Miks on kuum vesi vähem tihe kui külm vesi?

Kuum ja külm vesi on mõlemad H2O vedelad vormid, kuid neil on erinev tihedus tänu kuumuse mõjule veemolekulidele. Ehkki tiheduse erinevus on väike, mõjutab see märkimisväärselt selliseid loodusnähtusi nagu ookeanihoovused, kus soojad hoovused kipuvad tõusma üle külmade.

Külm vesi on alati tihedam kui soe vesi; tiheduse muutus on umbes 4 kümnendikku ühest protsendist külmumisjärgse ja 30 kraadi (86 kraadi Fahrenheiti) vahel. Kuigi erinevus on väike, võimaldab see sooja veega külma vee peal "hõljuda" - see nähtus ilmneb maailmameres iga päev.

Põhjus, miks soe vesi on vähem tihe kui külm vesi, on soojus ise. Kui soojus viiakse vette (sellisest allikast nagu Päike), ergutab selle molekule energia. Nad hakkavad kiiremini liikuma, nii et kui nad üksteisega kokku põrkavad, põrkavad nad kaugemale. Suurenenud ruum kiiresti liikuvate molekulide vahel vähendab tihedust.

Külma vee tihedus on suurem kui kuum, kuna selle veemolekulid on aeglasemad; vibratsioonid ja liikumised on aeglasemad ja vähem energilised. Molekulid põrkavad ja põrutavad üksteist vähem, nii et väiksemas ruumis mahub rohkem kokku. Kuna need on tihedamalt kokku pakitud, on vee tihedus suurem.

Kuna soe vesi on vähem tihe, siis sooja ja külma kohtumisel tõuseb soe vesi tippu; teadlased nimetavad seda "konvektsiooniks". See protsess tekitab mõnikord tsükli, mille käigus järve pinnal olevat vett kuumutatakse päeval jahutab ja vajub öösel, tekitades aeglast pidevat ringlust sügavusest pinnale ja tagasi uuesti.

Sooja vee massid tõusevad maailmameredes külma vee kohale. Arvestades hoovusi, lükatakse soe troopiline vesi pooluste poole liikumisega nagu konveierilint, all külm vesi. Temperatuuride jaotust nimetatakse termokliimiks. Golfi hoovus on selle nähtuse näide ja see sooja troopilise vee toomise tsükkel mõjutab ka kliimat suurtes geograafilistes piirkondades. Näiteks London pole nii külm kui Calgary, kuigi see on sama laiuskraad, sest see on kasulik Golfi hoovusele. Ookeani vesi ei liiguta seda aga alati rahulikult. Mõnikord on kuuma ja külma vee (ja õhumasside) kohtumisel tulemuseks torm või isegi orkaan.