小学生でもわかる！「雪（ゆき）」

はじめに

冬ふゆのある朝あさ、目めが覚さめてカーテンを開あけたら……窓まどの外そとが一面いちめんの「銀世界ぎんせかい」になっていて、思おもわず声こえが出でたことはありませんか？

実じつは、ふだん私わたしたちが傘かさをさしている冷つめたい雨あめも、もともとは空そらの上うえではぜんぶ「雪ゆき」だったって知しっていましたか？

いつも歩あるいている通学路つうがくろや校庭こうてい、近ちかくの公園こうえんがふわふわの真まっ白しろいじゅうたんを敷しきつめたようになっていて、寒さむさも忘わすれて外そとへ飛とび出だしたくなりますよね。雪合戦ゆきがっせんをしたり、雪ゆきだるまを作つくったり、誰だれも踏ふんでいないきれいな雪ゆきの上うえに足跡あしあとをつけたりするだけでも、胸むねがワクワクしてきます。

でも、ちょっと立たち止どまって考かんがえてみてください。

• 「そもそも、雪ゆきはどうやって空そらから降ふってくるの？」
• 「雨あめや氷こおりの粒つぶと、なにが違ちがうんだろう？」
• 「手てのひらに乗のせてよく見みると、どうしてあんなにきれいな星ほしや花はなの形かたちをしているの？」
• 「水みずや氷こおりは透明とうめいなのに、どうして雪ゆきだけ真まっ白しろに見みえるの？」

実じつは、雪ゆきには目めを見み張はるような自然しぜんの科学かがくがたくさん隠かくされています。

今回こんかいは、知しれば冬ふゆの景色けしきをながめるのが何倍なんばいも面白おもしろくなる「雪ゆきのヒミツ」を、いっしょに解とき明あかしていきましょう！

雪ゆきってそもそも何なに？雨あめや氷こおりと何なにが違ちがうの？

冷つめたい雨あめがシトシト降ふる日ひと、ふわふわと雪ゆきが舞まい散ちる日ひ。どちらも空そらから落おちてくるものは同おなじ「水みず」なのに、どうしてこんなにも姿すがたが違ちがうのでしょうか？

雪ゆきのふるさと、それははるか上空じょうくうにある雲くもの中なかです。

真冬まふゆの空そら高たかくにある雲くもの中なかは、マイナス10度どからマイナス20度どという猛烈もうれつな寒さむさの世界せかいです。その雲くもの中なかにある目めに見みえない水蒸気すいじょうき（気体きたいの水みず）が、空そらをただよう目めに見みえないチリやホコリを芯しん（核かく）にして、水滴すいてきにならずに直接ちょくせつ「小ちいさな氷こおりの粒つぶ」へと変身へんしんします。これを科学用語かがくようごで「昇華しょうか」と呼よびます。

この小ちいさな氷こおりの粒つぶが、まわりの水蒸気すいじょうきをどんどんくっつけて大おおきく成長せいちょうしたものが「雪ゆきの結晶けっしょう」です。

実じつは、私わたしたちが普段ふだん見みている「雨あめ」の多おおくも、空そらの上うえでは雪ゆきとして生うまれています！

地上ちじょうに向むかって落おちてくる途中とちゅうで、気温きおんが温あたたかい（およそ0度ど以上いじょう）と、雪ゆきは途中とちゅうで溶とけて水滴すいてきになり「雨あめ」として地上ちじょうに降ふってきます。一方いっぽう、空そらから地上ちじょう近ちかくまでずっと気温きおんが低ひくいままだと、雪ゆきは一度いちども溶とけることなく、そのままの姿すがたでひらひらと地上ちじょうに届とどくのです。

ちなみに、氷こおりの粒つぶとして降ふってくる「雹ひょう」や「霰あられ」は、積乱雲せきらんうんなどの強つよい上昇気流じょうしょうきりゅうによって雲くもの中なかで何なん度ども吹ふき上あげられ、氷こおりの粒つぶに水滴すいてきが何なん度どもくっついて凍こおりついた、カチカチの固かたい氷こおりの塊かたまりです。ふんわり空気くうきをまとって優やさしく落おちてくる雪ゆきとは、生うまれ方かたがまったく違ちがうのですね。

雪ゆきの結晶けっしょうはなぜ「きれいな六角形ろっかくけい」になるの？

黒くろい手袋てぶくろや濃こい色いろのコートの上うえにふわりと舞まい降おりた雪ゆきを、虫眼鏡むしめがねでじっくり観察かんさつしたことはありますか？

そこには、息いきをのむほど美うつくしい星ほしのような形かたちや、木きの枝えだが広ひろがったような幾何学模様きかがくもようが広ひろがっています。そして驚おどろくべきことに、どんな形かたちの結晶けっしょうであっても、必かなず「6本ほんの枝えだ」や「六角形ろっかくけい」をしています。五角形ごかくけいや八角形はっかくけいの雪ゆきの結晶けっしょうは、自然界しぜんかいには絶対ぜったいに存在そんざいしません。

