雪結晶は何種類くらいありますか？

1question
Answerer

121

亀田貴雄

2013 年に発表された最も新しい雪結晶の分類（グローバル分類 1） 2））によると，121 種類に分類されています（図 1-1，

雪表 1-1）。ただし，これには直径が 0.2mm 以下の氷晶が 10 種類，みぞれ とう うひょう

凍結降水，霙，凍雨，雹などの固体降水が 6 種含まれているので，雪結晶に限定すると 105 種類に分類されます。
次にこの 121 種類の特徴を説明しましょう。雪結晶が六角柱状に成長したものは柱状結晶群（記号は C）と呼ばれ，15種類に分類されます。雪結晶が平板的に成長したものは板状結晶群（P）で，29 種類あります。柱状と板状の雪結晶が組み合わされて成長したものは柱状・板状結晶群（CP）と呼ばれ，41 種類です。複数の雪結晶が降ってくる途中で付着・併合した付着・併合結晶群（A）は 3 種類，雪結晶に小さな過冷却水滴が付着し，凍結した雲粒付結晶群（R）は 14 種類，雪結晶に成長する前の氷晶は 10 種類に分類されています。不定形の降雪（多くは積雪表面から風で巻き上げられたものや風雪で雪結晶が破壊されたもの）は不定形群（I）と分類され，3 種類です。
みぞれ

とう う

ひょう

霙，凍雨，雹などは，その他の固体降水群（H）として 6 種類に分類されました。
図 1-2 に実際の雪結晶を示します。図 1-2a は骸晶角柱（C3b）で，柱状結晶群の代表的な雪結晶です。骸晶とは結晶の隅および稜のみが成長して，結晶面の中央部が凹んでいるコップ状の結晶のことです。図 1-2b は樹枝六花（P3b）で板状結晶群をご へい

代表する雪結晶です。図 1-2c は神社で使われている御幣に似た形状の御幣（CP7a），図 1-2d は鳥のかもめに似ている内側
かもめ角板付鴎（CP9a）で，このように変わった形の雪結晶もあり2図 1-1
図 1 - 1 	 ます。

固体降水の分類図（グローバル分類 2）より）

固 体 降 水 の 分 類 図 (グ ロ ー バ ル 分 類2 ) より )．

また，図 1-1 の CP6a から CP9e までの 24 種類の雪結晶は‒25℃以下の低温環境で生成されることが知られており，総称3して低温型雪結晶と呼ばれています。

1 . 雪結晶は何種類くらいありますか？

3表 1-1a

固体降水の分類表（グローバル分類 1）より）

表 1 - 1 a 	  固 体 降 水 の 分 類 表 （ グ ロ ー バ ル 分 類
雪結晶の新しい分類表
雪結晶の新しい分類表
雪結晶の新しい分類表
大分類
大分類

中分類
中分類

しんじょう

１．針状結晶
しんじょう
１．針状結晶1
雪C柱C状柱結状晶結群晶群2．鞘状結晶

3．角柱状結晶
3．角柱状結晶

4．砲弾状結晶
1．角板状結晶
1．角板状結晶
おうぎじょう2．扇状結晶おうぎじょう2．扇状結晶3．樹枝状結晶
3．樹枝状結晶

4．複合板状結晶P

群

4．複合板状結晶

はりそくじょう	 	 しんそくじょう	 	 さや

a．鞘
b．束状鞘
そくじょう	 	 さや
c.	 鞘
集合
b．
束状鞘
c.	 鞘集合a．角柱
b．骸晶角柱a．角柱
c．巻込骸晶角柱
b．骸晶角柱d．細長角柱c．巻込骸晶角柱
e．角柱集合d．細長角柱e．角柱集合
a．角錐
b．砲弾
a．角錐
c．骸晶砲弾b．砲弾
d．砲弾集合c．骸晶砲弾7．放射状結晶8．非対称板状結晶
8．非対称板状結晶

柱状・板状
結
晶
群

b．複雑多重角板

4．交差角板状結晶
1．角板状結晶

a．針
小分類
そくじょう	 	 しんb．束状針a．角板鼓
c.	 針b．
集合
樹枝鼓
そくじょう	 	 さやa．角板付砲弾b．束状鞘
樹枝付砲弾
c.	 鞘b．
集合
c．角板付砲弾集合
a．角柱
d．樹枝付砲弾集合
b．骸晶角柱a．針付六花c．巻込骸晶角柱
b．角柱付六花d．細長角柱c．巻込骸晶付六花
e．角柱集合d．針付角板a．角錐
e．角柱付角板
b．砲弾
f．巻込骸晶付角板
c．骸晶砲弾
a．交差角板
d．砲弾集合b．連鎖交差角板
a．角板
c．放射交差角板
b．厚角板
c．骸晶角板おうぎ	 ろっか

