中心から6本の枝が伸びる、もっともよく知られた雪結晶の形です。 The familiar form in which six branches extend from the center.
まずは全体像
First, the big picture
このページの見方 How to use this page
最初に探究の流れを追い、そのあとで画像カードから詳細ページへ移動すると理解しやすくなります。 Start with the inquiry flow, then use the image cards to move to the detailed pages for videos and closer inspection.
探究の流れ
Inquiry flow
雪結晶の基礎
Snow crystal basics
動画でわかる奥行き
Depth seen in videos
データの解釈
Data interpretation
画像と詳細リンク
Images and detail links
よくある質問
FAQ
雪結晶板に垂直な厚さ方向です。このページでは、この方向の奥行き理解が中心です。 The thickness direction perpendicular to a crystal plate. This page focuses on understanding that depth.
ピント位置を少しずつ変えながら連続撮影する機能です。断面写真を重ねて動画化できます。 A function that shifts focus little by little while taking many images. It allows section-like images to be assembled into a video.
高校理科の探究の流れで読む
Read it as a scientific inquiry
課題の設定からデータの解釈まで From question setting to data interpretation
この構成は、「雪結晶板の厚さ方向の形態がわかる動画教材」,物理教育vol.4.1,(2026)と「北海道で観測された未分類雪結晶の形態多様性」,芸術世界,(2026)の内容を、高校生が追いやすい順番に再編成したものです。 This structure reorganizes the Physics Education paper and the Tokyo Polytechnic University bulletin paper into an order that is easy for high school students to follow.
STEP 1
課題の設定: 雪の結晶は本当に平らなのか Question setting: are snow crystals really flat
教科書や資料集で目にする雪の結晶は、ほとんどが一方向から撮影された平面写真です。しかし、天然雪には、枝が12本に見える12花や、複数の結晶板が重なって1つの6花のように見える組み合わせ六花が存在します。つまり、見た目が6本枝でも、実際には1枚の板とは限りません。
Most snow crystal images in textbooks are flat photographs taken from one direction. However, natural snow includes twelve-branched crystals and combined six-branched crystals in which multiple crystal plates overlap to look like a single six-branched form. In other words, a crystal that looks six-branched is not always a single flat plate.
そこで最初の問いは、「写真だけでは見えない厚さ方向の構造を、どうすれば高校生にもわかりやすく示せるか」です。ここで重要になるのが、結晶板に垂直な方向、すなわち c軸方向の観察です。
So the first question becomes: how can we reveal the thickness direction that a photograph alone does not show, in a way that is understandable even to high school students? The key is to observe the direction perpendicular to the crystal plate: the c-axis direction.
探究の焦点: 「美しい形を見ること」から一歩進んで、「どの層にどの枝があるのか」を考えるのがこの研究の出発点です。
Focus of the inquiry: the starting point is not just admiring beauty, but asking which branches belong to which layer.
STEP 2
情報の収集: 雪の結晶ができるしくみ Information gathering: how snow crystals form
雪結晶は、空気中の水蒸気が氷として成長してできる結晶です。氷の結晶では水分子が六角形の規則的な並びをつくりやすく、そのため雪結晶には近似的な6回対称性が現れやすくなります。まず小さな六角形の角板状結晶ができ、そこから6つの角に沿って枝がのびることで、私たちがよく知る6花が形成されます。
A snow crystal forms when water vapor in the air grows into ice. In ice, water molecules tend to arrange in a hexagonal pattern, so snow crystals often show approximate sixfold symmetry. A small hexagonal plate forms first, and branches then grow from its six corners to create the familiar six-branched crystal.
ただし、雪結晶の形は1種類ではありません。気温や水蒸気量の違いによって、板状、柱状、樹枝状など、さまざまな形が現れます。物理教育論文でも、中谷ダイヤグラムを入口にして「条件が変わると形が変わる」という視点が導入されています。
But snow crystals do not have only one form. Differences in temperature and the amount of water vapor lead to plate-like, column-like, and dendritic forms. The Physics Education paper also introduces the Nakaya diagram as a way to understand that changing conditions produce different shapes.
