雪と氷は何が違うの？水が凍るしくみと結晶のひみつをやさしく解説

雪と氷は何が違うのでしょうか。水が凍って氷になるしくみや、雪の結晶が雲の中でできる理由を小中学生向けにやさしく解説。六角形の結晶や雪が白く見える理由、雨・みぞれとの違いも紹介します。

冬になると空から降ってくる雪と、冷凍庫で水を冷やすとできる氷。どちらも冷たく、もとは同じ「水」ですが、いったい何が違うのでしょうか。また、雪の結晶にはなぜ六角形が多いのか、水はどうやって凍るのか、不思議に思ったことはありませんか？この記事では、雪と氷の違い、水が凍るしくみ、氷や雪の結晶ができる理由を小中学生にも分かりやすく解説します。雪が白く見える理由や雨・みぞれとの違い、家庭でできる簡単な観察も紹介しますので、水が姿を変える不思議を一緒に探ってみましょう。

雪と氷は何が違うの？

冬になると、空から雪が降ったり、水たまりに氷が張ったりします。

雪と氷は見た目がずいぶん違いますね。雪は白くてふわふわしていますが、氷は硬く、透明に見えるものもあります。

しかし、雪と氷には大きな共通点があります。どちらも、もとをたどれば「水（H₂O）」からできているのです。

では、同じ水からできているのに、どうして雪と氷には違いがあるのでしょうか。

雪も氷も水からできている

雪と氷の大きな共通点は、どちらも主に**水分子（H₂O）**からできていることです。

水は温度などの条件によって、固体・液体・気体という3つの状態に変化します。

状態	身近な例	特徴
固体	氷・雪	形を保ちやすい
液体	水・雨	容器に合わせて形が変わる
気体	水蒸気	空気中に広がる

たとえば、氷を暖かい部屋に置いておくと、とけて液体の水になります。その水を加熱すると蒸発し、水蒸気として空気中へ移動します。

反対に、条件が整えば水は凍って氷になります。

つまり、雪・氷・水・水蒸気は別々の物質ではなく、同じH₂Oが異なる状態になったものなのです。

雪は空の中でできる氷の結晶

雪は、単に雨粒が地上へ落ちる途中で凍ったものとは限りません。

雲の中では、低い温度のもとで小さな氷の結晶が作られます。その氷晶が周囲の水蒸気を取り込みながら成長し、雪の結晶になっていきます。

大まかな流れは、

雲の中で小さな氷の結晶ができる
↓
水蒸気が氷の結晶に付く
↓
結晶が成長する
↓
雪として地上へ落ちてくる

となります。

雪の結晶を拡大した写真を見ると、六角形を基本とした美しい形が多く見られます。これは、氷の中で水分子が作る結晶構造と関係しています。

ただし、地上に降ってくる雪がすべてきれいな六角形に見えるわけではありません。気温や水蒸気の状態によって、板状や柱状などさまざまな形に成長します。

この詳しい仕組みは、「雪の結晶はどうやってできるの？」で説明します。

氷は水が凍ってできる

私たちが普段目にする氷は、液体の水が冷やされて固体になったものです。

家庭でも簡単に確認できます。

製氷皿に水を入れて冷凍庫に置いておくと、液体だった水が硬い氷へ変化します。このように液体が固体へ変化することを**「凝固（ぎょうこ）」**といいます。

身近なところでは、

• 冷凍庫で作る氷
• 冬に水たまりに張る氷
• 池や湖の表面にできる氷
• 寒い場所で凍った水滴

などがあります。

水が氷になっても、水分子そのものが別の物質へ変わるわけではありません。水分子の並び方や動き方が変化することが重要なポイントです。

雪と氷の違いを表で比べてみよう

ここまでの違いを表にすると、雪と氷の関係が分かりやすくなります。

比べる項目	雪	氷
主な成分	水（H₂O）	水（H₂O）
状態	固体	固体
でき方	雲の中で氷晶が成長する	液体の水が凍る
できる場所の例	雲の中	冷凍庫・池・水たまりなど
見た目	白く見えることが多い	透明に見えるものもある
結晶	氷の結晶からできている	結晶構造をもつ

