中 谷 宇 吉 郎 ─ 雪 の 結 晶 の 科 学 (地 学 編)

「雪 は 天 か ら 送 ら れ た 手 紙」 ─ 高 校 地 学 で の 再 読

中 学 で 君 は、 中 谷 宇 吉 郎 の 雪 研 究 を 既 に 学 ん だ (本 サ イ ト chugakurika1/yuki、 chugakurika1/nakaya-yuki-wo-tsukuru-hanashi)。
こ こ で は、 同 じ テ ー マ を 高 校 地 学 ・ 気 象 学 の 視 点 で、 一 歩 進 め て 学 ぼ う。

な ぜ 雪 結 晶 か ら 気 象 が 読 め る か

中 谷 宇 吉 郎 の 最 大 の 業 績 は、 「雪 結 晶 の 形 と、 そ れ が 形 成 さ れ た 上 空 の 気 象 条 件 (気 温・湿 度) の 対 応 関 係」 を 体 系 化 し た こ と で あ る。

こ れ を 図 に し た の が「中 谷 ダ イ ヤ グ ラ ム」(Nakaya diagram) で あ る:

• 横 軸 ─ 気 温 (0 °C ~ −30 °C)
• 縦 軸 ─ 湿 度 (水 蒸 気 量)
• 図 の 中 ─ そ の 条 件 で で き る 結 晶 の 形 (板 状、 柱 状、 樹 枝 状 等) が 描 か れ る

こ の 図 を 使 え ば ─

1. 地 上 で 雪 を 顕 微 鏡 で 観 察
2. 結 晶 形 を 判 別
3. 中 谷 ダ イ ヤ グ ラ ム と 照 合
4. 上 空 数 千 m の 気 温・湿 度 が 推 定 で き る

こ れ が、 「雪 は 天 か ら 送 ら れ た 手 紙」 と い う 中 谷 の 名 言 の 厳 密 な 意 味 で あ る。

地 球 物 理 学 と し て の 中 谷 の 仕 事

中 谷 の 仕 事 は、 単 な る「雪 の 観 察」 で は な い。 地 球 物 理 学 (geophysics) の 重 要 な 一 領 域 で あ る。

地 球 物 理 学 = 地 球 を 物 理 学 の 手 法 で 研 究 す る 学 問。 領 域 は 多 様:

• 地 震 学 ─ 寺 田 寅 彦 (本 サ イ ト)
• 気 象 学 ─ 中 谷 宇 吉 郎
• 火 山 学
• 海 洋 物 理 学
• 大 気 物 理 学
• 古 気 候 学

中 谷 の 雪 研 究 は、 こ の う ち の「気 象 学」 と「大 気 物 理 学」 に 跨 が る。

七 種 類 の 雪 結 晶

中 谷 の 分 類 で は、 雪 結 晶 は 7 大 種 類・約 80 種 に 分 け ら れ る:

大 種 類	気 温	湿 度
板 状 (い た じ ょ う)	−10 ~ −12 °C, −18 °C 以 下	中 程 度
柱 状 (ち ゅ う じ ょ う)	−5 ~ −8 °C, −22 °C 以 下	低 〜 中
樹 枝 状 (じ ゅ し じ ょ う)	−13 ~ −16 °C	高 い
不 規 則 樹 枝 状	−13 ~ −16 °C	非 常 に 高 い
角 板 と 樹 枝 の 混 合	−10 ~ −15 °C	中 〜 高
砲 弾 状	−6 ~ −20 °C	中
あ ら れ ・ ひ ょ う ・ 雪 つ ぶ	0 °C 付 近	過 飽 和

こ の 表 を 使 え ば、 君 が 庭 で 拾 っ た 一 枚 の 雪 か ら、 数 千 m 上 空 の 気 象 を 読 み 解 け る。

現 代 の リ モ ー ト セ ン シ ン グ と の 関 連

21 世 紀 の 気 象 学 で は、 気 象 衛 星 ・ ラ ジ オ ゾ ン デ ・ ド ッ プ ラ ー レ ー ダ ー な ど で 上 空 の 気 象 を 直 接 観 測 で き る。
だ が、 中 谷 の 「雪 結 晶 か ら 気 象 を 読 む」 方 法 は、 今 も 気 候 史 研 究 や 古 気 候 学 で 重 要 な 役 割 を 果 た し て い る。

例 え ば、 南 極 ・ グ リ ー ン ラ ン ド の 氷 床 か ら 採 取 し た 氷 サ ン プ ル (ア イ ス コ ア) を 顕 微 鏡 で 見 れ ば、 何 万 年 も 前 の 上 空 大 気 の 状 態 が 読 み 取 れ る。
こ れ は、 中 谷 の 1936 年 の 研 究 が 開 い た 道 で あ る。

師 弟 二 代 の 物 理 学 ─ 寺 田・中 谷

寺 田 寅 彦 (1878–1935) → 中 谷 宇 吉 郎 (1900–1962) と い う 師 弟 関 係 は、 日 本 地 球 物 理 学 の 重 要 な 系 譜 で あ る。

• 寺 田 ─ 地 震・流 体・身 近 な 物 理 (本 サ イ ト chigaku1/terada-jishin-no-hanashi、 chugakurika1 多 数)
• 中 谷 ─ 雪 結 晶・霜 柱・気 象 (本 サ イ ト chugakurika1/yuki 等)

二 人 は、 日 本 の 自 然 を「物 理 学 の 眼」 で 観 察 し、 同 時 に そ れ を「美 し い 随 筆」 と し て 書 き 残 し た 名 手 で あ っ た。
彼 ら の 仕 事 は、 現 代 の 地 球 物 理 学・気 象 学・防 災 科 学 の 礎 と な っ て い る。

君 自 身 の 雪 観 察 を

こ の 冬、 雪 が 降 っ た ら、 黒 い 紙 と 虫 眼 鏡 を 持 っ て 外 へ。
雪 結 晶 を じ っ く り 観 察 し、 中 谷 の 7 種 分 類 と 照 合 し、 上 空 数 千 m の 気 象 を 推 定 し て み よ う。

「雪 は 天 か ら 送 ら れ た 手 紙」 ─ そ の 手 紙 を、 君 自 身 が 読 む の だ。

こ れ が、 中 谷 宇 吉 郎 が 90 年 前 に 開 い た 地 球 物 理 学 の 入 り 口 で あ る。