Si l’aigua no tingués les peculiars propietats que té, el clima que tenim a la Terra mai hauria estat com el coneixem.
En general, les substàncies es dilaten quan s’escalfen. El seu volum augmenta i la seua densitat minva. Els líquids i els gasos quan s’escalfen, amb la disminució de densitat, es desplacen cap a dalt. El desplaçament es diu convecció i el moviment s’explica pel principi d’Arquímedes: pesen menys que el pes del volum desplaçat.
L’aire, i també l’aigua calenta, va cap a dalt de manera que l’aigua més calenta es troba a la superfície.
Aquest seria el desplaçament «normal». Açò passa a l’estiu.
Però quan l’aigua arriba a 4°C té densitat màxima i entre 0 i 4°C no es dilata sinó que es contreu. Aquesta variació és petita, quasi inapreciable, però molt important pels éssers que viuen dins l’aigua.
L’aigua més densa que podem trobar serà a 4ºC. Aquesta aigua va al fons i segueix essent líquida, ja que congela a 0°C.
Quan baixen les temperatures a la tardor i a l’hivern, l’aigua més freda va cap a la superfície i, si arriba a 0°C, la superfície es pot congelar. Si fa molt de fred, la capa superficial de gel d’un llac serà més gruixuda. Les aigües inferiors mai arribaran a congelar.
Així, quan fa prou fred per congelar l’aigua d’un llac, es congelarà des de la superfície cap al fons.
A més, l’aigua a 0°C de la superfície té una densitat de 999,84 kg/m3 i el gel format a la superfície té una densitat encara més petita (917 kg/m3) i quedarà surant en tost d’anar cap el fons.
Com més al fons anem dins un llac major serà la temperatura i la temperatura del fons es mantindrà a 4°C, freda però sense la possibilitat de quedar congelada.
L’aigua d’una bassa poc profunda sí que es podrà congelar del tot llevat d’un poc d’aigua de fa que si trepitjam la bassa és fàcil llenegar.
Quan s’acaba el fred, el gel superficial en contacte amb l’aire calent es podrà fondre i tornarem a la situació del gràfic inicial. La temperatura de l’aigua superficial podrà arribar a temperatures de 8, 10, 15 o més °C.
