天気が薄曇りのとき、太陽の周りに「かさ」と呼ばれる光の輪が現れます。太陽光が氷の粒で屈折してできるものですが、通常、水の分子は「六方晶系」という結晶構造をつくるため、面と面の角度が60°になり、「かさ」は太陽から約 22°離れた位置に現れます。しかし、ごく稀に28°の「かさ」が現れることがあります。
岡山大学異分野基礎科学研究所の松本正和准教授と中国浙江大学の研究グループは、ナノスケールの水滴が凍るプロセスを計算機シミュレーションで調べ、70°の角度を持つ「五方両錐形」や「正二十面体」の氷の粒が一定の割合で生じることを突き止めました。
研究成果は10月にアメリカの科学誌「ACS Nano」に掲載されました。
五方両錐形や正二十面体は、いずれも正四面体型の立方氷晶を貼り合わせた形で、ある角度から見ると正五角形に見えます。私たちが地上で目にする雪の結晶は美しい六角形をしていますが、ごく小さな氷の粒の状態のとき、こうした五角形の結晶ができる可能性を示唆しました。
研究グループは「意外な形の微結晶は、ナノサイズの空洞を持つ物質に浸みこんだ水や彗星などにも見つかる可能性がある。氷核が生じる最初の段階を明らかにすることで、人工雨を降らせるための発核剤の設計にも役立つ可能性がある」としています。