おうぎじょう2．扇状結晶3．樹枝状結晶6．骸晶状結晶	  し	 	  だb．放射樹枝a．非対称板状
b．複雑多重角板
a．非対称板状

3．角柱状結晶

4．砲弾状結晶b．樹枝六花c．羊歯六花	  し	 	  だd．立体樹枝付樹枝
a．放射角板b．放射樹枝a．放射角板

さやじょう

2．鞘状結晶CP	  ほし6．立体状結晶

小分類

c．多重鼓
a．鞘C
柱状
結
晶
群

b．広幅六花a．星六花	  ほしb．樹枝六花a．星六花

f．二十四花a．立体扇付角板
b．立体樹枝付角板
a．立体扇付角板
c．立体扇付樹枝
b．立体樹枝付角板
d．立体樹枝付樹枝
c．立体扇付樹枝7．放射状結晶1．鼓状結晶

おうぎ	 
ろっか
c．
骸晶角板
a．扇六花
おうぎ	 ろっかb．広幅六花a．扇六花

5．分離・多重六花	 	 	 	 状結晶

中分類

しんじょう

１．針状結晶

d．砲弾集合
a．角板
b．厚角板
a．角板
c．骸晶角板b．厚角板

c．羊歯六花a．角板付六花b．扇付六花a．角板付六花c．角板付樹枝b．扇付六花d．扇付樹枝c．角板付樹枝e．枝付角板
d．扇付樹枝f．扇付角板e．枝付角板g．樹枝付角板
f．扇付角板

中分類

よ り ）

はり

大分類

a．針
b．束状針
そくじょう	 	 しんc.	 針集合b．
束状針g．樹枝付角板
a．二花
b．三花
a．二花
c．四花
b．三花
d．十二花
c．四花
e．十八花
d．十二花
f．二十四花e．十八花

6．立体状結晶

4

大分類

c.	 針集合a．鞘
さやじょう

2．鞘状結晶
さやじょう

4．砲弾状結晶

板 P状板
結状
晶結
群晶

小分類
はり
小分類
a．針1 ）

a．扇六花
a．骸晶四角形
b．広幅六花b．多結晶骸晶四角形	  ほしa．星六花c．多重骸晶四角形
b．樹枝六花d．複雑骸晶多角形	  し	 	  だc．羊歯六花4．複合板状結晶

P板状
結晶
群ごへい

7．御幣状結晶5．分離・多重六花	 	 	 	 状結晶	  ほこさき

8．矛先状結晶
6．立体状結晶
かもめ

9．鴎状結晶7．放射状結晶

a．角板付六花
g．多角形骸晶集合
b．扇付六花h．複雑柱面構造
c．角板付樹枝
a．御幣
d．扇付樹枝b．砲弾付御幣
e．枝付角板
c．交差角板付御幣
f．扇付角板
d．角柱御幣g．樹枝付角板
e．対称御幣a．二花つらら ごへい
f．氷柱御幣b．三花	  た じゅう	 りょうけい	 ごへいc．四花g．多重菱形御幣
d．十二花
a．矛先
e．十八花
b．砲弾集合付矛先
f．二十四花c．交差角板付矛先
a．立体扇付角板
d．多重矛先b．立体樹枝付角板
a．内側角板付鴎
c．立体扇付樹枝
d．立体樹枝付樹枝
c．両側角板付鴎
a．放射角板うちがわ	 のこばつき	 かもめd．内側鋸歯付鴎b．放射樹枝そとがわ	 のこばつき	 かもめ