大切なのは、**「雪も氷の仲間であり、どちらも固体の水」**という点です。

ただし、雪と普段目にする氷では、でき方や結晶の集まり方などが異なるため、見た目や触ったときの感じにも違いが生まれます。

水はどうして凍るの？

水を冷凍庫に入れておくと、やがて硬い氷になります。

では、水の中ではいったい何が起こっているのでしょうか。

その秘密を知るには、目には見えないほど小さな水分子の動きと並び方に注目する必要があります。

水を冷やすと何が起こるの？

液体の水の中では、水分子が絶えず動いています。

水から熱が奪われて温度が下がると、水分子の熱運動は小さくなっていきます。そして条件が整うと、水分子が規則的な結晶構造を作り、液体から固体の氷へ変化します。

小中学生向けに簡単に表すと、

水を冷やす
↓
水から熱が奪われる
↓
分子の動きが小さくなる
↓
規則的な結晶構造が作られる
↓
氷になる

という流れです。

ここで覚えておきたいのは、冷たさが新しく加わるというより、水から熱エネルギーが周囲へ移動することで冷えていくという点です。

水は0℃になると必ず凍るの？

学校では「水は0℃で凍る」と習います。

これは基本として間違いではありませんが、より正確には、**標準的な圧力のもとで純粋な水の融点（凝固点）は約0℃**です。

ただし、水が0℃になった瞬間に必ず全部が氷になるとは限りません。

非常にきれいな水を静かに冷やした場合などには、0℃より低くなっても液体の状態を保つことがあります。この現象を**「過冷却（かれいきゃく）」**といいます。

また、水に塩などが溶けていると凝固点が変化します。海水が真水と同じ条件で凍らないのも、塩分などが含まれていることが関係しています。

小中学生の場合は、

水は基本的に0℃付近で凍りますが、条件によって0℃以下でも液体のままになることがあります。

と覚えておけばよいでしょう。

水が液体から固体に変わるしくみ

物質には、固体・液体・気体という状態があります。

水の場合は、

氷（固体）⇄ 水（液体）⇄ 水蒸気（気体）

のように、温度や圧力などの条件によって状態が変化します。

水が凍るときは、

液体 → 固体

へ変化します。これを「凝固」といいます。

反対に、氷が暖められて、

固体 → 液体

へ変わることを「融解（ゆうかい）」といいます。

状態変化	変化	身近な例
凝固	液体→固体	水が凍って氷になる
融解	固体→液体	氷がとけて水になる
蒸発	液体→気体	水が水蒸気として空気中へ移る
凝結	気体→液体	水蒸気から水滴ができる

水そのものが別の物質に変わったわけではなく、同じH₂Oの状態が変化していることがポイントです。

凍ると水の分子はどうなるの？

水が凍ると、水分子は規則性のある結晶構造を作ります。

氷では水分子同士が水素結合によって結びつき、六角形を基本とする比較的すき間の多い構造ができます。

この構造には、少し不思議な特徴があります。

多くの物質は固体になると密度が大きくなりますが、普通の氷は液体の水より密度が小さくなります。

そのため、

• 氷が水に浮く
• 水が凍ると体積が増える
• 水をいっぱい入れた容器を凍らせると膨張することがある

といった現象が起こります。

つまり、コップの水に入れた氷が沈まず浮いているのも、氷の結晶構造と密度が関係しているのです。

※分子の図は、水が凍るときの変化を分かりやすく示したイメージです。実際の分子の大きさや間隔をそのまま表したものではありません。

氷の結晶はどうやってできるの？

水を冷やしていくと、やがて液体の水から固体の氷へ変化します。しかし、氷は水分子がただ動かなくなって固まったものではありません。

氷の中では、水分子が一定の規則にしたがって並び、結晶構造を作っています。

この水分子の並び方を知ると、「氷が水に浮くのはなぜ？」「凍らせると体積が増えるのはなぜ？」といった身近な疑問も理解しやすくなります。

水の分子が規則正しく並んで結晶になる

液体の水の中では、水分子が動きながら周囲の水分子との結びつきを変えています。

水が冷やされて凍ると、水分子は水素結合によって規則性のある構造を作ります。これが氷の結晶です。

小中学生向けに大まかな変化を表すと、

液体の水
↓
水から熱が奪われる
↓
水分子の動きが小さくなる
↓
水分子が規則性のある並び方をする
↓
氷の結晶ができる

という流れです。

前の「水が徐々に凍っていく図解」を思い出すと分かりやすいでしょう。

ただし、あの分子模型は仕組みを理解するための模式図です。実際の水分子の大きさや距離をそのまま再現したものではありません。

氷の結晶には決まった形がある

氷の結晶には、水分子の結びつき方によって基本となる構造があります。

私たちが日常で目にする通常の氷では、六角形を基本とした結晶構造が作られます。この性質は、後ほど説明する「雪の結晶に六角形が多い理由」にもつながっています。

ただし、冷凍庫で作った氷を見ても、六角形の模様がそのまま見えるとは限りません。

たとえば製氷皿で作った氷は、たくさんの小さな結晶が集まってできているため、雪の結晶のような六角形を肉眼で簡単に確認できるわけではありません。

ここは、

• 氷には内部に規則的な結晶構造がある
• 普通の氷では六角形を基本とする
• 氷全体の外見が必ず六角形になるわけではない

という3点を覚えておきましょう。

氷はどうして透明に見えるの？

きれいな氷を見ると、向こう側が透けて見えることがあります。

これは、氷そのものが可視光を比較的よく通す性質を持っているためです。

しかし、家庭の冷凍庫で作った氷を見ると、中心部分が白く濁っていることがありますね。

これは、氷ができる途中で空気の泡や不純物などが内部に取り込まれ、光がさまざまな方向へ散らされることなどが関係しています。

そのため、氷の見え方には違いがあります。

氷の状態	見え方の傾向
気泡などが少ない氷	透明に見えやすい
細かな気泡などが多い氷	白く濁って見えやすい
表面に傷や凹凸が多い氷	光が散乱して白っぽく見えることがある