雪結晶の基本を式で書くと、次のように表せます。 In simple mathematical form, the basics can be written like this.
\[ \mathrm{H_2O(g) \rightarrow H_2O(s)} \]
\[ 360^\circ / 6 = 60^\circ \]
上は水蒸気から氷への成長、下は6本枝の近似的な回転対称性を表しています。 The first expression represents growth from water vapor to ice, and the second expresses the approximate rotational symmetry of six branches.
なぜ六角形なのか Why hexagons appear
氷の分子配列が六角形の規則を生み、その規則が結晶の外側の形に現れます。 The molecular arrangement of ice favors a hexagonal pattern, and that pattern appears in the external form of the crystal.
なぜ形が変わるのか Why the shape changes
雪結晶の成長は温度と水蒸気量に強く依存するため、空の条件が違うと形も変わります。 Snow crystal growth depends strongly on temperature and water vapor, so different atmospheric conditions produce different shapes.
なぜ奥行きも学ぶのか Why depth also matters
雪結晶はすべて立体です。見える枝の数だけでなく、板が何枚あるか、どの方向に重なるかも重要です。 All snow crystals are three-dimensional. It matters not only how many branches are visible, but also how many plates exist and how they overlap.
画像リンク 1: 基本の6花と多層結晶の代表画像 Image link 1: representative image of six-branched and layered crystals
雪結晶の多様性を最初に見るなら、この代表画像が便利です。 This representative image is a good first look at the diversity of snow crystals.
代表画像を開く Open the representative image画像リンク 2: 組み合わせ六花の模式図 Image link 2: schematic of a combined six-branched crystal
どの枝どうしが組み合わさるかを図でつかみたいときに役立ちます。 Useful when you want to see schematically which branches combine with which.
模式図を開く Open the schematic詳細ページへの入口 Entry to the detail page
動画とあわせて学ぶなら、まず雪の結晶トップの詳細ページへ進んでください。 If you want to learn together with the videos, start from the main detailed page.
詳細ページへ Go to the detail pageSTEP 3
仮説の構築: ピントをずらした動画なら奥行きが見えるのではないか Hypothesis: videos made from shifting focus should reveal depth
ここで立てた仮説は明快です。もし雪結晶を上から下へ、少しずつピントをずらしながら連続撮影し、その画像を順番に再生すれば、まるでCTスキャンのように、どの層にどの枝があるかを追跡できるはずです。
The hypothesis is straightforward. If a snow crystal is photographed continuously while the focus is shifted little by little from top to bottom, and those images are played in sequence, then we should be able to trace which branches belong to which layer, almost like a CT scan.
もともと自動フォーカスブラケット機能は、全体にピントが合った深度合成写真をつくるために使われることが多い機能です。しかしこの研究では、あえて断面写真の連続として利用し、奥行き構造を理解するための教材へ転用しました。ここがこの教材開発の独創性の一つです。
Autofocus bracketing is usually used to create focus-stacked images in which the whole subject appears sharp. In this research, however, the technique was deliberately repurposed as a sequence of section-like images to build teaching materials for understanding depth. This repurposing is one of the key original ideas in the teaching-material design.
仮説のポイント: 写真を「完成品」として見るのではなく、前後方向の情報を持つ連続データとして読むことです。
Key point of the hypothesis: do not treat the images as a finished photograph, but as sequential data containing front-to-back information.
STEP 4
観測による検証: 動画で解き明かす立体結晶 Observational testing: layered crystals revealed by video
北海道の旭岳周辺で行われた観測では、雪結晶を多数の断面写真として記録し、それらをつないだ動画教材が作成されました。すると、平面写真では気づきにくかった複数層構造が、動画では連続的に見えるようになりました。これが本研究の最大の魅力です。
Observations around Mt. Asahidake in Hokkaido recorded many section-like images of natural snow crystals, and those images were assembled into video teaching materials. As a result, multi-layer structures that are hard to notice in a flat photograph become visible as continuous depth changes in the videos. This is the strongest appeal of the project.
最大のセールスポイント: 動画を全画面表示すると、結晶板が何枚あるかがわかる Main selling point: full-screen video reveals how many crystal plates exist
各詳細ページでは、動画を全画面表示し、ピントが変わるところで一時停止してみてください。手前、中間、奥という順に層が現れ、枝が重なる関係と重ならない関係の両方を読み取れます。奥行きがわかること自体が、この教材の大きな価値です。 On the detailed pages, try watching the video in full-screen mode and pausing where the focus changes. Front, middle, and back layers emerge in sequence, and you can read both overlapping and non-overlapping branch relationships. Making depth visible is itself the major value of these materials.
