結論：雪の結晶が六角形になるのは、水の分子が水素結合で120度＝六方対称に並ぶから。枝の細かい形は落ちてくる間の気温と湿度で決まり、同じ環境を二度と通らないため「同じ結晶は二つとない」と言われます。
雪の結晶はなぜ六角形なのか
雪の結晶（雪結晶）は、上空で水蒸気が氷の粒に直接くっついて成長したものです。水分子は酸素1個と水素2個が約104.5度の角度で結びついており、氷になるとこの分子が規則正しく並びます。その並び方が正六角形を基本とするため、結晶も六方対称（6回対称）になります。
同じ結晶が二つとないのはなぜ？
結晶は落下しながら、気温や湿度の違う層を次々に通過します。枝が伸びる速さや枝分かれのしかたは、その瞬間の環境で変わります。6本の腕はほぼ同時に同じ環境を通るので互いによく似ますが、別の結晶が同じ落下経路をたどることはまずありません。これが「世界に一つだけ」と言われる理由です。本シミュレーターも、生成のたびに乱数の種を変えて二度と同じ形を作りません。
| 気温 | できやすい形 |
|---|---|
| 0〜-4℃ | 六角板・薄い板状 |
| -4〜-10℃ | 針状・柱状 |
| -10〜-22℃ | 樹枝状（よく見る星型） |
| -22℃以下 | 厚い板・柱状 |
よくある質問
- 雪の結晶は本当に全部ちがう形ですか？
- 枝の細部まで完全に一致することは現実にはほぼ起こらないとされます。一方で、ごく単純な六角板どうしならよく似ることもあります。
- なぜ6本の腕がそっくりなの？
- 6本はほぼ同時に同じ気温・湿度を経験するため、同じように成長するからです。
- 保存できますか？
- スクリーンショットで保存してください。計算はすべてブラウザ内で完結し、データは送信されません。
参考
- ナカヤ（中谷宇吉郎）の研究：気温・過飽和度と結晶形の関係（中谷ダイヤグラム）
- Libbrecht, K. G. "The physics of snow crystals" (Reports on Progress in Physics, 2005)
- 気象庁「雪結晶の観察」