Kāpēc karstais ūdens ir mazāk blīvs nekā auksts?

Karstais un aukstais ūdens ir abas šķidrās H2O formas, taču to blīvums ir atšķirīgs, pateicoties siltuma ietekmei uz ūdens molekulām. Lai gan blīvuma starpība ir neliela, tā būtiski ietekmē tādas dabas parādības kā okeāna straumes, kur siltās straumes mēdz paaugstināties virs aukstajām.

Auksts ūdens vienmēr ir vairāk blīvs nekā silts; blīvuma izmaiņas ir aptuveni 4 desmitdaļas viena procenta starp gandrīz sasalšanu un 30 grādiem pēc Celsija (86 grādi pēc Fārenheita). Lai arī atšķirība ir maza, siltais ūdens ļauj "uzpeldēt" aukstā ūdens virsū, un šī parādība katru dienu notiek pasaules okeānos.

Iemesls tam, kāpēc siltais ūdens ir mazāk blīvs nekā auksts, ir pats siltums. Kad siltums tiek ievadīts ūdenī (no tāda avota kā Saule), tā molekulas enerģija uzbudina. Viņi sāk kustēties ātrāk, tāpēc, saduroties viens ar otru, viņi atsitās tālāk. Palielināta telpa starp ātri kustīgajām molekulām samazina blīvumu.

Aukstā ūdens blīvums ir lielāks nekā karstajam, jo ​​tā ūdens molekulas ir gausākas; vibrācijas un kustības ir lēnākas un mazāk enerģiskas. Molekulas atlec un viena otru mazāk izspiež, tāpēc mazākā telpā vairāk var saderēties. Tā kā tie ir saspiesti ciešāk, ūdens blīvums ir lielāks.

Tā kā siltais ūdens ir mazāk blīvs, satiekoties siltajam un aukstajam, siltais ūdens paceļas uz augšu; zinātnieki to sauc par "konvekciju". Šis process dažreiz rada ciklu, kurā ūdens ezera virsmā tiek uzkarsēts dienas laikā, pēc tam naktī atdziest un nogrimst, radot lēnu, nepārtrauktu cirkulāciju no dziļumiem līdz virsmai un aizmugurē atkal.

Siltā ūdens masas pasaules okeānos paceļas virs aukstā ūdens. Ņemot vērā straumes, silts, tropisks ūdens tiek virzīts uz stabiem kustībā kā konveijera lente, zem tā ir auksti ūdeņi. Temperatūru dalījumu sauc par termoklimu. Golfa straume ir šīs parādības piemērs, un šis siltā tropiskā ūdens celšanas cikls ietekmē arī klimatu lielās ģeogrāfiskās teritorijās. Piemēram, Londona nav tik auksta kā Kalgari, kaut arī tā ir viena un tā pati platuma grāda, jo tā gūst labumu no Golfa straumes. Tomēr ne vienmēr okeāna ūdens to pārvieto mierīgi. Dažreiz, satiekoties karstam un aukstam ūdenim (un gaisa masām), rezultāts ir vētra vai pat viesuļvētra.