1
全画面表示
Go full screen
細かな枝先や中心部の変化を見やすくします。
This makes small branches and the central region easier to inspect.
2
連続再生
Play continuously
手前から奥へピントが移る流れを追います。
Follow the movement of focus from the front layer to the back.
3
一時停止して確認
Pause and inspect
どの層にどの枝が属するかを見分けます。
Identify which branches belong to which layer.
組み合わせ六花 Combined six-branched crystal
6本未満の枝を持つ複数の雪結晶板が c軸方向に重なり、結果として1つの6花のように見える結晶です。2本枝と4本枝、または3本枝と3本枝の組み合わせなどが知られています。多くの場合、主な枝は互いを避けるように配置されます。 This is a crystal that looks like a single six-branched form even though it is made of multiple crystal plates with fewer than six branches each, stacked along the c-axis. Known examples include a 2+4 combination and a 3+3 combination. In many cases, the main branches avoid direct overlap.
組み合わせ六花の詳細へ See the combined six-branched details2重の六花 Double six-branched crystal
手前の層の枝が、奥の層の枝と c軸方向に重なっているタイプです。横から見れば2枚の皿が重なっているような構造で、動画にすると枝どうしの対応関係が読み取りやすくなります。 In this type, branches in the front layer overlap with branches in the back layer along the c-axis. Seen from the side, it is like two plates stacked together. The video makes the branch-to-branch correspondence much clearer.
2重の六花の詳細へ See the double six-branched details12花と3層結晶 Twelve-branched and three-layer crystals
層が3枚以上になると、12本枝に見える大きな結晶や、手前と奥では枝が重なるのに中間層だけ位置がずれる複雑な結晶も現れます。ここでは奥行きの理解が形の理解に直結します。 When three or more layers exist, large crystals that look twelve-branched can appear, as can complex examples in which front and back branches overlap while the middle layer is shifted. Here, understanding depth is directly connected to understanding shape.
12花と3層結晶の詳細へ See twelve-branched and three-layer details
STEP 5
データの解釈: 未分類結晶の見え方が変わった Data interpretation: unclassified crystals now look different
工芸大紀要論文では、北海道で観測された未分類雪結晶として、5花、7花、8花、3角の6花などが詳しく検討されています。重要なのは、「枝の数が変わって見える理由」が1つではないことです。動画やピント位置の解析によって、重なりによるものと、角の変形や裂開によるものを区別できるようになりました。
The Tokyo Polytechnic University bulletin paper examines unclassified snow crystals observed in Hokkaido, including five-, seven-, eight-, and triangular six-branched forms. The important point is that there is not just one reason why the number of visible branches changes. Analysis of depth and focus makes it possible to distinguish overlap-type explanations from angle deformation or splitting.
