Гаряча та холодна вода - обидві рідкі форми H2O, але вони мають різну щільність завдяки дії тепла на молекули води. Хоча різниця в щільності незначна, вона має значний вплив на природні явища, такі як океанічні течії, де теплі течії, як правило, піднімаються вище холодних.
Щільність води
Холодна вода завжди щільніша за теплу; зміна щільності становить приблизно 4 десятих одного відсотка між морозом і 30 градусами Цельсія (86 градусів за Фаренгейтом). Хоча невелика, але ця різниця дозволяє теплій воді «плисти» поверх холодної води - явище, яке відбувається щодня у Світовому океані.
Щільність теплої води
Причиною того, що тепла вода менш щільна, ніж холодна, є саме тепло. Коли тепло надходить у воду (від такого джерела, як Сонце), її молекули збуджуються енергією. Вони починають рухатися швидше, тому, натрапивши один на одного, вони відскакують далі. Збільшений простір між швидко рухаються молекулами зменшує щільність.
Щільність холодної води
Холодна вода має більшу щільність, ніж гаряча, оскільки її молекули води більш мляві; вібрації та рухи повільніші та менш енергійні. Молекули менше відскакують і штовхаються один одного, тому більше може вміститися разом у меншому просторі. Оскільки вони упаковані між собою щільніше, щільність води більша.
Конвекція води
Оскільки тепла вода менш щільна, при зіткненні теплої та холодної води тепла вода піднімається до верху; вчені називають це «конвекцією». Цей процес іноді створює цикл, в якому вода на поверхні озера нагрівається вдень, а потім охолоджується і тоне вночі, створюючи повільну, постійну циркуляцію з глибин до поверхні та назад знову.
Океанські течії
Маси теплої води піднімаються над холодною у Світовому океані. Враховуючи течії, тепла тропічна вода рухається до полюсів рухом, як конвеєрна стрічка, з холодною водою внизу. Розподіл температур називається термоклимою. Приклад цього явища - Гольфстрім, і цей цикл підведення теплої тропічної води також впливає на клімат на великих географічних територіях. Наприклад, Лондон не такий холодний, як Калгарі, хоч він і тієї самої широти, бо йому вигідна Гольфстрім. Однак океанська вода не завжди рухається спокійно. Іноді, коли зустрічаються гаряча і холодна вода (і повітряні маси), результатом стає шторм або навіть ураган.