単結晶の氷と多結晶の氷
さて突然ですが、液体の水はそれ単体では無味無臭の透明で、とりわけ多様な状態を持っているわけではありません。
反して固体の水である氷は、非常に多種多様な状態を持ちます。
自然下においても、粉雪、ボタ雪、降り積もって固まった氷雪、池や水溜まりに張った氷や、つらら、霜柱など、氷は実に多様性を持っていますが、それらの氷は大きく「多結晶」か「単結晶」かに分けることができます。
一般的に、一つの固体全体にわたって結晶の格子構造が保たれているものを単結晶 (single crystal) といい、反対に微小な結晶粒子がいろいろな方位で集まっている固体のことを多結晶 (polycrystal) と呼びます。
多結晶を構成している微小な結晶の大きさや、結晶の成長していく方向はさまざまです。また多結晶では各微小な結晶ごとに互いに固着して、一つの固体となっています。この微小な結晶の境界のことを結晶粒界と呼びます。
多結晶であるか単結晶であるかで、同様の物質でも見た目が異なる。
多結晶の氷は低温下なら至るところで確認することができ、特別な条件が揃わなければ基本氷は多結晶になると考えて良いでしょう。
一方で単結晶の氷を確認することができる自然現象も存在し、代表的なものが「雪の結晶」です。
雪の結晶は基本的に単結晶ですが、その形状は六方晶系の水晶や、等軸晶系の岩塩のような晶系とは異なり、これまた実に多様なものとなります。
これは雪の結晶が「成長形 の単結晶」と呼ばれるものだからで、雪の結晶の形成は水蒸気の過飽和度が大きい平衡から遠い条件で起こり、形状はその時の環境に大きく依存します。
故に、雪の結晶は二度と同じ形 ができることはないと言われています。
ほぼ完全な天然単結晶「氷筍（ひょうじゅん）」
前述の通り、雪の結晶などごく小さいものなら見受けられますが、大きな氷の単結晶は様々な条件が揃わなければ形成されないもので、自然下では肉眼で観察が容易なサイズの、完全に近い単結晶は中々お目にかかれません。
しかし数少ない例外があり、それが「氷筍（ひょうじゅん）」です。
使われなくなった坑道に発生した氷筍（北海道某所にて）
氷筍とは、 いわば氷の鍾乳石とでも呼ぶべきもので、通年して-2～3℃ほどの環境を保つ洞窟内で確認できます。
洞窟の天井から滴る水滴が非常にゆっくりと凍りながら形成されるもので、そのなりたちや見た目はいわゆる「つらら」によく似ていますが、外界と比べ環境が一定に保たれた洞窟内では非常にゆっくりかつ、紫外線や異物の混入など外的な刺激が加わりにくいこともあり、ほぼ完全なる単結晶として形成されます。
つららは放射状に多数の単結晶粒が成長したものだが、
氷筍は安定した環境で形成されたほぼ完全な単結晶である。
ここで重要なのは、大きな単結晶の形成には結晶がゆっくり時間をかけて形成されることと、異物（人間にとっての衛生不衛生の意味でなく、液体に対して物理的影響をもたらす粒子）が入らないということが、非常に大きな条件であるということです。
また、つららは透明で単結晶のようにも思えますが、その構造は中心から少し左上寄りの点から多数の氷単結晶粒が放射状に成長して形成された多結晶体です。
つららは一見ゴミなどが入っておらず、透き通っていて綺麗に見えるので、舐めたりしても大丈夫だと誤解する人はたまにおり、子供の頃など実際に舐めたことのある方もいらっしゃるのではないでしょうか？
しかし実際のところ、閉鎖的でない環境の下でなんども融解と氷結を繰り返して形成されるつららには、鳥のフンなどの不衛生な異物が混入しています。
あるアメリカの気象学者の方が、SNSにこの事実を訴えかける投稿をしたところ、その事実に驚いた方が多く、非常に反響を呼びました。
また、つららには排ガスなどを原因とした、硫酸、硝酸化合物が含まれているかもしれません。
少量ならそこまで害はなく、むしろ少し酸っぱいのがさわやかでおいしい！なんてこともあるかもしれませんが、あまり体によさそうではないですね…。
一方で、観光地になっている洞窟などで見られる氷筍に関しては、衛生的に舐めても問題ないレベルかもしれません…それを実行に移したことによる、社会的損失含め諸々保証はできませんが…。
天然のアイスアート「鳴沢氷穴」
そして、貴重な天然の単結晶「氷筍」を通年見ることができるスポットのひとつに、山梨県富士山麓の青木ヶ原樹海東口にある「鳴沢氷穴」があります。
この洞窟は、溶岩が流れ出た後にできた空洞、いわゆる「溶岩洞」で国の天然記念物に指定されています。
全長153ｍのこの洞窟は、古来より天然の冷凍庫として人々の生活に役立ってきた歴史があり、内部には氷を積み上げた氷室や種子貯蔵庫の跡があり、かつては養蚕がさかんであった頃は、カイコの繭玉がそれ以上成長してしまわぬように、ここに保存していたといいます。
鳴沢氷穴の入り口。中央のくぼみにはかつて種子貯蔵庫があり、種もみや繭玉を保管していた。
カイコの繭などを保存していた冷蔵用の洞窟はこの鳴沢氷穴に限らず、青木ヶ原樹海の中に幾つか点在するそうですが、手軽に観光できるよう整備されたスポットはここくらいです。
洞窟内に存在する氷筍などの氷と、ライトアップの演出が合わさり醸し出す雰囲気は、まさに天然のアイスアートというべきものです。山梨一帯は近年キャンプ地などとしても再注目されていますが、もし近くまで訪れることがありましたら、是非一度探検してみるのもいかがでしょうか？
ライトアップされた鳴沢氷穴の氷筍
氷穴の伝説
氷穴の一番の見所は、氷筍といった天然のアイスアートかもしれませんが、個人的にお気に入りのスポットが、氷穴の最奥から繋がっている底なしの「地獄穴」です。
地獄穴はいわゆる竪穴洞窟になっているようですが、容易に直径を測定することができないほど深く、正式な調査が行われたこともありません。
伝説によると、なんとこの地獄穴は富士山の下を抜けて遥か遠く、神奈川県湘南の江ノ島 に存在する洞窟「第一岩屋」のまで地下で繋がっているといわれています。
鳴沢氷穴は溶岩洞、江ノ島岩屋は海蝕洞とかなり成り立ちが異なるため、信ぴょう性には疑問があり、また現代であればドローンによる探査などですぐに真相が判明してしまいそうですが、富士山麓の樹海にある洞窟が、遥か遠くの海に通じているという伝説、なかなかロマンを感じませんか？