| 形態 Morphology | 観測と解釈 Observation and interpretation | 高校生が注目したい点 What students should notice |
|---|---|---|
| 5花 | 5花には、1枚の結晶板からできた例と、2枚以上の結晶板が重なった「組み合わせ5花」の両方が見つかりました。つまり「6花の枝が1本欠けた」とだけ考えるのでは不十分です。 Among five-branched crystals, some examples are made from a single plate, while others are combination five-branched crystals formed by overlapping two or more plates. So it is not enough to say that a five-branched form is simply a six-branched crystal missing one branch. | 同じ5花でも形成過程が複数ある点が重要です。動画は、その見分けに役立ちます。 The key point is that even the same five-branched appearance can come from more than one formation process. The video helps distinguish them. |
| 7花 | 7花にも複数のタイプがあります。中心角板の角が変形して枝が2本出た例と、1花と6花が重なった「組み合わせ7花」の例が確認されました。 Seven-branched crystals also show more than one type. Some examples result from deformation of a corner in the central plate, while others are combination seven-branched crystals made by overlap of a one-branched and a six-branched plate. | 枝の本数だけで分類すると、本当の形成過程を見落とすことがあります。 If we classify crystals only by branch count, we may miss their real formation processes. |
| 8花 | 今回の観測例の8花は、上下方向の角が裂開して、それぞれ2本ずつ枝が出たと解釈されました。つまり、この例では重なりよりも角の裂開が重要です。 In the observed eight-branched example, the interpretation is that the upper and lower corners split, producing two branches each. In this case, angle splitting is more important than overlap. | 動画解析の価値は、「何でも重なりと決めつける」のではなく、重なり型と裂開型を区別できる点にあります。 The value of video analysis is not that it makes everything an overlap-type crystal, but that it allows us to distinguish overlap-type structures from splitting-type structures. |
| 3角の6花 | 一見すると「長さの違う2つの3花」が重なったように見えますが、観測では、1花と5花の重なり、あるいは3枚の結晶板の重なりで説明できる例が示されました。 At first glance, triangular six-branched crystals can look like two three-branched crystals of different sizes. But observations showed examples that are better explained as an overlap of a one-branched and a five-branched plate, or even as an overlap of three plates. | 見た目の印象だけでは不十分で、奥行きの情報が解釈を変えることがわかります。 Appearance alone is not enough; depth information changes the interpretation. |
ここが大事: 5花では重なり型が確認され、3角の6花でも重なりが重要でした。一方で、8花の観測例は重なりではなく裂開型でした。つまり、奥行きを見ることは、結晶を正しく分類し直すための科学的手がかりになります。
This is the key point: overlap was confirmed for some five-branched crystals and was also important for triangular six-branched crystals. By contrast, the observed eight-branched example was not an overlap type but a splitting type. So seeing depth becomes scientific evidence for reinterpreting and reclassifying crystals correctly.
授業でどう使えるか
How it can be used in class
高校理科に向いた教材としての価値 Value as material for high school science
大学での教育実践では、動画を見た後に複数層構造を正しく解釈した学生が多数を占めました。高校でも、気象、結晶、観察法、データ解釈をつなぐ教材として使えます。 In the university teaching trial, most students correctly interpreted the multi-layer structure after watching the videos. The material can also work in high school by connecting weather, crystal growth, observation methods, and data interpretation.
物理教育論文では、動画教材を見た後に「六本枝の天然雪結晶の中には、手前と奥に枝が分かれる複数層構造のものがある」と正しく答えた学生が多数でした。これは、写真だけでは難しい c軸方向の理解に、動画が有効であることを示しています。
In the Physics Education paper, many students correctly answered that some natural six-branched crystals have multi-layer structures with branches located in front and back layers. This shows that video is effective for understanding the c-axis direction, which is difficult to grasp from a single photo.
397
回答者
respondents
375
正答
correct
授業の導入 Lesson opening
まず1枚の写真だけを見せ、「この結晶は1枚か、複数枚か」を予想させると、課題意識が高まります。 Start by showing a single photo and asking whether the crystal is one plate or several. This raises curiosity immediately.
観察の場面 Observation stage
動画を再生し、ピントが合う層で止めながら、どの枝がどの層に属するかを班ごとに整理させます。 Play the video and pause when a layer comes into focus, then let students organize which branches belong to which layer.
解釈の場面 Interpretation stage
5花、7花、8花を比べると、「同じ本数の違いでも形成過程は同じではない」と学べます。 Comparing five-, seven-, and eight-branched crystals shows that the same branch-count difference does not imply the same formation process.
見やすくしたリンク集
Clear image and page links
画像と詳細ページへのリンク Links to images and detailed pages
以前見にくかった画像リンクを、サムネイル、説明、ボタンのあるカード型に作り直しました。気になるものから順に見てください。また、特に３D構造の重要でない雪結晶についても分類上必要なもの（3花など）は載せています。 The image links that were previously hard to see have been rebuilt as cards with thumbnails, explanations, and clear buttons. Start with whichever crystal interests you most.
組み合わせ六花、2重の六花、3重の六花、12花 Combined, double, triple, and twelve-branched crystals
このサイトの主題がもっともよくわかる入口です。複数の結晶板が前後に並ぶことで、6花や12花に見える様子を追えます。 This is the best starting point for the main theme of the site. You can follow how multiple crystal plates arranged in depth create the appearance of six- or twelve-branched forms.
