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雪は氷やあられ、雹ひょうとどのように違うのでしょうか

雪は結晶:結晶はできにくい

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雪は氷の結晶です。
筆者は、昔、学生時代に卒業論文で、ある物質のX線による結晶構造解析をしました。
問題は、自分で単結晶を造らなければいけないのですが、その物質自体が世の中にたった4gしか現存しないものでした。
何度やっても結晶ができないのです。
最後の最後、すべて使い切って、これで結晶ができなければ、もう終わり。卒論のテーマを一から考え直さなければならいというとき、溶液の中に、「キラリ」と光る結晶を見つけました。
そのうれしさは格別でした。

結晶には核が必要

結晶になりやすい物質となりにくい物質もありますが、
単に、物質を固体にしたからといって、それでは、結晶にはなりません。
結晶にはその核になるものが必要で、うまく条件がそろわなければ、結晶にはなりません。
雪の結晶が成長していくための最初の部分を氷晶核といいます。

雪の元になる氷晶核

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雪の結晶の中心部分をを電子顕微鏡や電子回折像で調べると、氷晶核の種類を調べることができます。
氷晶核はカオリン鉱物Al2Si2O5(OH)4が多いことがわかりました。
カオリン鉱物とは土壌・粘土質のものです。土が空高く舞い上がって、浮遊していることになります。
無限に降り続くように見える雪が、土の微小な粒を核としているとは驚きです。
2000m、3000mの上空に土が舞い上がっていること。
そして、あれぼど降る雪に含まれるほど多いこと

中国の黄砂が上空に舞い上がって、偏西風にのり、地球を一周するほど、遠くまで運ばれていくことはよく知られています。
また、火山の爆発でも、数千メートルの高さまで噴煙が上がることが目撃されます。いろいろなことで、
土壌を構成する物質や氷晶核になる物質は上空に舞い上がっているのです。
大きなものは時間とともに地上に落ちてきますが、チリのような微細なものは浮遊し、いつまでも上空を漂うことになります。浮遊塵と呼ばれるものです。

雪はそのような核を中心に結晶化した水です。
雹やあられは、結晶ではなく、「無定形」の氷にすぎません。

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