すべての雪の結晶は実際にユニークなのでしょうか?

次回、雪の結晶を舌で捕まえるときは、立ち止まって、長くて困難な雪の結晶の苦境について考えるかもしれません。これらの繊細で複雑な 結晶は、何兆もの結晶とともに地面に落下するまで、何マイルも移動しました。そして、それらはたくさん飛んでいますが、雪で覆われた通りでは、これらの小さなフレークは2つとして同じものはないという言葉があります。本当にすべての雪の結晶が異なるのでしょうか？

短い答えは「はい、すべての雪の結晶は実際には です。」です。非常に似ているものもあるかもしれませんが（特にフレークの発達の初期）、完全に形成された雪の結晶は、たとえわずかな程度であっても、確かに構造的に異なります。

雪の結晶がなぜ独特な形をとるのかを理解するということは、そもそも雪の結晶がどのように形成されるのかを理解することを意味します。すべては地球の表面から始まります。水が海、川、湖から蒸発し、ガス状の水蒸気の形で大気中に上昇し、それが時々雲として見られます。

夏には、それらの雲が空を漂い、日陰を作り、青い地平線を崩します。しかし、冬になると状況は変わります。水蒸気の分子を小さな液滴にし、花粉や塵などの近くの粒子状物質に凝縮させます。これらの小さな氷の結晶は、すぐに成長する雪の結晶の赤ちゃんバージョンです。

結晶は空を漂い、水蒸気の分子と衝突します。蒸気が結晶に接触すると、水蒸気はガスの状態から固体の結晶に直接飛び移り、雪の結晶の元の核を加えます。このプロセスは何度も繰り返され、ほとんど目に見えない結晶から大きなフレークになり、適切な条件が整えば地面に落ちます。

このようなことをすべて知っていても、雪の結晶が降り注ぐ空に同じものは 2 つとしてないということはまだ信じられないかもしれません。次に、たとえ数十億個の単位であったとしても、フレーク製造プロセスによってこれらの小さな結晶がすべてユニークであることが実際にどのように保証されるのかを見てみましょう。

雪の結晶ができる仕組み

非常に最初の氷の結晶が集まって生まれたばかりの雪片のグループになるため、新しい雪片は驚くほど似ていることがよくあります。これは主に、水素原子が酸素と結合して水を作る方法により、氷の結晶が通常六角形（6 面）の格子形状をとるという事実によるものです。

氷の結晶の特定の端はギザギザになっています。これらの不規則で不均一な領域は、六角形のより滑らかで均一な部分よりも多くの水分子を引き寄せます。それぞれの小さな腕からさらに同じものが芽を出し、 に成長します。

雪の結晶の発達が誕生の最初の数秒以内に止まったら、疑わしいほど似た結晶がさらに多くなるでしょう。しかし、雪の結晶はますます多くの結晶を集め続け、明確なパターンで互いに重なって集まります。

これらの結晶のクラスターが雪の結晶のフェスタを続ける中、他のゲストが結晶作りのパーティーを訪れます。それらは環境要因、特に湿度と温度の形で現れます。どちらも、雪の結晶がどんどん大きくなるか、それとも消えていくかに大きな役割を果たします。

氷の結晶の形成と構造にとって温度がいかに重要であるか想像できるでしょう。華氏 27 度から 32 度 (摂氏 -2.8 度から 0 度) の温度では、結晶は板状または になります。これらは典型的な 6 本の腕を持つ雪の結晶ですが、視覚的にあまり興味深いものではありません。

温度を数度下げると、針状の構造が見えるようになります。中空柱はさらに低い温度でも発生します。そして、ひどく寒いときは、星がシダのような腕を生やしているのが見えるでしょう。

湿度が低いと、より平らなフレークが得られる傾向があります。湿度が高いと、エッジやコーナーで結晶がより多く成長することを意味します。本当に極寒の気温でさらに水分を加えると、突然雪の結晶が魅惑的に美しくなることがあります。そこには無数の交差する板と針と空間、天から降ってくる微細な傑作が含まれています。

スノーフレーク宝くじ

雪の結晶の形とサイズは、物理学と気象条件によって決まります。数学により、これらのフレークは固有であると判断されます。

それぞれの雪の結晶が膨大な数の水の分子で構成されていると考えてください。ある推定によると、フレークには 1 京個もの分子が含まれている可能性があります。

このような数字はあまりにも膨大なので、私たちにはまったく理解することさえできません。しかし、計算が成り立つとすれば、これらの数字は、2 つの雪の結晶がこれまで、あるいは今後もまったく同じになる可能性は非常に低いことを意味します。

さらに、雪片の形成には、常に他のあらゆる種類の要因が関与しています。温度と湿度のほんのわずかな変動でも結晶の構造が変化します。塵のような微小な不純物も結晶を変化させます。水の分子が既存の結晶に衝突する角度も重要です。

地球の表面から数マイル上空にある渦巻く大気では、これらすべての変数が絶え間なく変化します。 1 つの小さな空間に存在する条件は、あらゆる方向の数インチとはほんの少し異なり、そのすべてが結晶とそれに続く雪の結晶を無限の方法で変化させます。

雪片がズームして空中を急降下すると、互いに衝突します。枝が折れると新しい枝が形成され、半透明の小さなフレークのそれぞれに独自性が加わります。

つまり、雪の結晶の特別性はほぼ無限にあります。それらは、私たちの周りの世界と宇宙における奇妙で絶え間ない変化の小さくて儚い証拠です。

著者注: すべてのスノーフレークは実際にユニークなものなのでしょうか?

この記事を調べたところ、史上最大の雪の結晶の幅は約15インチだったということを読んで驚きました。もちろん、それらの巨大なフレークが存在したという具体的な証拠はありません。しかし科学者らによると、約6インチの巨大な雪の結晶が地球上で定期的に降っているため、適切な条件があれば雪の結晶がさらに大きくなる可能性があると考えられます。幸運にもバスケットボールとほぼ同じ大きさの雪の結晶を見ることができたら、興奮するか恐怖するかわかりません…しかし、それは間違いなく忘れられない経験になるでしょう。

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