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ここにあるのは、だれかが実際に調べ、考え、作ってきたことを集めたメモです。気になったら、ページの下の「参考にした情報源」から、もとの本や記事、それを生み出した人たちに、直接ふれてみてください。このメモには書ききれないおもしろさが、そこにあります。

あられは どうやって できるの? つぶれる ものと、つぶれない ものが あるのは なぜ?

同じあられなのに、指でつぶれるものとつぶれにくいものがあるのは、なぜ?

つぶれやすいあられと、つぶれにくいあられは何がちがう? ── 雪あられと氷あられ

分野:自然

ふゆの そらから ぱらぱらと おちて くる 白い つぶ、あられ。ゆびで おして みると、すぐ つぶれる あられと、つぶれにくい あられが あります。

どちらも、くもの 中の 水の つぶが こおって できたのに、なぜ ちがうのでしょう。この ページでは、あられの できかたと、2しゅるいに わかれる わけが わかります。

冬の空から降ってくる白い粒、あられ。指で押すとすぐにつぶれるものと、つぶれにくいものがあります[2]。どちらも雲の中の水の粒が凍りついてできるのに、なぜ違いが出るのでしょうか。

この記事を読むと、あられが雪の結晶から育つ道すじ、何百個もの凍った雲粒が空気のすき間をはさんで集まった内部のようす、凍り方の違いによる2種類のできかた、そして冬の日本海側でよく降る理由が分かります。

冬の降水に混じる、ぱらぱらと音を立てて落ちる白い粒は、あられである。指で押すと、すぐにつぶれるものと、簡単にはつぶれないものがあり、気象庁はこれを雪あられと氷あられに分けている[2]。

どちらも、雪の結晶に雲の水滴が凍りついてできるとされる。では、同じ材料から、なぜ硬さの違う2種類ができるのか。このメモを読むと、あられが育つ道すじ、電子顕微鏡で見える内部、凍り方による2種類のできかた、冬の日本海側で多い理由が分かる。

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1. 手に おちた あられは、つぶれる? はずむ?

1. 手のひらに落ちたあられは、つぶれるか、はずむか

1. 降ってきたあられを指で押すと、2通りに分かれる

ふゆの ある 日、とつぜん 音を たてて、白い つぶが ふって きます。あられです。

手に うけて、ゆびで そっと おして みると、ふしぎな ことに 気づきます。白くて、すぐ つぶれやすい あられが あります。もう ひとつは、すこし すきとおって いて、かんたんには つぶれません[2]。

大きさは どちらも、2〜5ミリくらい。ビーズの ような 大きさです。つぶれやすい ほうを「雪あられ」、かたい ほうを「氷あられ」と よびます。

どうして、にた つぶなのに かたさが ちがうの でしょう。まず、あられが なにで できて いるのかを 見て みましょう。

白いものと、半透明のもの

冬の雪やみぞれに混じって、ぱらぱらと音を立てて落ちてくる粒があります。あられです。拾って観察すると、2つのタイプに気づきます。

気象庁のキッズ向けの解説では、雪あられは白くて不透明で、固い地面に当たるとはずんで割れることもあり、簡単につぶれるとされています。氷あられは半透明で、簡単にはつぶれません。大きさはどちらも直径2〜5mmほどです[2]。

気象庁の予報用語では、直径5mm未満の氷の粒をあられ、積乱雲から降る5mm以上の氷のかたまりをひょうと呼びます。予報の文章では、雪あられは雪に、氷あられは雨に含めます[6]。この記事は、5mm未満の「あられ」自身のできかたに絞ります。

では、あられは雲の中で、何がどう集まって粒になるのでしょうか。

冬の降水に混じって、ぱらぱらと音を立てて落ちてくる白い粒がある。拾って観察すると、2通りに分かれる。気象庁のキッズ向け解説によれば、雪あられは白く不透明で、固い地面に当たってはずみ、割れることもあり、簡単につぶれる。氷あられは半透明で、はずんでも簡単にはつぶれない。大きさはどちらも直径およそ2〜5mmである[2]。

