雪結晶グローバル分類 CP1 の立体モデル
鼓状結晶(CP1a 角板鼓・CP1b 樹枝鼓・CP1c 多重鼓)
グローバル分類(菊地ほか 2012;Kikuchi et al. 2013)の『CP:柱状・板状結晶群(Combination of column and plane crystals group)』は、Magono and Lee(1966)の CP「角柱・板状組合せ」と S「側面結晶」を統合した大分類で、その最初の中分類が【CP1:鼓状結晶(Column with plane-type crystals、Capped column でもよい)】です。ML の小分類名「角板付角柱」「樹枝付角柱」では鼓(つづみ)の形が思い浮かばないため、新分類では「CP1a:角板鼓」「CP1b:樹枝鼓」と改め、ML の「段々鼓」は「CP1c:多重鼓」に名称を変えました。大きさは、鼓の胴にあたる角柱の長さや両端の板状結晶の大きさによって変わりますが、平均的な大きさは約 1 mm です。
鼓の形。 胴にあたる六角柱の両端に、皮にあたる角板や樹枝が付いた形です。角板・樹枝は角柱の底面(c軸に垂直な面)に成長するので、角柱の軸に直角で、両端の六角形の向きは角柱と同じ格子にそろいます(1 個の単結晶)。モデルでは胴の角柱を薄紫、両端の板状部分を緑で色分けし、胴を縦に置いてあります。写真では横倒しになって鼓の形に見えることが多いので、「真横から」がその見え方に近くなります。
できかた。 一般に、まず角柱が成長し、落下の途中で板状結晶が成長する温度域に入ったために、角柱の両端の底面に角板や樹枝が成長したものと考えられています。「板状部分の成長」スライダーは、角柱だけの段階(0)から両端に角板・樹枝が育った状態(100)までを再現します。
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、板の厚みなどの寸法比は見やすさのため誇張しています。
1. CP1a:角板鼓Column with plates
六角柱の両端に角板(P1a)が付いた、もっとも基本的な鼓です。ML の CP1a 角板付角柱に相当します。両端の角板は同じ向きの六角形で、大きさは片方が少し大きいことがよくあります。「c軸を表示」を入れると、角柱の軸(c軸)に対して角板が直角に付いていることが分かります。
構造のポイント
- 胴は六角柱。c軸が柱の軸方向。
- 両端の底面に角板が成長。角板は c軸に直角で、六角形の向きは角柱の六角形と同じ。
- 「板状部分の成長」を 0 にすると角柱(C3a)だけになり、100 で角板が広がる。「分解」で角板を胴から離して見られる。
2. CP1b:樹枝鼓Column with dendrites
六角柱の両端に樹枝六花(P3b)型の枝が広がった鼓です。ML の CP1b 樹枝付角柱に相当します。角板鼓と同じく、両端の樹枝は角柱の底面から c軸に直角に成長し、6 本の主枝の向きは角柱の六角形の頂点の向きにそろいます。写真では角柱の両端から樹枝が扇状に広がって見えます。
構造のポイント
- 胴は CP1a と同じ六角柱。
- 両端の底面に、60° の側枝を持つ樹枝六花が成長。主枝の向きは角柱の頂点の向き。
- 「真上から」で樹枝六花の面が、「真横から」で鼓の形が見える。
3. CP1c:多重鼓Column with multiple planes
角柱の両端だけでなく途中にも角板があり、角柱と角板が交互に重なって段々になった鼓です。ML では「段々鼓」と呼ばれていたものを、新分類で「多重鼓」に改称しました。角柱の成長と角板の成長が繰り返されてできたと考えられ、途中の角板は両端のものより小さいことが多くなります。モデルは両端に大きめの角板、途中に 2 枚の小さめの角板を置いたものです。
構造のポイント
- 1 本の角柱に角板が 4 枚(両端 2 枚+途中 2 枚)。すべて c軸に直角で、六角形の向きはそろう。
- 途中の角板は角柱を貫くように付き、角柱と角板が交互に並ぶ段々構造になる。
- 「分解」で角板を軸方向にずらすと、枚数と位置が分かる。
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.(CP1 の定義、表3、図1-2 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.(CP1a〜CP1c)