雪結晶グローバル分類 CP2 の立体モデル
砲弾・板状結晶(CP2a 角板付砲弾・CP2b 樹枝付砲弾・CP2c 角板付砲弾集合・CP2d 樹枝付砲弾集合)
グローバル分類(菊地ほか 2012;Kikuchi et al. 2013)の【CP2:砲弾・板状結晶(Bullet with plane-type crystal)】は、Magono and Lee(1966)の CP2「砲弾・板状組合せ」に対応する中分類です。新分類では ML の「角板付砲弾」「樹枝付砲弾」に、新たに「角板付砲弾集合」「樹枝付砲弾集合」を加え、角板や樹枝が成長しているのが 1 個の砲弾(単砲弾)なのか、砲弾集合なのかをはっきりさせました。平均的な大きさは 0.5〜1 mm です。
砲弾と砲弾集合。 砲弾(C4b)は、六角柱の一端が角錐状にとがった柱状結晶で、平均 0.5 mm。砲弾集合(C4d、平均 1 mm)は、複数の砲弾がとがった端を中心に向けて放射状に集まったもので、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ています。砲弾の c軸は柱の軸方向なので、角板や樹枝は c軸に垂直な面、つまりとがっていない側の平らな底面に成長します(鼓状結晶 CP1 では角柱の両端に付くのに対し、砲弾では平らな一端だけ)。
できかた。 一般に、まず砲弾や砲弾集合が柱状結晶の成長条件で成長し、落下の途中で板状結晶が成長する温度域に入って、砲弾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、砲弾だけの段階(0)から角板・樹枝が育った状態(100)までを再現します。放射状結晶(P7)は凍結雲粒から直接角板や樹枝が放射状に伸びるのに対し、砲弾集合の型では砲弾を介して先端に角板・樹枝が付く点が違います。
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. CP2a:角板付砲弾Bullet with plate
1 個の砲弾の平らな底面に角板が付いた結晶です。とがった側(角錐)が砲弾集合の中心にあった側で、角板は反対側の底面に c軸に直角に成長します。角板の六角形の向きは砲弾の六角柱の向きと同じ(1 個の単結晶)です。モデルはとがった端を下、角板を上にして置いてあります。
構造のポイント
- 砲弾=六角柱+一端の六角錐。c軸は柱の軸方向。
- 角板は角錐と反対側の平らな底面に、c軸に直角に付く。六角形の向きは砲弾と同じ。
- 「板状部分の成長」を 0 にすると砲弾(C4b)だけになる。
2. CP2b:樹枝付砲弾Bullet with dendrite
1 個の砲弾の平らな底面に樹枝六花型の枝が広がった結晶です。角板付砲弾と同じく、樹枝は砲弾の c軸に直角な面内に成長し、6 本の主枝は砲弾の六角柱の頂点の向きにそろいます。
構造のポイント
- 砲弾は CP2a と同じ。底面に樹枝六花(60° の側枝付き)が成長。
- 主枝の向きは砲弾の六角柱の頂点の向き。
- 「真上から」で樹枝六花の面が、「真横から」で砲弾の形が見える。
3. CP2c:角板付砲弾集合Combination of bullets with plates
砲弾集合(C4d)の各砲弾の底面に角板が付いた結晶です。砲弾はとがった端を中心に向けて放射状に集まっており、それぞれ c軸の向きが違う(多結晶)ので、先端の角板もばらばらの向きを向きます。「c軸を表示」を入れると、各角板が自分の砲弾の c軸に直角になっていることが分かります。モデルは砲弾 5 本の集合です。
構造のポイント
- 5 本の砲弾がとがった端を中心に集めて放射状に並ぶ(砲弾集合)。砲弾ごとに c軸の向きが違う。
- 各砲弾の外側の底面に角板。角板はその砲弾の c軸に直角で、砲弾どうしの角板は同一平面にならない。
- 「分解」で砲弾を中心から離し、さらに角板を砲弾から離して見られる。「板状部分の成長」を 0 にすると砲弾集合(C4d)になる。
4. CP2d:樹枝付砲弾集合Combination of bullets with dendrites
砲弾集合の各砲弾の底面に樹枝六花型の枝が広がった結晶です。各砲弾の c軸が違うため、樹枝の面もそれぞれ別の向きになり、全体は立体的な形になります。角板よりも枝が細く広がるので、砲弾どうしの向きの違いがよく分かります。
構造のポイント
- 砲弾集合は CP2c と同じ。各砲弾の底面に樹枝六花が成長。
- 樹枝の面は砲弾ごとに向きが違う。放射樹枝(P7b)は凍結雲粒から直接樹枝が出るが、こちらは砲弾を介する。
- 「分解」で砲弾と樹枝の対応が見える。
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.(CP2 と C4 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.(CP2a・CP2b)