気象庁の予報用語では、雲から落ちる白色不透明・半透明または透明な氷の粒で、直径5mm未満のものをあられ、積乱雲から降る5mm以上の氷塊をひょうと定義する。予報文では、雪あられは雪、氷あられは雨に含める[6]。ここで問うのは、5mm未満のあられそのものがどう育つかであり、ひょうの成長は扱わない。

つまり「あられ」は1種類の粒ではなく、見た目も壊れやすさも違う2つをまとめた呼び名である。では、その材料は何で、雲の中でどう集まるのか。

2. あられの はじまりは、雪の けっしょう

2. あられのもとは、雪の結晶が拾い集めた水の粒

2. 雲粒を拾いながら育つ:結晶から雲粒付き結晶、あられへ

くもの 中には、0度より 寒くても、こおらない 水の つぶが たくさん あります[1]。過冷却かれいきゃくの くもの つぶと いわれます[7]。

そこへ、雪の 結晶けっしょうが おちて きます。水の つぶは、結晶けっしょうに ぶつかると、その まま こおりつきます。

つぎつぎに ぶつかると、結晶けっしょうの 上に 小さな 氷の 玉が かさなって、ぶどうの ふさのように なります[3]。これが あられです。

あられは、雪の 結晶けっしょうが、空で 水の つぶを ひろいあつめながら 大きく なった すがた、と いえます。では、その 玉は 中を 見ると、どう なって いるのでしょう。

凍らない水滴が、結晶にぶつかる

雲の中には、0℃以下になっても凍らずに水のままでいる、小さな水滴がたくさんあります。「過冷却」の雲粒と呼ばれます[1][7]。この水滴が、雪の結晶にぶつかると、そこで凍りつきます。

雪の結晶が雲の中を落ちていくと、この雲粒が次々にぶつかって、結晶の表面に凍りつきます。中谷宇吉郎 雪の科学館の解説では、結晶の上に小さな氷の玉が折り重なって凍りつき、ぶどうのふさのような構造になったものがあられ、とされています[3]。

雪の結晶が育ち直す

雲粒が結晶にたくさん付いたものは、「雲粒付き結晶」と呼ばれます。付いた雲粒は結晶の表面で球形のまま凍りつくので、粒が増えるほど、もとの六角形の形は見えにくくなります。辞典類は、あられを、白くてもろい、球形または円錐形の氷の粒として説明しています[5]。

では、この「ぶどうのふさ」は、顕微鏡で見ると、どんな姿をしているのでしょうか。

あられの材料は、0℃以下でも凍らない過冷却の雲粒と、雪の結晶である[1][7]。雪の結晶が雲の中を落ちていくと、通り道にある雲粒が次々にぶつかって凍りつき、結晶が雲粒を拾い集めながら育つ。

中谷宇吉郎 雪の科学館の解説では、結晶の上に小さな氷の玉が折り重なって凍りつき、ぶどうのふさのような構造になったものがあられとされる。同じ仕組みで雲粒が少しだけ付いた「雲粒付き結晶」も、この解説では同類として説明されている[3]。付いた雲粒は結晶の表面で球形のまま凍るため、数が増えるほど、もとの結晶の形は見えにくくなる。辞典類は、できあがったものを、白色不透明でもろい、球形または円錐形の氷の粒と説明する[5]。

ここまでは、結晶の上に玉が重なる、という見取り図である。では、その玉は、実際の観察ではどう見えるのか。

3. けんびきょうで 見ると、玉が 何百こも

3. 顕微鏡で見ると、凍った雲粒が何百個も集まっていた

3. 低温走査型電子顕微鏡の観察:すきまをはさむ数百個の凍った雲粒

アメリカの ちしつ ちょうさしょ(USGS)の ほうこくに、あられを とても 小さな ものまで 見える 顕微鏡けんびきょうで しらべた ものが あります。ひやした まま 見て います[4]。

