מדוע מים חמים פחות צפופים ממים קרים?

מים חמים וקרים הם שניהם צורות נוזליות של H2O, אך יש להם צפיפויות שונות עקב השפעת החום על מולקולות מים. למרות שהפרש הצפיפות קל, יש לו השפעה משמעותית על תופעות טבע כמו זרמי ים, שם זרמים חמים נוטים להתעלות מעל קר.

מים קרים תמיד צפופים יותר ממים חמים; שינוי הצפיפות מסתכם בכ -4 עשיריות מאחוז אחד בין כמעט קפיאה ל -30 מעלות צלזיוס (86 מעלות פרנהייט). למרות שההבדל קטן, מאפשר למים חמים "לצוף" על גבי מים קרים, תופעה המתרחשת מדי יום באוקיאנוסים העולמיים.

הסיבה שמים חמים צפופים פחות ממים קרים היא החום עצמו. כאשר מכניסים חום למים (ממקור כמו השמש), המולקולות שלה נרגשות מהאנרגיה. הם מתחילים לנוע מהר יותר, ולכן כאשר הם נתקלים זה בזה הם קופצים רחוק יותר. המרווח המוגדל בין המולקולות הנעות במהירות מקטין את הצפיפות.

למים קרים יש צפיפות גדולה יותר מאשר חמים מכיוון שמולקולות המים שלהם איטיות יותר; התנודות והתנועות איטיות ופחות אנרגטיות. המולקולות מקפצות ומטלטלות זו את זו פחות, כך שיותר יכולות להשתלב במרחב קטן יותר. מכיוון שהם ארוזים בצורה הדוקה יותר, צפיפות המים גדולה יותר.

מכיוון שמים חמים פחות צפופים, כאשר חמים וקרים נפגשים, מים חמים עולים למעלה; מדענים מכנים זאת "הסעה". לעיתים תהליך זה יוצר מחזור בו מחממים מים על פני האגם במהלך היום ואז מתקרר ושוקע בלילה, ויוצר מחזור איטי ומתמשך מהמעמקים אל פני השטח ובחזרה שוב.

המוני מים חמים עולים מעל מים קרים באוקיאנוסים העולמיים. בהתחשב בזרמים, מים טרופיים חמים מועברים לעבר הקטבים בתנועה כמו מסוע, ומתחתם מים קרים. החלוקה בטמפרטורות נקראת תרמיקליים. זרם המפרץ הוא דוגמה לתופעה זו, ומעגל זה של העלאת מים טרופיים חמים משפיע גם על האקלים באזורים גיאוגרפיים גדולים. לונדון, למשל, אינה קרה כמו קלגרי, למרות שהיא באותו קו רוחב, מכיוון שהיא נהנית מזרם המפרץ. מי האוקיאנוס לא תמיד נעים זאת בשלווה. לעיתים, כשמפגשים מים חמים וקרים (וגם המוני אוויר), התוצאה היא סערה או אפילו הוריקן.