いったいなぜ、雪ゆきの結晶けっしょうはきれいな六角形ろっかくけいになるのでしょうか？

その秘密ひみつは、水みずを作つくっている目めに見みえないほど極小きょくしょうの粒つぶ「水分子すいぶんし」の結むすびつき方かたにあります。

水分子すいぶんしは、1個この酸素さんそと2個この水素すいそがくっついてできています。この水分子すいぶんしたちが集あつまって凍こおるとき、もっとも安定あんていして手てをつなぐ角度かくどが「約やく120度ど」と決きまっているのです。

120度どの角度かくどで順番じゅんばんに手てをつないでいくと、自然しぜんと蜂はちの巣すやサッカーボールの模様もようのような「きれいな正六角形せいろっかくけいのリング」ができあがります。この六角形ろっかくけいの骨ほね組ぐみが基本きほんとなって、まわりの水蒸気すいじょうきがどんどん手足てあしのようにくっついて枝えだを伸のばしていくため、雪ゆきの結晶けっしょうはかならず六角形ろっかくけいになるのです。

結晶けっしょうが雲くもから地上ちじょうまで落おちてくる数十分すうじゅっぷんの間あいだ、通とおり抜ぬける空気くうきの「温度おんど」や「湿しめり気け（水蒸気すいじょうきの多おおさ）」は刻一刻こくいっこくと変化へんかします。

• マイナス2度前後どぜんご：平たいらな板いたのような六角形ろっかくけいになりやすい
• マイナス5度前後どぜんご：細ほそ長ながい針はりや柱はしらのような形かたちになりやすい
• マイナス15度前後どぜんご：もっとも枝えだ分わかれが発達はったつした、美うつくしい星型ほしがたや樹枝状じゅしじょうになりやすい

落おちてくる途中とちゅうでどんな空気くうきをくぐり抜ぬけてきたかによって、枝えだの伸のび方かたがまったく変かわります。そのため、「世界せかいにひとつとして全まったく同おなじ形かたちの雪ゆきの結晶けっしょうはない」と言いわれているのです。

水みずや氷こおりは透明とうめいなのに、雪ゆきはなぜ「真まっ白しろ」なの？

冷凍庫れいとうこで作つくる氷こおりは透すき通とおっていて、向むこう側がわがすけて見みえますよね。川かわや水道すいどうの水みずも、もちろん透明とうめいです。

それなのに、同おなじ水みずや氷こおりからできている雪ゆきは、見み渡わたすかぎり「まぶしいほどの純白じゅんぱく」に見みえます。手てにとって温あたためると透明とうめいな水みずに戻もどるのに、どうして雪ゆきのかたまりはあんなに真まっ白しろなのでしょうか？

その謎なぞを解とくカギは、太陽たいようの光ひかりと「乱反射らんはんしゃ」という現象げんしょうにあります。

普段ふだん私わたしたちが浴あびている太陽たいようの光ひかりは、無色透明むしょくとうめいのように思おもえますが、実じつは虹にじの七色なないろ（赤あか・橙だいだい・黄き・緑みどり・青あお・藍あい・紫むらさき）すべての光ひかりが均等きんとうに混まざり合あっています。光ひかりには「すべての色いろが均等きんとうに混まざると、人間にんげんの目めには白しろく見みえる」という特別とくべつなルールがあります。

ガラスや大おおきな氷こおりのかたまりのように表面ひょうめんがつるつるして平たいらだと、光ひかりはそのまま通とおり抜ぬける（透過とうかする）ため、透すき通とおって見みえます。

ところが、雪ゆきは非常ひじょうに小ちいさな結晶けっしょうが無数むすうに重かさなり合あっていて、表面ひょうめんも凸凹でこぼこで隙間すきまだらけです。

太陽たいようの光ひかりが雪ゆきに当あたると、無数むすうにある小ちいさな氷こおりの結晶けっしょうの角かどやすき間まで、光ひかりがあらゆる方向ほうこうへバラバラに跳はね返かえされます。これが「乱反射らんはんしゃ」です。赤あかも青あおも緑みどりも、あらゆる色いろの光ひかりが四方八方しほうはっぽうに乱反射らんはんしゃしてぜんぶ混まざり合あい、私わたしたちの目めに一斉いっせいに飛とび込こんでくるため、雪ゆきは真まっ白しろに輝かがやいて見みえるのです。