ちなみに、雪の結晶一つひとつも基本的には透明です。それなのに積もった雪が白く見えるのは、多数の細かな結晶で光がさまざまな方向へ散乱するためです。気象庁もこの仕組みを説明しています。気象庁

この違いについては、「雪はどうして白いのに氷は透明なの？」で詳しく説明します。

氷になると体積が増えるのはなぜ？

水には、ほかの多くの物質とは少し違った特徴があります。

液体の水が凍ると、水分子が規則的な結晶構造を作ります。この構造にはすき間が多いため、同じ質量で比べると、氷は液体の水より密度が小さくなります。

その結果、水が凍ると体積が増えます。

身近な例では、

• 氷が水に浮く
• 水をいっぱい入れた容器を凍らせると膨らむことがある
• 冬に水道管の中の水が凍るとトラブルの原因になることがある

などがあります。

つまり、

水が凍る
→ 水分子が結晶構造を作る
→ 液体のときより広がった構造になる
→ 密度が小さくなる
→ 体積が増える

という関係です。

「氷が水に浮く」という身近な現象にも、目に見えない水分子の並び方が関係しているのです。

雪の結晶はどうやってできるの？

雪の結晶を拡大して見ると、星のような形や細長い形など、美しい模様が見られます。

雪の結晶は人工的に削って作られた形ではありません。雲の中で小さな氷の結晶が成長する過程で自然に作られます。

しかも、その形には雲の中の気温や水蒸気の量が深く関係しています。気象研究所の研究でも、雪結晶の形は成長した雲の気温や水蒸気量によって変化することが示されています。気象庁

雲の中にある水蒸気から雪が生まれる

雪はどのようにして雲の中で生まれるのでしょうか。

気象庁では、雪はちりやほこりなどを核として、大気中の水蒸気が氷の結晶になり、さらに水蒸気が付いて成長することでできると説明しています。気象庁

大まかな流れは、

雲の中に水蒸気がある
↓
小さな氷の結晶（氷晶）ができる
↓
水蒸気が結晶に付いて成長する
↓
雪の結晶になる
↓
地上へ落ちてくる

となります。

地上まで落ちる途中でとけずに降ってくれば雪になります。一方、途中の暖かい空気の層などでとけて水滴になれば、雨として地上に届くことがあります。気象庁

小さな氷の結晶が成長して雪になる

最初にできる氷の結晶はとても小さいものです。

その小さな氷晶の周囲に水蒸気が加わっていくことで、結晶が少しずつ成長します。

また、雲の中では結晶同士がくっつくこともあります。そのため、私たちが地上で見る「雪」には、一つの結晶だけでなく、複数の雪結晶が集まった雪片もあります。

ここで区別しておくと分かりやすいでしょう。

言葉	おおまかな意味
氷晶	雲などに存在する小さな氷の結晶
雪結晶	成長して特徴的な形になった氷の結晶
雪片	複数の雪結晶などがくっついて落ちてくるもの

空から大きな「ぼたん雪」が降っているときに見える一つの大きなかたまりが、そのまま一個の巨大な結晶とは限らないのです。

雪の結晶に六角形が多いのはなぜ？

雪の結晶と聞くと、六本の枝が伸びた形を思い浮かべる人が多いでしょう。

雪の結晶に六角形を基本とするものが多いのは、氷の水分子が作る結晶構造と関係しています。

水分子が氷になるときに作る六角形を基本とした構造が、結晶の成長方向にも影響するためです。

そのため、

• 六角形の板のような結晶
• 六本の枝が伸びた樹枝状結晶
• 六角柱のような結晶

などが見られます。

ただし、「雪はすべて六本の枝を持つ星形」ではありません。 柱状や針状、板状などさまざまな形があります。実際に気象庁の南極・昭和基地での観測でも、いろいろな形の雪結晶が確認されています。気象庁

