雪結晶グローバル分類 C4 の立体モデル

砲弾状結晶(C4a 角錐・C4b 砲弾・C4c 骸晶砲弾・C4d 砲弾集合)

グローバル分類(菊地ほか 2012;Kikuchi et al. 2013)の『C:柱状結晶群(Column crystal group)』は、Magono and Lee(1966)の N「針状結晶」と C「角柱状結晶」を統合した大分類で、その 4 番目の中分類が【C4:砲弾状結晶(Bullet-type crystal)】です。新分類の C3(角柱状結晶)に準じて「C4a:角錐」「C4b:砲弾」「C4c:骸晶砲弾」「C4d:砲弾集合」の 4 小分類とし、ML の C1・C2 を整理しました(ML の N と C は 2 大分類・4 中分類・19 小分類でしたが、新分類では 1 大分類・4 中分類・15 小分類になっています)。平均的な大きさは、角錐が 0.1 mm、砲弾と骸晶砲弾が 0.5 mm、砲弾集合が 1 mm です。

砲弾の形と c軸。 砲弾は、六角柱の一端が六角錐状にとがった柱状結晶です。c軸は柱の軸方向で、とがった角錐側が成長を始めた側、反対側の平らな底面(c軸に垂直な面)が成長の先端です。砲弾集合では、多結晶に凍結した雲粒の結晶粒それぞれから砲弾が伸びるため、角錐の先端が中心に集まって放射状になります。

4 型の関係。 角錐は角柱部分がほとんどない砲弾の先端部だけの小さな結晶、砲弾は角錐に角柱が続いたもの、骸晶砲弾は底面側が中心へ向かってくぼんだ中空の砲弾(ML の中空砲弾)、砲弾集合は砲弾が放射状に集まったものです。各モデルのスライダーで角錐→砲弾→骸晶砲弾の連続的な変化をたどれます。

画面をドラッグすると回転、ホイール(スマートフォンではピンチ)で拡大縮小できます。各モデルは論文の記載と代表写真をもとにした模式図で、寸法比は見やすさのため誇張しています。

1. C4a:角錐Pyramid

六角錐の形をした小さな柱状結晶で、砲弾状結晶の中でもっとも小さく(平均 0.1 mm)、砲弾の先端部だけからなるものと考えられます。ML の C1a 角錐に対応します。モデルはとがった先端を下にした六角錐で、上の六角形が底面(c軸に垂直な面)です。「角柱部分の長さ」スライダーで底面側に角柱を伸ばしていくと砲弾(C4b)になります。

角錐部分 角柱部分 c軸
構造のポイント
  • 六角錐。先端がとがり、反対側は六角形の底面。c軸は錐の軸方向。
  • 砲弾の角錐部分に相当し、角柱部分がほとんどない。
  • 「角柱部分の長さ」を伸ばすと砲弾(C4b)へ連続的に変わる。

2. C4b:砲弾Bullet

六角柱の一端が六角錐状にとがった、中身の詰まった柱状結晶です。ML の C1c 砲弾に対応します。角錐側が成長を始めた側で、反対側の平らな底面が成長の先端です。「角錐の高さ」スライダーを 0 にすると先端が平らになり、ふつうの角柱(C3a)と同じ形になります。

角柱部分 角錐部分 c軸
構造のポイント
  • 六角柱+一端の六角錐。六角柱と六角錐の六角形は同じ向き(1 個の単結晶)。
  • c軸は柱の軸方向。平らな底面は c軸に垂直で、ここに角板や樹枝が付くと CP2(砲弾・板状結晶)になる。
  • 「角錐の高さ」0 ≒ 角柱(C3a)。

3. C4c:骸晶砲弾Skeletal bullet

骸晶構造をもつ砲弾です。外形は砲弾のままで、底面側が結晶の中心に向かって六角形にくぼみ、中空の砲弾(ML の C1d 中空砲弾)になっています。稜と柱面は伸びるのに底面の成長が取り残されるためで、くぼみは内側へ向かって段になって狭まります。「骸晶化」スライダーを 0 にすると中身の詰まった砲弾(C4b)、上げるほどくぼみが深くなります。

角柱部分(底面側がくぼむ) 角錐部分 c軸
構造のポイント
  • 外形は砲弾。底面から内側へ六角形のくぼみが段になって続き、中心(角錐側)へ向かって狭まる。
  • 「真上から」でくぼみの六角形の段が、「斜めから」で中空の様子が見える。
  • 「骸晶化」0 ≒ 砲弾(C4b)、100 ≒ 角錐の近くまでくぼんだ骸晶砲弾。

4. C4d:砲弾集合Combination of bullets(bullet rosettes)

複数の砲弾が、角錐の先端を中心に向けて放射状に集まった結晶です。ML の C2a 砲弾集合に対応し、英語では bullet rosette と呼ばれます。中心で多結晶に凍結した雲粒の結晶粒それぞれから砲弾が伸びたと考えられ、砲弾ごとに c軸の向きが違います。モデルは砲弾 5 本の集合で、「分解」で砲弾を中心から離せます。

砲弾の角柱部分 角錐部分(中心側) 各砲弾の c軸
構造のポイント
  • 5 本の砲弾が先端(角錐)を中心に集めて放射状に並ぶ。砲弾ごとに c軸の向きが違う(多結晶)。
  • 各砲弾の外側の端は平らな底面。ここに角板や樹枝が付くと角板付砲弾集合・樹枝付砲弾集合(CP2c・CP2d)になる。
  • 「分解」で砲弾を中心から離し、「c軸を表示」で向きのばらつきを確認できる。

参考文献

  • 菊地勝弘・亀田貴雄・樋口敬二・山下晃・雪結晶の新しい分類表を作る会メンバー(2012):中緯度と極域での観測に基づいた新しい雪結晶の分類―グローバル分類―.雪氷,74(3),223–241.(C 群と C4 の定義、表3、図1-1 の代表写真)
  • Kikuchi, K., Kameda, T., Higuchi, K., Yamashita, A. and Working group members for new classification of snow crystals (2013): A global classification of snow crystals, ice crystals, and solid precipitation based on observations from middle latitudes and polar regions. Atmospheric Research, 132–133, 460–472.
  • Magono, C. and Lee, C. W. (1966): Meteorological classification of natural snow crystals. J. Fac. Sci., Hokkaido Univ., Ser. VII, 2, 321–335.(C1a・C1c・C1d・C2a)