2花 Two-branched crystal
Step4の図(c)に対応します A basic example of a crystal with fewer branches, useful for comparing with the ordinary six-branched form.
3花 Three-branched crystal
Step4の図の(f)に対応します。 A useful case for thinking about symmetry and branch-growth directions.
4花 Four-branched crystal
Step4の図(d)に対応します Shows what happens when the crystal departs from ordinary sixfold symmetry.
1花と5花 One-branched and five-branched crystals
5花の中には単一板だけでなく、結晶板の重なりでできた組み合わせ5花があることが重要です。 Important because five-branched crystals include not only single-plate examples but also combination forms created by overlapping plates.
7花 Seven-branched crystal
角の変形型と、1花と6花の重なりによる組み合わせ7花の両方を考えられます。 Includes both angle-deformation examples and combination seven-branched crystals formed by overlap of 1+6.
8花 Eight-branched crystal
今回の観測例では、上下方向の角が裂開して枝が増えたことが読み取れます。 In the observed example, the upper and lower corners split, increasing the number of visible branches.
三回対称性のふしぎ The mystery of threefold symmetry
3角の6花は、1花と5花、または3枚の結晶板の重なりで説明できる例があり、見た目以上に奥行き情報が重要です。 Triangular six-branched crystals can be explained by overlap of 1+5 or even three plates, showing that depth information matters more than the first impression.
検索にも強い要約型Q&A
Search-friendly summary Q&A
よくある質問 Frequently asked questions
雪結晶の基礎と今回の研究のポイントを、短い問いと答えで確認できます。 These short questions and answers summarize both the basics of snow crystals and the key findings of this research.
なぜ雪の結晶は6本の枝を持つことが多いのですか。 Why do snow crystals often have six branches?
氷の分子配列が六角形の規則を生み、6つの角から枝が成長しやすいからです。その結果、近似的な6回対称性が現れます。
Because the molecular arrangement in ice favors a hexagonal pattern, branches tend to grow from six corners, producing approximate sixfold symmetry.
c軸とは何ですか。 What is the c-axis?
雪結晶板に垂直な厚さ方向のことです。このページでは、平面写真では見えにくいその奥行きを動画で理解できるようにしています。
It is the thickness direction perpendicular to the crystal plate. This page uses videos to make that depth visible.
なぜ1枚の写真より動画の方がわかりやすいのですか。 Why is a video easier to understand than a single photo?
ピントが手前から奥へ動くことで、どの層にどの枝があるかを時間の流れで追えるからです。複数層構造を直感的に理解しやすくなります。
Because the moving focus lets you follow which branches belong to which layer over time, making multi-layer structure much easier to grasp intuitively.
5花や8花は単純に「変わった6花」なのですか。 Are five- and eight-branched crystals simply unusual six-branched crystals?
単純ではありません。5花には重なり型もあり、7花には重なり型と角の変形型があります。今回の観測例の8花は、角の裂開による形成と解釈されています。
No. Five-branched crystals can include overlap types, and seven-branched crystals include both overlap and angle-deformation types. In the observed eight-branched example, the interpretation is angle splitting rather than overlap.
このページの根拠
Sources behind this page
もとにした２つの資料 Two source documents
このWebページは、以下の2つの論文の内容を高校生向けに再構成したものです。 This web page reorganizes the content of the two attached PDFs for high school readers.
物理教育vol74.1,8-11(2026): 雪結晶板の厚さ方向の形態がわかる動画教材の開発 Physics Education, vol74.1,1-8,(2026): video materials for the thickness direction of crystal plates
c軸方向の見せ方、組み合わせ六花、2重の六花、3層結晶、そして授業実践の結果が書かれた論文です。 Supports the page's explanation of c-axis visualization, combined and double six-branched crystals, three-layer crystals, and classroom practice.
東京工芸大紀要論文, 印刷中(2026): 北海道において観測された未分類の雪結晶 - 5花、7花等の形態多様性 Tokyo Polytechnic University bulletin paper: Unclassified snow crystals observed in Hokkaido
5花、7花、8花、3角の6花などについて、重なり型と裂開型の違いを含む新しい形態解釈を与えています。 Provides new morphological interpretations of five-, seven-, eight-, and triangular six-branched crystals, including the distinction between overlap and splitting types.