気温や水蒸気の量で結晶の形が変わる

雪の結晶の面白いところは、雲の中の環境によって成長する形が変わることです。

特に重要なのが、気温と水蒸気の量です。

気象研究所では、地上で観察した雪結晶の形から、結晶が成長した雲の気温や水蒸気量などの性質を調べる研究も行われています。気象庁

たとえば条件によって、

• 板のような形
• 柱のような形
• 針のような形
• 六本の枝を広げた樹枝状
• 扇のような形

などに成長します。

気象庁の南極での観測例では、気温が－15℃くらいで湿度が高く、風が弱い条件では、大きな樹枝状結晶が成長することがあると紹介されています。気象庁

つまり、雪の結晶は雲の中を成長しながら通ってきた環境の影響を受けているのです。

同じ形の雪の結晶はあるの？

「同じ形の雪の結晶は二つとない」と聞いたことがあるかもしれません。

確かに、自然界で成長する雪結晶は、落下する途中で経験する気温・水蒸気量などの条件が少しずつ違うため、細かな枝分かれまで完全に同じ形になることは非常に考えにくいといえます。

一方で、「絶対に同じ結晶は存在しない」と数学的に証明された意味で捉える必要はありません。基本的な形がよく似た雪結晶はたくさんあります。

したがって、小中学生向けには、

雪の結晶には似た形のものがありますが、自然に成長した結晶を細部まで見ると、それぞれに違いがあります。

と理解するのが適切です。

雪の結晶を観察するときは、六角形だけを探すのではなく、枝の長さ・太さ・模様・板状か柱状かなどを比べてみると、自然が作る結晶の面白さをさらに感じられるでしょう。

雪と氷のでき方を比べてみよう

雪と氷は、どちらももとは同じ「水」からできています。しかし、できる場所やできるまでの過程には違いがあります。

氷は主に液体の水が冷やされて固体へ変化したものです。一方、雪は雲の中でできた小さな氷の結晶が成長し、地上へ降ってきたものです。

ここでは、これまで学んできた内容を整理しながら、雪・氷・水の関係を比べてみましょう。

氷は液体の水が凍ってできる

コップに入れた水を冷凍庫へ入れておくと、やがて氷になります。これは、液体だった水が冷やされて固体へ変化する**凝固（ぎょうこ）**という現象です。

純粋な水の場合、通常の大気圧では0℃付近が液体と固体の境目になります。ただし、水は0℃になった瞬間に必ず凍り始めるとは限りません。条件によっては0℃より低くなっても液体の状態を保つ過冷却が起こることもあります。

身近な氷には、次のようなものがあります。

• 冷凍庫の製氷皿で作る氷
• 冬の寒い日にできる水たまりの氷
• 湖や池の表面にできる氷
• 軒先などにできるつらら

つまり氷は、液体の水が熱を失って凍ることでできると覚えておくと分かりやすいでしょう。

雪は雲の中で氷の結晶が成長してできる

雪のでき方は、製氷皿の氷とは少し違います。

雲の中では、水蒸気や小さな水滴、氷晶などが存在しています。気温が低い雲の中で生まれた小さな氷の結晶に水蒸気が加わると、結晶が成長していきます。

成長した結晶が地上へ向かって落ち、途中で完全にとけなければ、私たちはそれを雪として見ることができます。

流れを簡単にすると、

雲の中で小さな氷晶ができる
↓
水蒸気が加わって結晶が成長する
↓
雪の結晶になる
↓
地上へ落ちてくる
↓
とけずに地上まで届くと雪になる

となります。

雪を単純に「雨粒が凍ったもの」と考えないことが大切です。雪は、雲の中で氷の結晶が成長することで作られます。

雪と氷ではできる場所が違う

雪と氷の大きな違いの一つが、できる場所です。

氷は地上や家庭の冷凍庫など、液体の水が十分に冷やされる場所で作ることができます。一方、雪の結晶は主に雲の中で成長します。

違いを表で整理してみましょう。

比べる項目	氷	雪
もとになるもの	水	水蒸気など
主なでき方	液体の水が凍る	雲の中で氷晶が成長する
主にできる場所	地上・水中・冷凍庫など	雲の中
状態	固体	氷の結晶が集まった固体
身近な例	氷、池の氷、つらら	雪の結晶、雪片、積雪

ただし、自然界では水・氷・水蒸気がさまざまな条件で変化しています。そのため、「氷は冷凍庫だけ」「雪は地上では作れない」という意味ではありません。

大切なのは、一般的な氷と雪では、できる過程が違うという点です。

雪・氷・水の関係を図で確認しよう

雪・氷・水は別々の物質のように見えますが、基本となる物質はどれも**H₂O（水）**です。

温度や周囲の環境によって、液体・固体・気体へ姿を変えています。

簡単な関係図にすると、次のようになります。

                水蒸気（気体）
                 ↓ 冷やされる
           雲の中で氷晶が成長
                 ↓
               雪
                 ↓ とける
水（液体） ←────────────
   ↓ 凍る        ↑ とける
   氷（固体） ────┘