8．非対称板状結晶

e．外側鋸歯付鴎
a．非対称板状
b．複雑多重角板

表 1 - 1 b 	  固 体 降 水 の 分 類 表 （ グ ロ 1）ー バ ル 分 類 1） よ り ）雪結晶の新し雪結晶の新しい分類表
表 1-1bい分類表
固体降水の分類表（グローバル分類 より）
大分類
中分類
大分類 中分類A1.
柱状結晶の併合
しんじょう
結付
針状結晶
晶 着 １．2.
板状結晶の併合
群
併C 合
さやじょう
2．鞘状結晶柱	 うんりゅう状
1．雲粒付結晶結	 	 晶群
3．角柱状結晶R
2．濃密雲粒付結晶雲粒
付
結
あられじょうゆき
4．砲弾状結晶
3．霰状雪
晶
群

小分類
小分類

大分類
大分類

中分類
中分類

はりそくじょう	 	 しんb．束状針c.	 針集合

G初期C結柱晶状群
結晶
群

a．鞘
そくじょう	 	 さやb．束状鞘
a．雲粒付柱状c.	 鞘集合b．雲粒付角板
c．雲粒付六花a．角柱
d. 雲粒付立体
b．骸晶角柱a．濃密雲粒付柱状c．巻込骸晶角柱
b．濃密雲粒付角板
d．細長角柱c．濃密雲粒付六花
e．角柱集合d．濃密雲粒付立体
a．角錐
a．六花霰状雪
b．砲弾
かたまりあられじょうゆき
b．塊霰状雪c．骸晶砲弾c．枝付霰状雪
d．砲弾集合

1.
柱状氷晶
しんじょう
１．針状結晶2. 板状氷晶
さやじょう

2．鞘状結晶3. 多面体氷晶

4. 多結晶氷晶
3．角柱状結晶I
不定形
群

2．雲粒付雪粒
4．砲弾状結晶3．結晶破片H

1. 凍結降水1．角板状結晶

ひょうりゅう1．氷粒
うんりゅうつきゆきつぶ	 	 ろっか	 	 あられ1．角板状結晶
あられ4．霰
おうぎじょう

大分類 2．扇状結晶
中分類

G
初期
結晶
群

1. 柱状氷晶
3．樹枝状結晶2. 板状氷晶ab
3. 多面体氷晶
4．複合板状結晶P
板状
結晶 I
群不a．角板a．六花霰
かたまりあられ
b．厚角板
b．塊霰
c．骸晶角板ぼうすいあられ
c．
紡錘霰
おうぎ	 
ろっか
a．扇六花
小分類
b．広幅六花	  ほしa．角柱氷晶a．星六花
b．扁平角柱氷晶
b．樹枝六花	  し	 	  だa．角板氷晶c．羊歯六花b．非六角板氷晶
c．六花氷晶a．角板付六花b．扇付六花a．十四面体氷晶
c．角板付樹枝b．二十面体氷晶
d．扇付樹枝e．枝付角板
a．角板氷晶集合
f．扇付角板b．複雑交差角板氷晶
g．樹枝付角板
c．不規則氷晶小分類
小分類
はりa．針

固そ	 みぞれ体の2. 霙降他
おうぎじょう3. 凍雨
水 の 2．扇状結晶
ひょう群
4. 雹
3．樹枝状結晶a．角柱氷晶a．針
そくじょう	 	 しんb．扁平角柱氷晶
b．束状針
a．
角板氷晶
c.	 針
集合
b．非六角板氷晶
a．鞘
c．
六花氷晶
そくじょう	 	 さやb．束状鞘a．十四面体氷晶
c.	 鞘集合b．二十面体氷晶
a．角柱
a．角板氷晶集合
b．骸晶角柱b．複雑交差角板氷晶
c．巻込骸晶角柱
c．不規則氷晶
d．細長角柱e．角柱集合a．氷粒
a．角錐
a．雲粒付雪粒
b．砲弾
c．骸晶砲弾
a．結晶破片d．砲弾集合a．凍結雲粒a．角板
b．連鎖凍結雲粒
b．厚角板
c．凍結小雨滴
c．骸晶角板a．霙
おうぎ	 ろっか

