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雪と氷の違い


 多くの地域の方にはまだ少し早い話題かもしれませんが、雪シリーズをそろそろ良いかなと思い投稿します。

 実は下書きは8月初めのクソ暑いさ中に書き終えていたのですが、この時期まで待っていました。今考えると、猛暑だったので暑いときに寒い話の方が、涼しくて良かったかもしれません。


 前置きはこれくらいにして、本題です。

 雪と氷がどちらも水(H2O)の個体の状態であるというのは良いと思いますが、その違いとはいったい何なのでしょう?

 感覚的には結晶のでき方の違いかな?と思いますが、説明してみろと言われると困っちゃうので、調べます。


 参考サイトは例によってウィキペディアで、雪 Wikipedia氷 Wikipediaから引用しています。


 まず先に確認しておくと、私たちが普段呼んでいる雪も氷も、広義にはどちらも「氷」であるようです。

 氷 Wikipediaでは「自然界の氷」という項目中に「雪」が含まれていますし、雪 Wikipediaには「雪(ゆき)とは、空から落ちてきた水の結晶(氷の結晶というのも同じ)」とあります。

 ですから、今日問題にしているのは、雪と狭義の氷(普段使う意味)との違いということになります。


 「雪の成因」というところで、雪のでき方を確認すると、

(1) 水蒸気を含んでいる雲が、上空の気温が低いときに、氷の結晶(氷晶)が発生。氷晶は、主に気体の水蒸気が昇華して直接固体になることでできる。

(2) 微細な氷晶の周囲にある水滴が蒸発して氷晶の表面に昇華することで、氷晶が成長し雪片になる。

(3) やがて浮遊する雲を支えている上昇気流を上回るほど重くなり、落下する。(途中で雪片同士がぶつかり合い、更に大きくなる場合もある)

(4) 落下中に融けずに地上まで落ちると、雪となる。(途中で融けると雨。冷たい雨)


 ここでのポイントは(1)、(2)を見てわかるように、

気体(水蒸気) → 固体(雪)

 というように液体(水)の段階を経ずに直接固体になっていることです。これは(1)でも出てきましたが、昇華と呼びます。


 じゃあ、私たちが普段氷と呼ぶものはというと、でき方を考えれば当然、

液体(水) → 固体(氷)

 となっていますので、これが雪と氷の違いであるようです。ちなみにこれは凝固と呼びます。


 あと、サイトによっては、

「雪は結晶化しているが、氷は結晶化していない」

 と説明されているようですが、氷 Wikipediaで「無色透明で六方晶系の結晶を持つ」「圧力を変えることで相変化を起こし、結晶構造や物理的性質に差がある、さまざまな高圧相氷になることが知られている」などと書かれているので、ちょっと違うのではないかと思います。


 探したら長岡技科大 雪氷工学研究室で冷凍庫で凍らせた氷の偏向写真と言われるものが見れ、そこには「沢山の結晶が見えるでしょう」とあります。(どれを指しているのか、私はよくわかんなかったんですが)

 ということで、氷は雪の結晶のような結晶構造をしていないというだけで、結晶化していないとは言わないと思います。(多分氷の結晶の方が大きいんだと思います)

 ちなみにこのページを読んでいると、ゆっくり凍らせると、結晶の大きさは大きく、数は少なくなるとありました。


 それから「人工雪」はものによって違うようです。

 気象レベルでの人工降雪や1936年に北海道大学で中谷宇吉郎さんが雪の結晶を世界初の人工的に作成したものは、昇華させているので同じ構造のようですが、スキー場などの人工降雪機で作ったものは小さな氷の粒を撒布したもので、「雪」とはちょっと離れたもののようです。

 あと、ここのWikipediaの説明では「この人工雪は氷の結晶ではない」とまた書かれていて、気になってもう少し調べました。


 すると、固体は結晶と、規則正しい構造をもたないアモルファス(非晶質)と分けられるみたいな感じでしたので、基本どっちかなんだと思います。(後から「第三の固体物質ともいうべき状態」なる準結晶というのも見つけました)

 で、水には非晶質氷というのもあったのですが特殊なものですので、人工降雪機のは普通の氷なんじゃないかなぁと思います。つまり、Wikipediaが一部間違っているんじゃないかと。


 ややこしくて、頭が痛くなってきましたよ。


 一応無理やり整理すると、私はこんな風に理解しました。


広義の氷=水の固体……結晶化したものと、非晶質のものがある。

 氷(水)の結晶……凝固してできたもの、昇華してできたものなどがある。

  凝固してできたもの……狭義の氷、人工降雪機による人工降雪などがある。

  昇華してできたもの……天然の雪、気象レベルでの人工降雪、中谷さんの人工降雪などがある。


 とは言え、ちょっと自信がありませんので、詳しい方は間違いを指摘してくださると助かります。


 雪と氷はこれでおしまいにして、次にこれを調べていて出てきた雪とみぞれの違いの話に移ります。


 関連
  ■雪とみぞれの違い
  ■雪と霜の違い
  ■その他の科学について書いた記事
  ■貝殻を耳に当てたときに聞こえる音の正体は?

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