※自然界で起こる水の状態変化を理解しやすいように簡略化した図です。

ここで覚えておきたいポイントは3つです。

• 水・氷・雪の基本となる物質はH₂O
• 氷は主に液体の水が凍ってできる
• 雪は雲の中で氷の結晶が成長してできる

この関係を理解しておくと、次に学ぶ「なぜ雪は白く、氷は透明に見えるのか」も分かりやすくなります。

雪はどうして白いのに氷は透明なの？

雪と氷は同じ水からできているのに、見た目はずいぶん違います。

透明な氷に対して、積もった雪は真っ白に見えます。この違いには、物質そのものの違いではなく、光の通り方や散らばり方が大きく関係しています。

雪も氷も同じ水からできている

まず確認しておきたいのは、雪も氷も基本的には同じH₂Oからできているということです。

雪の結晶を一つだけ拡大して見ると、実は透明に近い氷の結晶です。それなのに、たくさんの雪が積もると白く見えます。

つまり、

「雪だから白い物質になった」のではありません。

見え方が違う大きな理由は、光が雪や氷の中を進むときの振る舞いにあります。

身近な例として、透明なガラスも細かく砕かれたり表面に細かな傷が増えたりすると、白っぽく見えることがあります。これも光の散らばり方が変わるためです。

氷が透明に見える理由

気泡や不純物が少ないきれいな氷では、目に見える光の多くが氷の中を通り抜けます。そのため、向こう側が透けて見え、透明に感じられます。

ただし、すべての氷が透明になるわけではありません。

家庭の冷凍庫で作った氷では、内部に小さな気泡や不純物、結晶の境界などができることで光が散乱し、白く濁って見えることがあります。

氷の状態	見え方	主な理由
気泡などが少ない氷	透明に見えやすい	光が比較的通りやすい
気泡が多い氷	白っぽく見える	光が散乱しやすい
傷やひびが多い氷	白く見える部分が増える	光の進む方向が変わりやすい

氷の透明度は、氷そのものだけでなく、気泡・ひび・不純物・結晶の状態などにも左右されるのです。

雪の結晶が光をいろいろな方向へ散らす

一つの雪結晶は透明に近くても、積雪には非常に多くの氷の結晶と空気との境界があります。

太陽などから届いた光が雪の中へ入ると、こうした境界で光の進む方向が何度も変化します。この現象を理解するうえで重要なのが光の散乱です。

イメージすると、

光が雪に当たる
↓
たくさんの氷結晶や空気との境界に当たる
↓
光の進む方向が何度も変わる
↓
さまざまな方向へ光が戻ってくる

という流れです。

氷の塊では比較的まっすぐ進めた光も、細かな雪の集まりでは複雑な経路を通ることになります。

この違いが、透明な氷と白い雪という見た目の違いにつながっています。

雪が白く見えるのは光が関係している

太陽の光は一見すると白く見えますが、可視光には赤・橙・黄・緑・青・紫など、さまざまな波長の光が含まれています。

積もった雪では、これらの可視光が多数の氷結晶や空気との境界でさまざまな方向へ散乱します。特定の色だけが強く残るのではなく、幅広い波長の光が私たちの目に戻ってくるため、雪全体が白く見えます。

ここまでの違いを整理しましょう。

比較	透明な氷	積もった雪
主成分	H₂O	H₂O
一つひとつの結晶	透明に近い	透明に近い
構造	大きな氷の塊	多数の細かな結晶と空気
光の進み方	比較的通り抜けやすい	何度も散乱する
見え方	透明に見えやすい	白く見える

したがって、雪と氷の色が違って見えるのは、材料が違うからではなく、主に光と構造の関係が違うためなのです。

なお、雪はいつでも真っ白に見えるとは限りません。日陰では青みを帯びたり、夕方には夕日の影響で赤やオレンジ色に見えたりします。これも光の性質が関係する身近な自然現象です。

雪が降る日と雨が降る日は何が違うの？

冬の天気予報では、「雨になるでしょう」「山沿いでは雪でしょう」「雨か雪になる見込みです」といった表現を耳にします。同じ雲から降ってくるのに、なぜ雨になる日と雪になる日があるのでしょうか。

大きなポイントは、雲の中だけでなく、降水が地上へ落ちてくる途中の気温や湿度などです。気象庁でも、地上で雨になるか雪になるかの判別には気温と相対湿度などが関係するとしています。気象庁

