EXPERIMENT 38図形の実験
6本の枝で、雪の形をつくる
同じ形を60°ずつ回して並べると?
1本の枝に同じルールを使い、6方向へ広げる図形の実験です。雪の結晶の「6回対称」を、組み立てて確かめます。
まず、やってみよう「1段のばす」を何回か押す。
見るところ同じ枝が、60°ずつ向きを変えて6本並ぶところ。
条件を変えて、比べよう
今の条件では
図形の実験
ひとことで
同じ形を6方向へ並べると、60°回しても重なる形になる。
どうして、そうなるの?
氷では、水の分子の並び方が六角形の構造をもっています。それが、雪の結晶に6方向の形が生まれる土台になります。
この図では、6本の枝へ同じルールをそのまま適用します。「60°回して重ねる」を押すと、元の形に重なることを確認できます。
実際の雪の枝は、温度や水蒸気の条件の中で成長します。枝同士が完全に同じになるとは限らず、この模型ほど正確な対称性を持たない結晶もあります。
ことばの小さな辞典
- 対称
- 回す、裏返すなどしても、形が重なる性質。
- 6回対称
- 1回転の間に6回重なる性質。角度は360°÷6=60°。
- 結晶
- 原子や分子が、規則をもって並んだ固体。
計算のしくみ・この模型の限界
枝の各点を60°間隔で6回回転複製。回転後の座標は x′=x cosθ−y sinθ、y′=x sinθ+y cosθ。
1. 氷分子の運動や成長速度のシミュレーションではありません。
2. 形の3例に温度や湿度の予測値は対応させていません。
3. 1本表示は作図の説明用。自然にその1本だけの結晶になることを意味しません。
数値はブラウザ内で計算しています。入力は送信されず、解析タグ・Cookie・外部ライブラリも使いません。元記事の結論全体を再現する道具ではありません。
参考にした資料
Kenneth Libbrecht|Snowflake Science ↗
資料は考え方・式・近似条件の確認用です。図と日本語の説明文、操作・計算コードはこの版で新規制作しています。