Γιατί το ζεστό νερό είναι λιγότερο πυκνό από το κρύο νερό;

Το ζεστό και κρύο νερό είναι και οι δύο υγρές μορφές του H2O, αλλά έχουν διαφορετικές πυκνότητες λόγω της επίδρασης της θερμότητας στα μόρια του νερού. Αν και η διαφορά πυκνότητας είναι μικρή, έχει σημαντικό αντίκτυπο σε φυσικά φαινόμενα όπως τα ωκεάνια ρεύματα, όπου τα θερμά ρεύματα τείνουν να ανεβαίνουν πάνω από τα κρύα.

Το κρύο νερό είναι πάντα πιο πυκνό από το ζεστό νερό. η μεταβολή της πυκνότητας ανέρχεται σε περίπου 4 δέκατα του ενός τοις εκατό μεταξύ σχεδόν παγωμένου και 30 βαθμών Κελσίου (86 βαθμούς Φαρενάιτ). Αν και μικρή, η διαφορά επιτρέπει στο ζεστό νερό να "επιπλέει" πάνω από το κρύο νερό, ένα φαινόμενο που συμβαίνει καθημερινά στους ωκεανούς του κόσμου.

Ο λόγος για τον οποίο το ζεστό νερό είναι λιγότερο πυκνό από το κρύο νερό είναι η ίδια η θερμότητα. Όταν η θερμότητα εισάγεται στο νερό (από μια πηγή όπως ο Ήλιος), τα μόρια του ενθουσιάζονται από την ενέργεια. Αρχίζουν να κινούνται γρηγορότερα, οπότε όταν συγκρούονται μεταξύ τους, αναπηδούν πιο μακριά. Ο αυξημένος χώρος μεταξύ των ταχέως κινούμενων μορίων μειώνει την πυκνότητα.

Το κρύο νερό έχει μεγαλύτερη πυκνότητα από το ζεστό, επειδή τα μόρια του νερού είναι πιο αργά. οι δονήσεις και οι κινήσεις είναι πιο αργές και λιγότερο ενεργητικές. Τα μόρια αναπηδούν και χτυπούν το ένα το άλλο λιγότερο, έτσι περισσότερα μπορούν να ταιριάζουν μαζί σε μικρότερο χώρο. Επειδή συσκευάζονται πιο σφιχτά, η πυκνότητα του νερού είναι μεγαλύτερη.

Επειδή το ζεστό νερό είναι λιγότερο πυκνό, όταν ζεστό και κρύο συναντιούνται, το ζεστό νερό ανεβαίνει στην κορυφή. Οι επιστήμονες το αποκαλούν "συναγωγή". Αυτή η διαδικασία δημιουργεί μερικές φορές έναν κύκλο στον οποίο το νερό στην επιφάνεια μιας λίμνης θερμαίνεται κατά τη διάρκεια της ημέρας, στη συνέχεια ψύχεται και βυθίζεται τη νύχτα, δημιουργώντας μια αργή, συνεχή κυκλοφορία από τα βάθη στην επιφάνεια και στην πλάτη πάλι.

Οι μάζες του ζεστού νερού αυξάνονται πάνω από το κρύο νερό στους ωκεανούς του κόσμου. Δεδομένων των ρευμάτων, ζεστό, τροπικό νερό κλείνει προς τους πόλους σε κίνηση σαν μεταφορική ταινία, με κρύα νερά κάτω. Το χάσμα στις θερμοκρασίες ονομάζεται θερμοκλίμα. Το Gulf Stream είναι ένα παράδειγμα αυτού του φαινομένου και αυτός ο κύκλος αύξησης του ζεστού τροπικού νερού επηρεάζει επίσης το κλίμα σε μεγάλες γεωγραφικές περιοχές. Το Λονδίνο, για παράδειγμα, δεν είναι τόσο κρύο όσο το Κάλγκαρι, παρόλο που είναι το ίδιο γεωγραφικό πλάτος, επειδή ωφελείται από το Gulf Stream. Ωστόσο, το νερό του ωκεανού δεν το μετακινεί πάντα ειρηνικά. Μερικές φορές, όταν συναντώνται ζεστό και κρύο νερό (και μάζες αέρα), το αποτέλεσμα είναι μια καταιγίδα ή ακόμα και ένας τυφώνας.