Sisältö
Kuuma ja kylmä vesi ovat molemmat nestemäisiä H2O-muotoja, mutta niiden tiheydet ovat erilaiset johtuen lämmön vaikutuksesta vesimolekyyleihin. Vaikka tiheysero on pieni, sillä on huomattava vaikutus luonnonilmiöihin, kuten merivirtoihin, joissa lämpimät virrat nousevat yleensä kylmien yläpuolelle.
Veden tiheys
Kylmä vesi on aina tiheämpää kuin lämmin vesi; tiheyden muutos on noin 4 prosenttiyksikköä yhden prosentin välillä lähes jäätymisen ja 30 celsiusasteen (86 astetta Fahrenheit) välillä. Vaikka ero on pieni, se sallii lämpimän veden "kellua" kylmän veden päällä, mikä ilmiö esiintyy joka päivä maailmanmeressä.
Lämpimän veden tiheys
Syy, että lämmin vesi on vähemmän tiheää kuin kylmä vesi, on lämpö itse. Kun lämpöä johdetaan veteen (sellaisesta lähteestä kuin aurinko), sen molekyylit virittävät energiaa. Ne alkavat liikkua nopeammin, joten kun törmäävät toisiinsa, ne kimpoavat kauempana. Lisääntynyt tila nopeasti liikkuvien molekyylien välillä vähentää tiheyttä.
Kylmän veden tiheys
Kylmän veden tiheys on suurempi kuin kuuman, koska sen vesimolekyylit ovat hitaampia; värähtelyt ja liikkeet ovat hitaampia ja vähemmän energisiä. Molekyylit pomppaavat ja kilisevät toisiaan vähemmän, joten enemmän mahtuu pienempään tilaan. Koska ne on pakattu tiiviimmin toisiinsa, veden tiheys on suurempi.
Veden konvektio
Koska lämmin vesi on vähemmän tiheää, kun lämmin ja kylmä tapaavat, lämmin vesi nousee huipulle; tutkijat kutsuvat tätä "konvektioksi". Tämä prosessi luo joskus syklin, jossa järven pinnalla oleva vesi lämmitetään päivällä, sitten se jäähtyy ja uppoaa yöllä, jolloin muodostuu hidas, jatkuva kierto syvyydestä pinnalle ja takaisin.
Merivirrat
Massa lämpimästä vedestä nousee kylmän veden yläpuolelle maailman valtamereissä. Virtausten vuoksi lämmin, trooppinen vesi kuljetetaan kohti napoja liikkeessä kuin kuljetinhihna, kylmien vesien alla. Lämpötilaeroa kutsutaan termoklimiksi. Gulf Stream on esimerkki tästä ilmiöstä, ja tämä lämpimän trooppisen veden nostamisjakso vaikuttaa myös ilmastoon laajoilla maantieteellisillä alueilla. Esimerkiksi Lontoo ei ole yhtä kylmä kuin Calgary, vaikka se on sama leveysaste, koska se hyötyy Golfvirrasta. Merivesi ei kuitenkaan aina liikuta tätä rauhallisesti. Joskus kun kuuma ja kylmä vesi (ja ilmamassat) kohtaavat, seurauksena on myrsky tai jopa hirmumyrsky.