Varmt och kallt vatten är båda flytande former av H2O, men de har olika densiteter på grund av effekten av värme på vattenmolekyler. Även om densitetsskillnaden är liten har den en betydande inverkan på naturfenomen som havsströmmar, där varma strömmar tenderar att stiga över kalla.

Vattentäthet

Kallvatten är alltid mer tät än varmt vatten; täthetsförändringen uppgår till ca 4 tiondelar av en procent mellan nästan frysning och 30 grader Celsius (86 grader Fahrenheit). Även om det är litet tillåter skillnaden varmt vatten att "flyta" ovanpå kallt vatten, ett fenomen som uppträder varje dag i världens oceaner.

Varmvattentäthet

Anledningen till att varmt vatten är mindre tät än kallt vatten är själva värmen. När värme introduceras i vatten (från en källa som solen), är dess molekyler upphetsad av energin. De börjar flytta snabbare, så när de stöter på varandra, studsar de längre bort. Det ökade utrymmet mellan de rörliga molekylerna minskar densiteten.

Kallvattentäthet

Kallvatten har större densitet än hett eftersom dess vattenmolekyler är mer tröga; vibrationer och rörelser är långsammare och mindre energiska. Molekylerna studsar och stör varandra mindre, så att fler kan passa ihop i ett mindre utrymme. Eftersom de är förpackade ihop snabbare, är vattnets densitet större.

Konvektion av vatten

Eftersom varmt vatten är mindre tätt, når varmt och kallt möts uppstår varmt vatten till toppen; forskare kallar denna "konvektion". Denna process skapar ibland en cykel där vatten på ytan av en sjö värms upp under dagen, kyler sedan och sänker på natten, vilket ger en långsam, kontinuerlig cirkulation från djupet till ytan och tillbaka igen.

Ocean Currents

Massor av varmt vatten stiger över kallt vatten i världens oceaner. Med strömmar transporteras varmt, tropiskt vatten mot polerna i en rörelse som ett transportband, med kallt vatten under. Klyftan i temperaturer kallas termoklimmen. Gulfströmmen är ett exempel på detta fenomen, och denna cykel för att få varmt tropiskt vatten upp påverkar också klimatet över stora geografiska områden. Till exempel är London inte lika kallt som Calgary, även om det är samma breddgrad, eftersom det drar nytta av Gulf Stream. Havsvatten rör sig inte alltid detta lugnt. Ibland, när varmt och kallt vatten (och luftmassor) möts, är resultatet en storm eller till och med en orkan.