雲の中では雪の結晶が作られている

冬の雲の中には、氷晶や過冷却した小さな水滴などが存在しています。気温の低い部分では小さな氷晶が成長し、雪の結晶になります。

ここで大切なのは、地上で雨が降っているからといって、雲の中でも最初から雨粒だったとは限らないということです。

上空でできた雪や氷の粒が落下する途中で暖かい空気の層を通り、とけて雨になる場合があります。

大まかな流れを整理すると、

雲の中で氷の結晶が成長する
↓
雪として落下する
↓
途中の空気の状態によって、とけたりそのまま落ちたりする
↓
地上では雨・みぞれ・雪などになる

と考えると分かりやすいでしょう。

地上まで落ちる途中の気温が重要

雨になるか雪になるかを考えるとき、「地上の気温が0℃より高いか低いか」だけを見ればよいと思うかもしれません。

実際にはそれほど単純ではありません。

雪の結晶は雲から地上まで長い距離を落下します。その途中に暖かい空気の層があれば、雪はとけやすくなります。また、気温だけでなく湿度も雨・雪の判別に関係します。 気象庁の資料でも、地上気温と相対湿度を使った雨雪判別が示されています。気象庁

そのため、

• 地上が0℃を少し超えていても雪になることがある
• 同じ地域でも標高によって雨と雪が分かれることがある
• 気温や湿度の変化によって雨から雪へ変わることがある

といった現象が起こります。

「0℃より高ければ必ず雨、0℃以下なら必ず雪」と決めつけないことがポイントです。

雪が途中でとけると雨になることがある

雲の中で成長した雪の結晶が地上へ向かって落ちてくるとしましょう。

途中に0℃より高い暖かな空気の層が十分にあると、雪の結晶は熱を受けてとけ始めます。完全にとけて水滴になり、そのまま地上まで落ちてくれば雨として観測されます。

反対に、地上近くまで雪の状態を保てる環境なら、雪として降ってきます。

たとえば山では雪なのに、標高の低い市街地では雨が降っていることがあります。これは標高による気温の違いや、上空から地上までの空気の状態などが関係する一例です。

雨・みぞれ・雪はどう違うの？

雨・みぞれ・雪は、地上に届いたときの状態に違いがあります。

種類	地上で見られる状態	特徴
雨	液体の水滴	雪などが途中で完全にとけた場合など
みぞれ	雨と雪が混ざった状態	雨滴と雪が同時に降る
雪	氷の結晶など	とけきらず地上まで届く

気象庁では、**雨と雪が混在して降る降水を「みぞれ」**として扱っています。雨・雪の境目付近では、気温や湿度などのわずかな違いによって降り方が変化することがあります。気象庁

覚えておきたいポイントは次の3つです。

• 雪は上空から地上へ落ちる途中でとけることがある
• 雨か雪かは地上気温だけでは決まらない
• 気温・湿度・上空の大気の状態などが関係する

家で水が凍る様子を観察してみよう

ここまで、水が凍って氷になる仕組みを説明してきました。今度は家庭でもできる簡単な観察で、水の状態変化を確かめてみましょう。

特別な実験器具がなくても、透明なプラスチック容器、水、冷凍庫などを使えば観察できます。

ただし、ガラス容器や密閉容器を凍らせるのは避けましょう。 水は凍ると体積が増えるため、容器が破損する危険があります。文部科学省の観察・実験資料でも、冷凍庫で水を冷やす場合はプラスチック製容器を使い、ふたをしないよう注意が示されています。文部科学省

水を冷凍庫に入れるとどう変化する？

まず、透明なプラスチック容器に水を入れます。

水をいっぱいまで入れず、余裕を残しておきましょう。水面の位置に油性ペンなどで印を付けておくと、凍った後との違いを確認しやすくなります。

観察方法は簡単です。

1. プラスチック容器に水を入れる
2. 水面の位置に印を付ける
3. 冷凍庫へ入れる
4. 十分に凍った後で取り出す
5. 凍る前と後を比較する

冷凍庫の設定や水の量によって凍るまでの時間は異なるため、「○時間で必ず凍る」と決める必要はありません。

観察するときは、透明だった液体の水が固体の氷へ変化したことに注目しましょう。

水が凍る前と後を比べてみよう

水を凍らせる前と後では、見た目や形、体積などに違いが現れます。

観察結果は、次のような表にすると自由研究にも使いやすくなります。

観察するところ	凍る前	凍った後
状態	液体	固体
形	容器に合わせて変わる	固まって形を保つ
流れるか	流れる	流れない
水面の位置	印を付けて記録	凍る前と比較する
見え方	透明	気泡などで白く見える場合もある

大切なのは、予想してから実際の結果を確かめることです。

たとえば「氷になると水面は上がる？下がる？」と予想を書いておくと、単に氷を作るだけでなく、立派な観察実験になります。

氷になると体積が変わるか調べよう

水には特徴的な性質があります。水は凍って氷になると体積が増えます。 これは小学校理科でも扱われる基本的な性質です。文部科学省

先ほど付けた水面の印と、凍った後の氷の位置を比べてみましょう。

凍らせる前                  凍らせた後

┌─────┐                  ┌─────┐
│     │                  │ 氷  │ ← 高くなる
│～～～│ ← 水面の印        │■■■■■│
│ 水  │                  │■■■■■│
└─────┘                  └─────┘