身みの回まわりを見みてみると、ほかにも同おなじ現象げんしょうがたくさんあります。

たとえば、透明とうめいなガラスのコップも、細こまかく砕くだいて粉末ふんまつにすると真まっ白しろな粉こなに見みえます。海うみで砕くだける「白しろい波なみしぶき」や、手てを洗あらうときの「石せっけんの白しろい泡あわ」も、ひとつひとつの粒つぶや膜まくは透明とうめいなのに、無数むすうの隙間すきまで光ひかりが乱反射らんはんしゃするから白しろく見みえているのです。

雪ゆきは「天然てんねんの羽毛うもうぶとん」！？かまくらが暖あたたかい理由りゆう

手てで雪ゆきをぎゅっとにぎると、手てのひらがジンジン痛いたくなるほど冷つめたいですよね。

ところが、雪国ゆきぐにで作つくられる雪ゆきの部屋へや「かまくら」の中なかに入はいると、外そとの凍こごえるような吹雪ふぶきがウソのように「ポカポカ」と暖あたたかく感かんじられます。昔むかしから雪国ゆきぐにの人々ひとびとは、かまくらの中なかに明あかりを灯ともし、火鉢ひばちでお餅もちを焼やきながら暖だんをとってきました。

冷つめたい雪ゆきで囲かこまれた空間くうかんが、どうしてそんなに暖あたたかいのでしょうか？

その秘密ひみつは、雪ゆきの中なかに隠かくされた「大量たいりょうの空気くうき」にあります。

ふわふわの新雪しんせつ（降ふりたての雪ゆき）の体積たいせきを調しらべると、なんと全体ぜんたいの「90%から95%」が空気くうきです！冷つめたい氷こおりの部分ぶぶんは、ほんの5%から10%しかありません。複雑ふくざつな形かたちをした結晶けっしょう同士どうしがふわっと重かさなり合あうことで、たくさんの空気くうきを中なかに抱かかえ込こんでいるのです。

実じつは「じっとして動うごかない空気くうき」は、あらゆる物質ぶっしつの中なかでもトップクラスに「熱ねつを伝つたえにくい（断熱性だんねつせいが高たかい）」という驚おどろくべき性質せいしつを持もっています。

冬ふゆに着きるダウンジャケットや羽毛うもうぶとんが暖あたたかいのも、鳥とりのふわふわした羽はねの間あいだにたっぷりと空気くうきの層そうを閉とじ込こめているからです。かまくらはまさに、雪ゆきで作つくった巨大きょだいな「天然てんねんのダウンジャケット」なのです。

かまくらの中なかが暖あたたかいのには、3つの決定的けっていてきな理由りゆうがあります。

1. すきま風かぜを完全かんぜんにブロック：分厚ぶあつい雪ゆきの壁かべが、体感温度たいかんおんどを一気いっきに下さげる外そとの冷つめたい強風きょうふうを完全かんぜんにシャットアウトしてくれる！
2. 空気くうきの断熱だんねつパワーで体温たいおんを逃にがさない：雪ゆきの壁かべに含ふくまれる90%以上いじょうの空気くうきが熱ねつの逃にげ道みちをふさぎ、中なかにいる人ひとの体温たいおんで部屋へやがじんわり温あたたまる！
3. 雪ゆきの壁かべが遠赤外線えんせきがいせんを跳はね返かえす：人間にんげんの体からだや火鉢ひばちから出でる熱ねつを雪ゆきの壁かべが内側うちがわに反射はんしゃするため、魔法瓶まほうびんのように熱ねつが保たもたれる！

この「雪ゆきの断熱効果だんねつこうか」は、雪国ゆきぐにで暮くらす生いき物ものたちにとっても大切たいせつな命いのちのシェルターになっています。

外そとの気温きおんがマイナス10度どやマイナス20度どまで下さがる極寒ごっかんの日ひでも、深ふかい雪ゆきの下したの地面じめん近ちかくは、空気くうきのお布団ふとんのおかげで常つねに「0度前後どぜんご」に保たもたれます。雪ゆきの下したでじっと寒さむさをやり過すごす植物しょくぶつの芽めや、冬眠中とうみんちゅうのカエルや昆虫こんちゅうたちは、雪ゆきというあたたかい羽毛うもうぶとんに包つつまれて凍こごえずに冬ふゆを越こしているのです。

まとめ

普段ふだん何気なにげなく見みていた雪ゆきも、科学かがくの目めで見みつめ直なおしてみると、分子ぶんしの形かたちや光ひかりの跳はね返かえり、大自然だいしぜんの断熱だんねつシステムなど、驚おどろくようなヒミツがたくさん詰つまっていましたね。

今年ことしの冬ふゆに雪ゆきが降ふったら、ぜひ冷つめたい雪ゆきを手てのひらや黒くろい服ふくの上うえにそっと乗のせて、虫眼鏡むしめがねで「空そらから届とどいた手紙てがみ」をじっくり観察かんさつしてみてください。世界せかいにひとつしかない、あなただけの奇跡きせきの結晶けっしょうに出で会あえるかもしれませんよ！