水の つぶは、雪の 結晶けっしょうの おもてに、まず たいらな はんきゅうの 形で こおりつきます。

もっと すすむと、何百こもの こおった つぶが、あいだに くうきの すきまを はさんで あつまり、1〜3ミリの あられに なります。

大きさは、気象庁きしょうちょうの 2〜5ミリと ちがいます。しりょうごとに はんいが ちがうのです。

すきまが あるなら、すきまが 多い あられと、すくない あられが ありそうです。それを きめるのは、なんなのでしょう。

平たい半球から、すきまのあるかたまりへ

アメリカ地質調査所(USGS)の資料に、雪の結晶にできる氷の付着物を、低温のまま走査型電子顕微鏡で観察した報告があります[4]。直径10〜100μm(1μmは1mmの1000分の1)の雲粒は、結晶の表面にまず平たい半球の形で凍りつくそうです。

さらに成長が進むと、数百個の凍った雲粒が、間に空気のすき間をはさんで集まり、直径1〜3mmのあられの粒になります。つまり、あられは、中までぎっしり詰まった氷ではなく、すき間を持つ構造と読めます。

2〜5mmと1〜3mm

大きさは、気象庁のキッズ向け解説の2〜5mmと、この報告の1〜3mmで範囲が違います[2]。測った粒や観察の対象が違うためと考えられるので、出典ごとの値として並べておきます。

すき間があるなら、すき間が多いあられと、少ないあられがあってもよさそうです。それを分けるのは何でしょうか。

USGSの資料に、結晶に付いた氷の付着物(rime)とあられを、低温のまま走査型電子顕微鏡で観察した報告がある[4]。直径10〜100μmの雲粒は、結晶の表面にまず平たい半球の形で凍りつく。さらに進むと、数百個の凍った雲粒が、間に空気のすき間をはさんで集まり、直径1〜3mmのあられの粒になる。

この観察から、あられは中まで詰まった氷の玉ではなく、雲粒の凍った玉が空気のすき間を含んで集まった構造と読める。「ぶどうのふさ」というたとえ[3]は、見た目の印象だけでなく、実際の構造にも合っている。

ただし大きさには注意がいる。この報告のあられは1〜3mm、気象庁のキッズ向け解説は2〜5mmである[2]。どちらかが誤りというより、観察した粒や測り方の違いと考えられるため、混ぜずに出典ごとの値として扱う。

すき間があるのなら、すき間が多い粒と、少ない粒があって不思議ではない。では、その違いはどこで決まるのか。

4. こおる はやさで、あられの かたさが かわる

4. 凍る速さで、すかすかの雪あられとかたい氷あられに分かれる

4. 凍る速さと氷あられの2通りの説明:すき間が残るか、埋まるか

気象庁きしょうちょうの せつめいでは、水の つぶが しゅんかんに くっついて こおると、まるい 玉が まるい まま、すきまを あけて かたまります。すかすかで、こわれやすい「雪あられ」です[1]。

ゆっくり こおる ときは、すきまを うめる ように かたまります。かたい「氷あられ」に なります[1]。

ただし、「雪あられの 外がわに 氷の そうが できて、かたい」と せつめいする しりょうも あります[5]。いい かたが ちがう ので、どちらか ひとつと きめつけない ほうが よさそうです。

ふゆの あられは、どこで よく ふるのでしょう。

しゅん時に凍れば、すかすか

気象庁のキッズ向けの解説は、この違いを凍る速さで説明しています。雲の中の凍らない水滴が、しゅん時にくっついて凍ると、丸い水の粒が丸いまま、すき間をあけて固まります。すかすかでこわれやすい「雪あられ」になる、という説明です[1]。

ゆっくり凍る場合は、すき間をうめるように固まるので、かたい「氷あられ」になります[1]。前の章で見た「すき間」が、あるか、うまるかの違いと考えると、つぶれやすさの違いが分かりやすくなります。

説明は1通りではない

辞典類には、氷あられは、芯は雪あられと同じで、外側が氷の層でできているため、つぶすのが難しいほど硬い、という説明もあります[5]。気象庁の「ゆっくり凍る」とは言い方が違うので、両方を並べて、どちらかに決めつけないことにします。「しゅん時」と「ゆっくり」が、具体的にどんな温度や雲粒の量なのかも、ここで使った資料には書かれていません。