a．扇六花a．凍雨
b．広幅六花a．雹
	  ほしa．星六花
b．樹枝六花	  し	 	  だc．羊歯六花c
4．複合板状結晶

P

a．角板付六花b．扇付六花c．角板付樹枝d．扇付樹枝e．枝付角板
f．扇付角板g．樹枝付角板

d板状結1） 2）
ひょうりゅう 1-2
図種々の形状をした雪結晶, 。a 骸晶角柱（C3b），b 樹枝六花（P3b），c 御幣（CP7a），晶
a．二花
a．二花
1．氷粒
a．氷粒群
b．三花（かもめ）
b．三花
d 内側角板付鴎
（CP9a）。拡大率が写真ごとに異なるため，a～ d の大きさはうんりゅうつきゆきつぶ1 ) , 2 ) 。 a : 骸 晶 角 柱 （ C 3 b ）， b :図 定
1 - 25．	  分離・種々の形状をした
雪結晶
c．四花
c．四花
2．雲粒付雪粒
a．雲粒付雪粒
多重六花
5．分離・多重六花
実際の大きさを反映していない	 	 	 	 状結晶形	 	 	 	 状結晶
d．十二花
d．十二花
3．結晶破片a．結晶破片
群
か もe．
め 十八花
e．十八花
C P 9 a ）。
樹 枝 六 花 （ P 3 b ），f．二十四花
ca．:凍結雲粒
御 幣 （ C P 7 a ）， d : 内 側 角 板 付 鴎f．（二十四花Hb．連鎖凍結雲粒
1. 凍結降水a．立体扇付角板
a．立体扇付角板
c．凍結小雨滴拡固
大そ率 が参考文献
写 真 ご1）とに立体樹枝付角板
異 な る の で ，a ～ d の晃，雪結晶の新しい分類表
大 き さ は 実 b．
際の 大 き さb．
立体樹枝付角板	 みぞれ菊地勝弘，亀田貴雄，樋口敬二，山下6．立体状結晶体 の 6．立体状結晶
c．立体扇付樹枝
c．立体扇付樹枝a．霙
2. 霙を作る会メンバー，2012：中緯度と極域での観測に基づいた新し降他
d．立体樹枝付樹枝
d．立体樹枝付樹枝
3. 凍雨を水反の映 して い な いこa．凍雨と に 注－グローバル分類－．雪氷，74
意 。
い雪結晶の分類（3），223-241．
ひょうa．放射角板
a．放射角板群
7．放射状結晶
7．
放射状結晶
a．雹 K., T. Kameda, K. Higuchi, A. Yamashita and Working
4. 雹2）Kikuchi,b．放射樹枝b．放射樹枝4. 多結晶氷晶

8．非対称板状結晶

groupmembers for new classification of snow crystals,
a．非対称板状
a．2013:非対称板状
8．非対称板状結晶
A b．
globalclassification of snow crystals,ice crystals, andsolid
複雑多重角板b．複雑多重角板
precipitation based on observations from middle latitudes topolar regions. Atmospheric Research, 132–133, 460-472.
doi.org/10.1016/ j.atmosres. 2013.06.006.

1 . 雪結晶は何種類くらいありますか？

5

雪の結晶はなぜ六角形なのですか？

1

question
Answerer

221

亀田

貴雄

雪の結晶とは上空の雲の中で，水蒸気が昇華凝結してできた氷の結晶（氷晶）が成長したものです。おおむね 0.2mm 以上

雪のものを雪結晶，0.2mm 未満のものを氷晶といいます。水蒸気，水，氷はそれぞれ気相，液相，固相ですが，すべて水分子（H20）からできています。
図 2-1 に水分子を模式的に示します。ここでは酸素原子と水素原子の位置を点で示しました。それぞれの原子の周囲に存在している電子の確率的な範囲（ファンデルワールス半径）は酸素原子の周囲で 1.4Å（Å はオングストロームで 10-10 メートル），水素原子の周囲で 1.2Å です。図 2-1 ではその範囲を半円で示しています。図 2-2 は氷結晶での水分子の配列を示します。ここでは大きな白丸で酸素原子，小さな黒丸で水素原子を示しています。氷結晶の特徴は酸素原子が六角形を重ねた形（六方晶系）に配列していることです。
上空の雲の中での過冷却水滴から氷晶への形成過程は高さ15.2m の実験装置を使って調べられました 1）。山下（1979）1）によると，初め小さな球形だった過冷却水滴の表面に多数の小さな平面が形成され，その後に六角柱の氷晶が生成されることが報告されました。雪の結晶はこのような小さな六角柱の氷晶が平面的に成長したり，長軸方向に成長して，できています。
2）
Kuroda and Lacmann（1982），黒田（1984）3）は図 2-3 に示すように，小さな六角柱の氷晶の成長速度が平面，長軸の 2つの方向で異なり，その大小関係が温度によって変わるため，雪結晶が平板になったり（板状結晶という），六角柱になったり（角柱結晶という），することを明らかにしました。

