雪のふしぎ / 六角形で白く冷たく踏むと鳴く雪

１.雪はなぜ白いの？

雪は無数の結晶で出来ていて、その結晶は細かな氷の粒で出来ています。

氷は半透明ですが、空気が入り込むと光が乱反射して白く見えます。

雪も細かな氷で出来ているため、空気を含んで白く見えるのです。

半透明の氷の塊も、砕くと白く見えますね。

ではなぜ白いか？

光の性質として、すべてのいろいろな色の光が交じり合うと白くなるという不思議な性質をもっています。

わたしたちが色を見るのは、光の波長が色によって違うからです。

雪が白く見えるのは、無数の小さい小さい氷の粒に光が当たると、いろいろな波長の光をあちこちに乱反射して、それらが交じり合い白く見えるのです。

（参考文元：みんなの雑学辞典）

２.雪はなぜ冷たいの？

雪をつかむと冷たく感じますね。

雪玉をにぎり続けていると、手のひらや指が痛くなる程です。

ふわりと降る雪の一輪を溶ける前に顕微鏡で見てみると、たくさんの六角形の結晶がみられます。

この結晶のひとつひとつが小さい小さい氷の粒で出来ています。

氷は冷たいですよね。

ではなぜ冷たく感じるのか？

手のひらに雪をのせるとアッという間に溶けてしまいますね。

溶けるためには熱が必要で、その熱は手のひらの熱です。

雪は、手のひらの熱を奪うため雪の当たっている部分が冷たく感じます。

雪の細かい氷が溶けるときに必要な熱を融解熱（ゆうかいねつ）といい、手のひらから融解熱を奪うため雪を冷たく感じるのです。

３.寒い日の雪上を歩くとなぜキュッキュッと音がするの？

外気温が氷点下７、８℃前後になると聞こえるようになります。

氷点下６℃前後でもギュッギュッと鈍い音で鳴り、寒くなるほどキュッキュッと高音で鳴るようです。

雪鳴りと言われています。

私の経験では、ゴム系の靴などのほうが鳴りが良いですね。

なぜキュッキュッと音がするのかは、「鳴き砂」と同じようにその詳細なメカニズムはまだ分かっていないようです。

鳴き砂の音は砂粒の表面摩擦による砂の層の振動ではないかと考えられていますが、雪も氷の粒で出来ていて、より寒いとサラサラとした雪が空気の隙間を持ち、雪の氷の粒同士の表面摩擦でギュッギュッと音が鳴るのではないでしょうか。

４.雪の結晶はなぜ六角形なの？

温度や湿度によって結晶の形が変わりますが、それでも正六角形が基本となります。

水分子は酸素１つと水素２つの化合物です。

この水分子と隣の水分子とが結合し合う水素結合という引き合う力が働きます。

水素結合は立体的に広がりますが、平面方向へ水素結合が成長している場合には，酸素の周りの３つの水素が同じ力で引き合って、結合の角度が１２０度になり六角形の基本形が出来ます。

この正六角形がベースとなって水素結合が成長した雪の結晶が、空から舞い落ちてきます。

雪の結晶の成長過程は、気温と湿度が大きく関係し、気温が－１２℃や-１８℃前後だと六角板になります。

また、－８℃だと針状に、－２０℃以下だと六角柱が出来るなど、さまざまな結晶の形がつくられます。