この変化は、氷になると水分子が規則的な結晶構造を作り、液体の水より密度が小さくなることと関係しています。

文部科学省の教材資料でも、水が氷になると体積が増え、氷の密度は液体の水より小さいことが示されています。文部科学省

氷がとけて水に戻る様子も観察しよう

凍らせた氷を室温に置いておくと、周囲から熱を受け取って少しずつとけていきます。

固体だった氷が液体の水へ変わる状態変化を**融解（ゆうかい）**といいます。

観察するときは、

• 氷のどの部分からとけ始めるか
• 表面に水が現れるまでの様子
• 氷が小さくなっていく変化
• 完全にとけた後の水面

などを記録してみましょう。

「水→氷」だけでなく「氷→水」まで観察すると、凝固と融解は反対方向の状態変化だということも理解しやすくなります。

文部科学省の学習資料でも、物質の状態変化では体積が変化する一方、密閉された系など適切な条件で比べれば物質そのものの質量は変わらないことを学習します。文部科学省

実験するときの注意点

家庭で行う場合は、安全を最優先にしましょう。

特に水は凍ると体積が増えるので、密閉した容器をそのまま凍らせないことが重要です。

• ガラス瓶は使用しない
• ふたを閉めて密閉しない
• 容器いっぱいまで水を入れない
• 丈夫なプラスチック容器を使う
• 冷凍庫から出した氷をぬれた手で長時間触らない
• 小学生が行う場合は大人と一緒に観察する
• 冷凍庫内の食品を汚さないよう容器を安定させる

文部科学省の実験資料でも、冷凍庫で水を凍らせる場合はプラスチック製容器を使用し、ふたをしないという安全上の注意があります。文部科学省

実験後は、「凍らせる前」「凍った後」「再びとけた後」の3段階を写真に撮って並べると、水の状態変化がさらに分かりやすくなります。

雪と氷についてよくある質問

ここまで、雪と氷のでき方、水が凍るしくみ、雪の結晶などについて見てきました。最後に、「雪は何℃で降るの？」「海水も凍るの？」など、雪と氷について疑問に感じやすいポイントをQ&A形式で確認してみましょう。

雪は何℃になると降りますか？

「気温が0℃以下になれば雪が降る」と思われがちですが、地上の気温だけで雨か雪かを決めることはできません。

雪の結晶は雲の中で作られ、地上へ落ちる途中の気温や湿度、上空の空気の状態などによって、とけるかどうかが変わります。そのため、地上気温が0℃を少し上回っていても雪になることがあります。気象庁も、地上付近が1～3℃程度の場合などは雨雪の判別が難しくなるとしています。気象庁データ

覚え方としては、

• 0℃以下だから必ず雪とは限らない
• 0℃より高いから必ず雨とも限らない
• 気温だけでなく湿度や上空の気温も関係する

と理解しておくとよいでしょう。

水は必ず0℃で凍りますか？

純粋な水の場合、通常の大気圧では0℃付近が液体の水と固体の氷の境目になります。

しかし、0℃になった瞬間に必ずすべての水が凍るわけではありません。

水が静かな状態で不純物などが少ない場合には、0℃より低くなっても液体の状態を保つことがあります。これを**過冷却（かれいきゃく）**といいます。

また、水に塩などが溶けている場合には凝固点が変化します。その代表例が海水です。

したがって、「水は0℃で必ず凍る」というより、**純粋な水の融点・凝固点は通常の大気圧で約0℃**と理解する方が正確です。

海の水も凍りますか？

はい、海水も十分に冷やされれば凍ります。

ただし、海水には塩分などが含まれているため、純粋な水と同じ0℃ではなく、0℃より低い温度まで冷やされないと凍りにくくなります。

寒い地域では海面に海氷が作られることがあります。たとえば北極海や南極周辺では、広い範囲で海水が凍る現象が見られます。

ポイントは、

• 真水と海水では凍り始める温度が違う
• 塩分が含まれると凝固点が低くなる
• 海水も十分に冷やされれば凍る

ということです。

雪の結晶は全部六角形ですか？

雪の結晶は、六角形を基本とする結晶構造を持っています。これは氷を作る水分子の並び方に関係しています。気象庁の資料でも、雪の結晶が六角形を基本として成長することが説明されています。気象庁データ

