
代表的な形
- 単純な星形結晶: 六角形から放射状に6本の枝が伸び、シンプルな星型を形成。
- 複雑な星形結晶: さらに枝が分かれ、複雑で細かい星型の結晶が形成される。
- 蝶形結晶: 星形の枝分かれが蝶の羽のように見えることもあります。
5. 霰結晶（あられけっしょう）
形
- 外側に霜が付いたような、霧状や白いふわふわした結晶。
特徴
- 雪の結晶が成長過程で氷の層をまとった形です。
- 霰結晶は、再び氷粒を取り込んで成長し、内部に他の氷粒を包み込むことが特徴です。
代表的な形
- 霰（あられ）: 雪の結晶が氷粒を取り込み、霰のような大きな氷の塊になります。サイズは小さな結晶から大きな塊までさまざま。
- 霰結晶: 雪の結晶が外側に氷の層をまとったもの。外側が白く、ふわふわした見た目になります。
なぜ雪の結晶は色んな形がるの？
雪の結晶の形が異なる理由は、主に温度と湿度（空気中の水蒸気の量）によって決まります。
これらの環境条件が雪の結晶の成長に大きな影響を与え、同じ場所で降る雪でも、それぞれの結晶が微妙に違う形をしています。
1. 温度の影響
温度は雪の結晶の形を決定する重要な要素です。雪の結晶は、冷たい空気の中で水蒸気が凍ってできるものです。温度が異なると、結晶の成長の仕方が変わります。
- 低い温度（-10℃～-20℃）：この温度帯では、雪の結晶は針状や板状、枝状の形が多くなります。氷の結晶が直線的に成長するため、細長い形や枝のように広がる形が見られます。
- 少し高めの温度（-1℃～-10℃）：この温度帯では、雪の結晶は枝状に広がることが多くなります。結晶が成長する過程で、氷の分子が均等に配置されて、複雑な形が作られます。
- 非常に低い温度（-20℃以下）：非常に冷たい空気では、結晶が細かくて繊細な形になりやすいです。
2. 湿度（空気中の水蒸気量）の影響
湿度は、雪の結晶がどれだけ成長するかに影響します。
湿度が高いと、雪の結晶は急速に成長し、複雑な形を作りやすくなります。
- 高い湿度：湿度が高いと、氷の結晶が素早く成長し、複雑で多枝の形になることが多くなります。例えば、六角形の結晶の枝がたくさん広がったり、星のような形になることがあります。
- 低い湿度：湿度が低いと、結晶はゆっくり成長し、シンプルな板状や針状の形になりやすいです。湿度が足りないと、結晶がしっかりと成長せず、小さくて単純な形にとどまることが多いです。
3. 結晶の成長過程での環境変化
雪の結晶は、空気の中を降りながら成長します。その途中で温度や湿度が変わることがあります。これにより、結晶の形が途中で変化することもあります。
例えば、最初は冷たい空気の中で針状の結晶が成長していても、途中で湿度が高い空気に入ると、結晶の形が枝状や星形に変わることがあります。結晶が空気中を降りる途中での環境の変化が、最終的な形に影響を与えるのです。
4. 氷の分子の並び方
雪の結晶の形は、氷の分子の並び方にも関係しています。
水分子は、六角形のパターンで結びついて氷の結晶を作るため、どんな結晶も基本的に六角形の形になります。
しかし、温度や湿度、さらには結晶が成長する環境によって、その六角形がどのように枝を伸ばしていくかが変わり、最終的に様々な形になります。
雪の結晶にはない形ってあるの？
雪の結晶はとても美しく、さまざまな形が存在しますが、実は自然界ではできない形もあります。
ここでは、雪の結晶には存在しない形を紹介して、雪の結晶の特徴をさらに深く理解してみましょう。
雪の結晶に「四角い形」は存在しない！
雪の結晶の基本的な形は六角形です。これは、水の分子が六つの角を持つ構造をしているため、雪の結晶が六角形になるからです。
なので雪の結晶には四角い形のものは存在しません。自然界で見られる雪の結晶は必ず六角形で、各角に枝のような部分が伸びていきます。
完璧な「丸い形」はできない！
雪の結晶は、氷の結晶が成長していく過程で、周りの水蒸気を取り込みながらその形を作ります。
このため、雪の結晶はどれも少しずつ異なる形をしており、完璧に丸い形をした雪の結晶は存在しません。もちろん、雪の結晶の中には、丸く見える部分もあるかもしれませんが、実際にはどんな形も微細な枝や角を持っているんです。
雪の結晶には「直線的な形」は少ない
雪の結晶は、成長する過程で水蒸気が凍り、周りとくっつきながら形を作ります。
この過程で、結晶の形は自然に曲線的になります。つまり、雪の結晶には直線的な部分が少なく、全体的に曲線を描くような形が多くなります。直線的な形の結晶は非常に珍しく、自然界ではほとんど見ることはありません。
雪の結晶を観察しよう！雪をもっと楽しむ方法
雪の結晶をもっと詳しく観察したいなら、いくつかの方法を試してみよう！
黒い紙を使う
雪の結晶はとても小さいので、白い雪の上では見えにくいことがあります。黒い紙を使うと、雪の結晶がはっきりと見やすくなります。紙の上に降った雪を集めて観察してみよう！
ルーペや顕微鏡を使う
雪の結晶はとても細かいため、ルーペや顕微鏡を使うとより詳しく見ることができます。これで雪の結晶の複雑な形や細かい模様を見ることができるよ！
外で直接観察してみよう
雪が降ったとき、寒い空気の中で直接雪を観察してみよう。外に出て雪が降っているときに、手に取った雪をじっくり見てみると、きれいな結晶が見られることが多いよ。
まとめ
雪は冷たい空気と湿度が高いときに、水蒸気が氷の結晶として降ってきます。
雪の結晶にはいろいろな形があり、その形は温度や湿度によって変わります。
次に雪が降ったときは、雪の結晶がどんな形をしているか、じっくり観察してみよう。
きっと、雪がもっと魅力的に感じられるはずです！