6ーーO＋H

図 2-1

1.4A
0.9579A

104.5°

H1.2A＋

図 2-2水分子の形状

氷結晶の構造（ ◯ 酸素

Vc2a基底面側面c軸・水素 ）c～ Vc <12aVbVb
ca軸
b軸

Vcc～ Vc >12aVbVb

図 2-3 氷晶から雪結晶への成長（黒田，19843），一部改変）。Vc はc 軸方向への成長速度，Vb は b 軸方向への成長速度を意味する

したがって，雪の結晶がなぜ六角形を基本として，いろいろな形になるかというと，①雪の結晶を構成する氷結晶が六角形を基本としている②六 角柱の氷結晶の 2 つの面（底面と側面）の成長速度の大小関係が温度によって変化して，結晶形が変わるためであると言えます。
参考文献 1）山下 晃，1979：自由落下中に成長する人工雪の結晶 －凍結微水滴からの成長－．日本結晶成長学会誌，6（3-4）, 41-51.
2）Kuroda, T. and R. Lacmann, 1982: Growth kinetics of ice fromthe vapour phase and its growth forms. J. Crystal Growth,56（1）, 189-205.
3）黒田登志雄，1984： 結晶は生きている －その成長と形の変化のしくみ－．ライブラリ物理の世界，3，サイエンス社，265pp.

2 . 雪の結晶はなぜ六角形なのですか？

7

氷は透明なのに雪が白く見えるのはなぜ？

1question321

康浩 亀田 貴雄
Answerer 原田Answerer

雪結晶は空気中の水蒸気が昇華凝結してできたものであり，小さな氷のかけらです。したがって，雪結晶を顕微鏡で見ると雪図 3-1（a）のように氷と同じように透明に見えます。ところが雪結晶が降り積もった雪になると図 3-1（b）のように白く見えてしまうのはなぜしょうか？

それは，透明なガラスを細かく砕くと白く見えることと同じです。ではその違いを詳しく考えてみましょう。
まず太陽の光が板状の氷に入る場合を考えます。そのとき，
光は図 3-2（a）のように氷の上面でわずかに鏡面反射しますがそのほとんどは屈折して平行なまま吸収されずに氷を透過して直進します。このとき氷を下面から見れば透明なガラスを通して見たのと同じように，太陽が歪まずに見えます。上から氷を見る場合，氷の下面に入って氷を透過した光を見ることになります。そのときの光の進み方は図 3-2（a）の太い矢印の向きを逆にしたものと同じになります。すなわち，上面から氷を見る場合も氷に入った光線は吸収されずに直進するので，氷はガラスのように透明でその下の様子が歪まずに見えます。
次に，太陽の光が雪に入った場合を考えましょう。図 3-2（b）はそのときの様子を描いた図です。光は氷の場合と同様に雪粒子の表面で反射と屈折をします。しかし雪はたくさんの雪粒子が積み重なってできているので，ひとつの雪粒子で反射，屈折した光は別の雪粒子によっても反射と屈折を繰り返し，複雑な経路で雪の中を進み，その一部はふたたび雪の表面からさまざまな方向で出てきます。このような光を「多重散乱した光」と呼びます。雪粒子ひとつひとつは透明なので，このような多重8散乱してもほとんど吸収されることなく，そのままの強さで出てきます。しかし，これらの光線の進む向きや出発点は多重散乱のためにバラバラになっているため，雪から戻ってきた光を見てもすりガラスを見たときと同じようにその下側に何があるのかはわかりません。このように雪に入った可視光線はほとん
ど弱くならず，多重散乱によっていろいろな場所からさまざまな方向で出てくるため，どの方向から見ても波長の違いがなく全体が明るく輝いて見えます。このときに見える光の色は光の三原色を重ねると白く見えるのと同じ原理で白く見えます。

（b）‌摩周湖畔の積雪（撮影：原田康浩）（a）‌扇六花の雪結晶（撮影：藤野丈志）
図 3-1

太陽の光

透明に見える雪の結晶（a）と白く見える雪（b）

鏡面反射した光

太陽の光
太陽の光

多重散乱した光

氷透過した光
（a）

図 3-2

雪（b）

氷と雪での太陽光の進み方の違い :（a）氷の場合，（b）雪の場合

3 . 氷は透明なのに雪が白く見えるのはなぜ？

9