なお、雲粒がもっと濃いと、結晶の表面に水の膜ができ、その水を通して氷が育つという説明が雪の科学館にあります[3]。これはひょうが育つ場合の話で、すき間を残したまま育つあられとは対照的な育ち方です。

では、こうしたあられは、いつ、どこで多く降るのでしょうか。

この違いを、気象庁のキッズ向け解説は凍る速さで説明している。雲の中の凍らない水滴がしゅん時にくっついて凍ると、丸い水の粒が丸いままスキマをあけて固まり、すかすかでこわれやすい雪あられになる。ゆっくり凍る場合は、すき間をうめるように固まるので、かたい氷あられになる[1]。前章の電子顕微鏡の像と合わせると、すき間が残るか埋まるかが、つぶれやすさの差につながる、という読み方ができる。

ただし、氷あられの説明は資料で食いちがう。辞典類では、氷あられは芯が雪あられと同じで、外側が氷の層でできているため、つぶすのが難しいほど硬い、と書かれている[5]。「ゆっくり凍ってすき間が埋まる」と「雪あられの芯のまわりに氷の層ができる」は、別の言い方である。両立するのか、別の過程を指すのかは、ここで使った資料からは決められないので、併記にとどめる。「しゅん時」「ゆっくり」の境目になる温度・雲粒の量・落下速度も、資料に数値がない。

対照になる育ち方が、ひょうである。雪の科学館の解説では、雲粒が濃くなると、結晶に当たった雲粒が完全に凍る前に次の雲粒が重なり、結晶の表面に液体の水の膜ができ、その水を通して氷が発達する[3]。水の膜がすき間を埋めるので、すき間を残して育つあられとは、育ち方が対照的である。

では、こうしたあられは、いつ、どこで多く降るのか。

5. ふゆの 日本海がわで、あられが よく ふる わけ

5. 冬の日本海側で、あられが続けて降りやすい理由

5. 寒気の南下と対流性の雲:冬の日本海側のあられ

つよい 寒気が 南へ おりて くると、たてに もくもく のびる くもが できます。こうした くもが ふゆの 空に できる ときに、あられが ふりやすいと いわれます[5]。

日本海がわでは、ふゆの あいだに あられが ふる ことが よく あります。太平洋がわでは、ふゆの はじめに ふる ことが あります[5]。

ふゆの かみなりの くもでも、あられと 小さな 氷の つぶが ぶつかって、電気が うまれると かんがえられて います[8]。かみなりの 話は、また こんどに しましょう。

では、じっさいに ふって きた あられは、どう 見わければ いいのでしょう。

寒気が南下すると、縦に伸びる雲ができる

辞典類によると、あられは、初冬には本州の太平洋沿岸で降ることもありますが、日本海沿岸では冬のあいだに降ることが多いとされます。強い寒気団が南下すると、対流性の雲が発達するためです[5]。このような雲から、にわか雪などと一緒に降ることが多いとされます。

にわか雪のときなどに、音を立てて降ることがあります[5]。

冬の雷にも、あられが関わる

気象庁の「雷発生のしくみ」では、雷は、雲の中のあられと氷晶(小さい氷の粒)がぶつかって電気が分かれることで起こると考えられています。雷雲の背丈は夏は7km以上、冬は4km以上とされています[8]。詳しい仕組みは、別の記事に譲ります。

では、実際に降ってきたあられを、どう見分ければよいのでしょうか。

辞典類によると、あられは、初冬には本州の太平洋沿岸で降ることもあるが、日本海沿岸では冬のあいだに降ることが多いとされる。強い寒気団が南下し、対流性の雲が発達するためという[5]。

にわか雪のときなどに音を立てて降るのも、この種の雲の特徴として挙げられる[5]。ただし、この資料は降る時期を示すのみで、地域ごとの降水量や年間の日数までは示していない。

あられは雷とも関わる。気象庁の「雷発生のしくみ」では、雲の中のあられと氷晶の衝突により電気が分かれることが雷の原因と考えられている。雷雲の背丈は夏は7km以上、冬は4km以上とされる[8]。この仕組みは本稿の範囲を超えるので、別のメモに譲る。