ただし、すべてが教科書やイラストで見るような「六本の枝がきれいに伸びた星形」になるわけではありません。

気温や水蒸気量などによって、

• 板状
• 柱状
• 針状
• 樹枝状

など、さまざまな形に成長します。気象庁の南極・昭和基地でも、さまざまな形の雪結晶が観測されています。気象庁

つまり、基本となる六方対称性と、実際に目にする外形は分けて考えるのがポイントです。

氷はどうして水に浮くのですか？

氷が水に浮くのは、氷の密度が液体の水より小さいからです。

水が凍ると、水分子は規則性のある結晶構造を作ります。この構造には液体の水よりも空間が多くなるため、同じ質量で比べると体積が大きくなり、密度は小さくなります。

そのため、

水が凍る
↓
結晶構造ができる
↓
体積が増える
↓
密度が小さくなる
↓
氷が水に浮く

という関係になります。

コップに氷を入れると水面から氷の一部が出ていますね。これも氷の密度が水より小さいために起こる身近な現象です。

雪を固めると氷になりますか？

雪を手でぎゅっと固めると、硬くなって氷のように見えることがあります。しかし、単純に押し固めただけなら、内部にはまだ空気が多く含まれており、透明な氷の塊とまったく同じ状態ではありません。

積もった雪は圧力や温度変化などの影響を受けると、

新しい雪
→ 雪が締まる
→ 空気のすき間が減る
→ より密度の高い雪になる

という変化をしていきます。

自然界では、長い年月をかけて大量の雪が積もり、圧縮されて密度が高くなり、氷河の氷へ変化していくこともあります。

雪も氷もH₂Oですが、結晶の集まり方や含まれる空気の量、密度などが異なるのです。

雪と氷の違いは水が凍るしくみから分かる

雪と氷は見た目やできる場所が違いますが、どちらも基本となる物質は水（H₂O）です。

氷は主に液体の水が凍ってでき、雪は雲の中で生まれた小さな氷晶が成長してできます。水の状態変化と結晶のしくみを知ることで、雪が白く見える理由や氷が水に浮く理由なども理解しやすくなります。

今日覚えておきたい重要ポイント3つ

この記事で特に覚えておきたいのは、次の3つです。

• 雪・氷・水は、基本的に同じH₂Oからできている
• 氷は主に液体の水が凍ってでき、雪は雲の中で氷晶が成長してできる
• 水分子の並び方や光の散乱などが、氷や雪の特徴に関係している

雪と氷を別々に暗記するのではなく、**「水が環境によって姿を変えたもの」**として考えると理解しやすくなります。

雪・氷・水の違い早見表

雪・氷・水の違いを整理してみましょう。

比較する項目	水	氷	雪
主成分	H₂O	H₂O	H₂O
状態	液体	固体	固体
主なでき方	氷がとける、凝結など	液体の水が凍る	雲の中で氷晶が成長する
主に見られる場所	川・湖・海・雨など	冷凍庫・池・湖など	雲・降雪・積雪など
見え方	透明	透明～白く濁る	多数集まると白く見える
特徴	流れて容器に合わせて形が変わる	水より密度が小さい	多様な形の氷結晶からなる

気象庁によると、雪は大気中の水蒸気から氷の結晶が生まれ、さらに水蒸気が加わって成長することでできます。地上へ落ちる途中でとければ雨になり、とけずに届けば雪になります。気象庁

水が雪や氷になるしくみチェックリスト

ここまで読んで理解できたか、確認してみましょう。

• □ 水・氷・雪の基本となる物質がH₂Oだと分かった
• □ 液体の水が凍ると氷になることが分かった
• □ 水は0℃になった瞬間に必ず凍るわけではないと分かった
• □ 雪は雲の中で氷晶が成長してできると分かった
• □ 雪結晶が六角形を基本とする理由が分かった
• □ 氷が水に浮く理由を説明できる
• □ 雪が白く見える理由には光の散乱が関係すると分かった
• □ 雨・みぞれ・雪の違いを説明できる

すべてにチェックが付かなくても問題ありません。「なぜだろう？」と思ったところをもう一度読み返すことが、自然科学を理解する第一歩です。

雨ができるしくみや、雲から地上へ水が落ちてくるまでの流れについては、**「雨はなぜ降るの？雨が降るしくみを小中学生向けにやさしく解説」**で詳しく紹介しています。

参考元：

• 気象庁「雨・雪について」
• 気象庁「降水に関する用語」
• 気象庁「南極・昭和基地周辺の自然現象」
• 気象研究所「雪結晶に関する研究」
• 文部科学省「中学校学習指導要領解説 理科編」

本記事は、気象庁など公的機関が公開する情報を参考に、雪と氷のでき方、水の状態変化、雪の結晶、雨・雪の違いなどを初心者向けに整理しています。気温や湿度などによって実際の現象は変化するため、一般的な仕組みとして解説しています。

まとめ

雪と氷は見た目やできる場所が違いますが、どちらも水からできています。氷は液体の水が冷やされて凍ることででき、雪は雲の中で生まれた小さな氷の結晶が成長して地上へ降ってきたものです。また、雪の結晶に六角形が多いことや、氷になると体積が増えることにも、水分子の並び方が関係しています。雪・氷・水の変化を知ると、雨やみぞれ、雪が降るしくみなど、身近な自然現象も理解しやすくなります。