日記（1.13）雪のこと

1月13日　　　（土曜日）
東京新聞コラムに
「雪は天から送られた手紙である」とは
　中谷宇吉郎博士の名言だが、
　雪の結晶を「優美な象形文字」と呼んだのは、
　雪の研究に６６年の生涯を捧げたウィルソン・ベントレーだ。

▼米国北部に生まれた彼は少年時代に雪の結晶の魅力にとりつかれ、
　独学で撮影方法を編み出した。周囲から変人扱いされ、学会から無視され、
　ようやく初の論文を発表できたのは、
　今から１２０年前、３３歳の時だ。

▼その論文には彼の慧眼（けいがん）を物語る一節がある。
「そのすばらしい精巧なデザインから、
　ひとつひとつの結晶の生いたちと、雲の中を旅してくるあいだに
　受けたさまざまな変化について、多くのことを学びとることができる…
　生涯の歴史が、これ以上に優美な象形文字（ヒエログリフ）で
　書きつづられたものがあったろうか」
（小林禎作著『雪の結晶はなぜ六角形なのか』）


▼そんな「象形文字で書かれた手紙」が、天からどっさり届き続けている。
　交通の足は乱れ、ＪＲ信越線では満員の列車が十五時間も立ち往生した。

▼乗客はイライラうんざりさせられただろうが、
　互いに席を譲り合って疲れを癒やしたと聞けば、
　その座席のほんのりとしたぬくもりが伝わってくるようだ。
▼雪は、結晶の形から「六花」（むつのはな）とも呼ばれるが、
　立ち往生の列車に咲いたのは「むつみあいの花」か。
　雪国では、そういう花が、六花に負けず、咲いているのだろう。
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調べてみたら結構難しい・・・
博士に雪の結晶を見せてもらうと・・・・綺麗な六角形をしていました。
　五角形や八角形は無いそうです。
　なぜ六角形なのか聞いてみました。

　水蒸気を含む空気が上空で冷却され過飽和
（空気へ水が溶ける濃度を超えた状態，温度低下で起こる）になると，
ごく細かいちりなどをしんにしながら水分子は気体から凝結して固化することで
氷のつぶが生まれ ます。
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　水分子が凝集していくときには，水素結合という引き合う力が働くのですが，
　縦方向にも平面方向にも成長していく可能性があります。
　平面方向へ成長していくときには，
　酸素の周りの3つの水素が等価になって結合の角度が120度になり
　六角形の基本構造を作るようです。
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　水素結合って？
　　
　酸素や窒素の孤立電子（普段結合の手にならない電子）と水素が引き合う力です。
　液体の水は低分子なのに沸点が高い理由は水素結合で弱く引き合っているためです。
　また液体の水が氷になるとき体積が膨張するのは水素結合の影響で規則的に並ぶために
　小さな隙間ができるためです。
　ちなみにHPLC（高速液体クロマトグラフ）を用いる分析条件開発や
　トラブルシューティングでは，目的成分と固定相の間の水素結合の
　影響を考慮しないと上手くいきません。
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　温度が－15℃前後で，湿度110以上の条件が*揃うと，
　氷は平面的に成長し，典型的な樹枝状（星状）六角形（六花）の結晶ができます。
　そして落下中に水分子がこの結晶の樹枝に触れてさらに大きな結晶に成長していきます
　（*氷に対する過飽和度）

　なお湿度が同じでも温度が－12℃や-18℃の前後だと六角板になります。
　他にも，－8℃だと針状，－20℃以下だと六角柱ができるなど，
　温度や湿度によって結晶の形が変わります。

　結晶の形と 上空の温度や湿度との関係を 図に表したのは 中谷宇吉郎先生ですが，
　先生の「雪は天から送られた手紙である」という素敵なセリフは
　その”上空の様子が分かる”を指しています。　
　雪の結晶が落下していくときには成長することもあれば，
　途中の空気が温かいと溶けてお手紙が届かないこともあります。


× 五角形は無し
○ 基本は六角形
× 八角形は無し
雪の結晶は基本的には六角形！
　最近の子供達は雪の結晶を五角形や八角形で書いてしまうことが結構あるようです。
　科学的な観察をどんどん見せていきたいですよね。
　なお雪は肉眼では白く見えますが無色透明です。
　特定の可視光を吸収する訳ではなく光の反射で白く見えます。
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