الماء الساخن والبارد كلاهما شكل سائل من H2O ، لكن لهما كثافة مختلفة بسبب تأثير الحرارة على جزيئات الماء. على الرغم من أن اختلاف الكثافة طفيف ، إلا أن له تأثيرًا كبيرًا على الظواهر الطبيعية مثل التيارات المحيطية ، حيث تميل التيارات الدافئة إلى الارتفاع فوق التيارات الباردة.
كثافة الماء
الماء البارد دائمًا أكثر كثافة من الماء الدافئ ؛ يبلغ تغير الكثافة حوالي 4 أعشار واحد في المائة بين شبه التجمد و 30 درجة مئوية (86 درجة فهرنهايت). على الرغم من صغر هذا الاختلاف ، إلا أن الاختلاف يسمح للمياه الدافئة "بالطفو" فوق الماء البارد ، وهي ظاهرة تحدث كل يوم في محيطات العالم.
كثافة الماء الدافئ
السبب في أن الماء الدافئ أقل كثافة من الماء البارد هو الحرارة نفسها. عندما يتم إدخال الحرارة إلى الماء (من مصدر مثل الشمس) ، تتأثر جزيئاته بالطاقة. يبدأون في التحرك بشكل أسرع ، لذلك عندما يصطدمون ببعضهم البعض ، يرتدون بعيدًا. زيادة المسافة بين الجزيئات سريعة الحركة تقلل الكثافة.
كثافة الماء البارد
الماء البارد له كثافة أكبر من الماء الساخن لأن جزيئات الماء فيه بطيئة ؛ الاهتزازات والحركات أبطأ وأقل نشاطًا. ترتد الجزيئات وتتصارع بعضها البعض بشكل أقل ، لذلك يمكن أن يتلاءم المزيد معًا في مساحة أصغر. تكون كثافة الماء أكبر نظرًا لأنها معبأة معًا بشكل أكثر إحكامًا.
الحمل الحراري للمياه
لأن الماء الدافئ أقل كثافة ، فعندما يلتقي الماء الدافئ والبارد يرتفع الماء الدافئ إلى الأعلى ؛ يطلق العلماء على هذا "الحمل الحراري". تخلق هذه العملية أحيانًا دورة يتم فيها تسخين المياه على سطح البحيرة خلال النهار ، ثم يبرد ويغرق في الليل ، مما يخلق دورانًا بطيئًا ومستمرًا من الأعماق إلى السطح والعودة تكرارا.
تيارات المحيط
ترتفع كتل الماء الدافئ فوق الماء البارد في محيطات العالم. نظرًا للتيارات ، يتم نقل المياه الاستوائية الدافئة نحو القطبين في حركة مثل حزام النقل ، مع وجود مياه باردة تحتها. يسمى الانقسام في درجات الحرارة بالجير الحراري. تيار الخليج هو مثال على هذه الظاهرة ، وهذه الدورة من جلب المياه الاستوائية الدافئة تؤثر أيضًا على المناخ في مناطق جغرافية واسعة. لندن ، على سبيل المثال ، ليست باردة مثل كالجاري ، على الرغم من أنها تقع على نفس خط العرض ، لأنها تستفيد من Gulf Stream. ومع ذلك ، لا تتحرك مياه المحيط دائمًا بسلام. في بعض الأحيان ، عندما يجتمع الماء الساخن والبارد (والكتل الهوائية) ، تكون النتيجة عاصفة أو حتى إعصار.