霜柱はなぜできる？地面から氷が伸びる仕組みと霜との違い

冬の朝、土を持ち上げる透明な氷の柱「霜柱（しもばしら）」は、地中の水分が冷えた地表付近へ集まり、次々に凍ることで伸びる現象です。上から氷が降ってくるのではなく、土の中にある水が材料になります。

ただ寒いだけではできません。地表面の冷たさ、地中の水分、土の性質がそろう必要があります。「なぜ地面から伸びる？」「霜と何が違う？」「寒すぎるとできないの？」を気象庁・科学館・地盤工学の説明から整理します。

霜柱ができる仕組みを3段階で解説

1. 地表が冷え、地中には凍っていない水が残る

晴れた冬の夜は地面が冷え込み、地表付近が0℃以下になることがあります。地表のすぐ下にはまだ凍っていない水分が残っている場合があり、霜柱が成長するための水の供給源になります。

2. 土のすき間を通って水分が凍る場所へ移動する

湿った土には粒子と粒子の間に小さなすき間があり、水が移動できます。細かいすき間で水が引き上げられる現象は「毛細管現象」として説明されます。実際の霜柱の成長には、凍る境界で水が引き寄せられる働きも関係します。

北海道科学大学の地盤工学の解説でも、霜柱がどのように水を吸い寄せるかには研究上の課題があると紹介されています。したがって、身近な「ストローで水を吸う」仕組みだけで完全に説明できるものではありません。

3. 根もとで氷が増え、上に伸びる

地表付近へ来た水が凍り、さらに水が供給されると氷の層が成長します。氷は柱の先端ではなく、土と接する根もと付近で成長して上側を押し上げるため、表面の土の粒が氷の上に乗ったように見えます。

中谷宇吉郎 雪の科学館の解説でも、霜柱が根もとで成長する点が紹介されています。

霜柱ができやすい条件・できにくい条件

気象庁の子ども向け解説は、地面がよく冷え、土の中が湿っているときに霜柱ができるとしています。高さは土の種類と温度により異なり、10cmを超える例もあるそうです。

冬でもすべての土に霜柱ができるわけではありません。たとえば砂利は水がとどまりにくく、強く踏み固められた地面は水の移動や氷の成長が起こりにくいことがあります。場所の違いを見比べると、氷が伸びる条件が分かりやすくなります。

霜柱と「霜」は別物｜水の出どころが違う

霜は、空気中の水蒸気が冷えた物の表面に直接氷として付着することでできます。一方、霜柱は土の中の水を材料に成長します。どちらも寒い朝に現れますが、できる場所と水の供給源が違うのが重要な見分け方です。

似た冬の現象として、車のガラスにつく氷は地面から伸びる霜柱とは異なります。車のフロントガラスが凍る理由と解氷方法も参考になります。

「寒ければ寒いほど大きくなる」は本当？

必ずしもそうではありません。霜柱には地中から水を供給する仕組みが必要です。地面の中まで深く凍り、液体の水が十分供給されなくなると、地表に伸びる霜柱はできにくくなります。

ただし土の内部で氷が成長し、地面が持ち上がる「凍上（とうじょう）」が起こる場合があります。凍上は道路や建物の基礎にも影響する地盤現象で、足元で見つける小さな霜柱とは規模も問題も異なります。

どこで観察すると分かりやすい？

• 朝の冷え込んだ日に、畑のわきや未舗装の柔らかい土を探す。
• 氷の柱の先に土粒が乗っているか、足元をよく見て観察する。
• 近くの砂利道・固い土と比較し、どんな場所に多いかを考える。
• 日が当たって溶けた後の地面の状態を見る。

観察する際は、立入禁止の場所や人の畑に入らず、凍った足元で滑らないようにしましょう。野外で探すだけでも十分に仕組みを学べるため、無理に低温の実験や冷凍庫を使った再現を行う必要はありません。

よくある質問

霜柱は夜と朝のどちらにできますか？

地面が十分に冷える夜間から早朝に形成されやすい現象です。ただし、できる時刻は天候、地面の温度、土の状態で変わります。必ず朝だけにできるわけではありません。

霜柱を踏むとザクザクするのはなぜ？

細い氷の柱が集まった部分に力がかかり、折れたり崩れたりするためです。足元の土が緩くなることもあるので、凍った斜面や滑りやすい場所では踏んで遊ばないようにしましょう。

「霜柱」という名前の植物もありますか？

植物にも「シモバシラ」と呼ばれる種類があります。その植物の茎の周囲に氷が形成される現象も知られていますが、この記事で扱う土から伸びる霜柱とは別の現象です。

まとめ｜霜柱は地中の水が作る氷の柱

霜柱は、冷えた地表付近に地中の水が供給され、氷が根もとで次々に成長する現象です。できやすさは単なる気温だけでなく、地中に残る水分と土の性質で決まります。表面に白く付く霜と混同せず、水の出どころから見分けてみてください。

確認した資料

• 気象庁「霜柱はどうやってできるの？」
• 中谷宇吉郎 雪の科学館「器に入れた土では霜柱が作れない理由」
• NGKサイエンスサイト「氷が土からはえてくる!?」
• 北海道科学大学「寒さに負けない土木構造物を造るために」

※2026年11月3日閲覧。霜柱と凍上の規模・発生条件は地域・土質で変わります。