では、実際に降ってきたあられは、どう見分けるのか。

6. あられが ふった 日に、つぶれ方を くらべて みよう

6. あられが降った日に、つぶれ方を見比べる

6. 降ってきたあられのつぶれ方で、2種類を見分ける

あられが ふって きたら、やねの ある ところで、くろい かみの 上に、うけて みましょう。つぶを 1つ、ゆびで そっと おします。

白くて、すぐ つぶれたら 雪あられ、すきとおって つぶれにくければ 氷あられ、かも しれません。

かみなりの 音が したら、すぐ 見るのを やめて、家の 中に 入りましょう。

ふった 日の 日づけと、つぶれ方を ノートに かいて おくと、あとで くらべられます。

つぶれ方と色を、見比べる

あられが降ってきたら、屋根のある場所から、黒っぽい紙の上に受けてみます。粒をひとつ、指でそっと押して、つぶれ方と色を見比べます。白くて不透明ですぐつぶれるか、半透明でつぶれにくいかが、雪あられと氷あられを見分ける手がかりになります。

固い地面に落ちたときにはずんで割れるのは、雪あられにも起こることがあります。はずむかどうかだけで決めず、押したときの感触も見ると、見分けやすくなります[2]。雷の音がしたら観察をやめて、すぐ屋内に入ってください。

原典を読む

気象庁キッズの「あられとひょう」「あられ」は、短くて読みやすい資料です。

観察は簡単にできる。あられが降ったら、屋根のある場所から、黒っぽい紙の上に粒を受け、指でそっと押して、つぶれ方と色を見比べる。気象庁の説明に従えば、白く不透明で簡単につぶれるものが雪あられ、半透明で簡単にはつぶれないものが氷あられである[2]。固い地面ではずんで割れるのは雪あられでも起こりうるので、はずみ方だけで決めず、押したときの感触も見る。雷の音がしたら観察をやめて、すぐ屋内に入る。

記録するなら、日付・気温・降り始めの音・粒の大きさ・つぶれ方を並べておくと、後で「どんな日にどちらが多かったか」を自分の記録で比べられる。この記事の資料では、種類を決める条件の数値が示されていないため、その比較は読者自身が確かめることになる。

原典に当たるなら、気象庁キッズの「あられとひょう」「あられ」[1][2]が入口になる。電子顕微鏡の像はUSGSの報告[4]、雲粒付き結晶からあられへの育ち方は中谷宇吉郎 雪の科学館の解説[3]に、さらに詳しい記述がある。

しらべた もとの じょうほう

参考にした情報源

参考にした情報源と、その使い方

本文の内容を支える資料です。数値や定義は、出典ごとの値として書いています。

  1. 気象庁 キッズ「あられとひょう」 https://www.jma.go.jp/jma/kids/kids/faq/a1_31.html (雪あられ・氷あられのできかた、凍らない水のつぶ)
  2. 気象庁 キッズ「あられ」 https://www.jma.go.jp/jma/kids/kids/faq/a1_29.html (雪あられ・氷あられの見た目・大きさ)
  3. 中谷宇吉郎 雪の科学館「教えて」 https://yukinokagakukan.kagashi-ss.com/oshiete/ (ぶどうのふさの構造、水の膜を通した成長)
  4. USGS: Rime and graupel (low-temperature SEM) https://pubs.usgs.gov/publication/70025646 (電子顕微鏡で見た雲粒の凍りつきと、あられの大きさ)
  5. コトバンク「霰」 https://kotobank.jp/word/%E9%9C%B0-428112 (辞典の定義、氷あられの別の説明、降る地域)
  6. 気象庁 予報用語「降水」 https://www.jma.go.jp/jma/kishou/know/yougo_hp/kousui.html (あられとひょうの定義)
  7. Honda Kids「雪の結晶」 https://www.honda.co.jp/kids/explore/snow/ (過冷却雲粒の説明)
  8. 気象庁「雷発生のしくみ」 https://www.jma.go.jp/jma/kishou/know/toppuu/thunder1-0.html (雷とあられの関わり)

なおした ところ

更新履歴

更新履歴(改版の記録)

  •  初版を公開。
  •  中学生向けの題名を、日常の疑問が先に来る形に見直した。

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