Buz da sudan oluşmasına rağmen suyun üzerinde nasıl yüzer?

Buz da sudan oluşmasına rağmen suyun üzerinde nasıl yüzer?

Sular her zaman yüzeyden donarlar ve buz her zaman suyun üzerinde yüzer, dibe batmaz. Eğer suyun tüm diğer sıvılar gibi soğudukça yoğunluğu artsaydı, yani buz suyun dibine batsaydı, bu durumda okyanuslar, denizler ve göllerde, donma alttan başlayacaktı. Alttan başlayan donma yüzeyde soğuğu kesecek bir buz tabakası olmadığı için, yukarı doğru devam edecekti. Böylece Dünya'daki göllerin, denizlerin ve okyanusların çok büyük bölümü dev birer buz kütlesi haline gelecekti. Böyle bir Dünya'nın denizlerinde hiçbir canlı yaşayamazdı. Denizlerin ölü olduğu bir ekolojik sistemde kara canlılarının varlığı da mümkün olamazdı. Kısacası Dünya, eğer su normal davransaydı, ölü bir gezegen olacaktı.

Bilinen tüm maddeler ısıları düştükçe büzüşürler. Bilinen tüm sıvılar da yine ısıları düştükçe büzüşür, hacim kaybederler. Hacim azalınca yoğunluk artar ve böylece soğuk olan kısımlar daha ağır hale gelir. Bu yüzden sıvı maddelerin katı halleri, sıvı hallerine göre daha ağırdır. Ama su, bilinen tüm sıvıların aksine, belirli bir ısıya (+4' C'ye) düşene kadar büzüşür, ama sonra birdenbire genleşmeye başlar. Donduğunda ise daha da genleşir. Bu nedenle suyun katı hali, sıvı halinden daha hafiftir. Yani buz, aslında normal fizik kurallarına göre suyun dibine batması gerekirken, su üstünde yüzer.

Suyun yukarıda anlatılan özelliği, Dünya üzerindeki denizler açısından çok önemlidir. Eğer bu özellik olmasa, yani buz suyun üzerinde yüzmese, Dünya üzerindeki suyun çok büyük bir bölümü tamamen donar, göllerde ve denizlerde hiçbir yaşam kalmazdı. Bu gerçeği biraz daha detaylı olarak inceleyelim. Dünya'nın pek çok yerinde soğuk kış günlerinde ısı 0' C'nin altına düşer. Bu soğuk elbette denizleri ve gölleri de etkiler. Bu su kütleleri giderek soğurlar. Soğuyan tabakalar dibe doğru çöker, daha sıcak kısımlar yüzeye çıkar, ama bunlar da havanın etkisiyle soğur ve yine dibe doğru çöker. Ancak bu denge sıcaklık, 4' C'ye gelince birden değişir, bu kez ısının her düşüşünde, su genleşmeye ve hafiflemeye başlar. Böylece 4' C'lik su en altta kalır. Daha yukarıda 0' C, onun üstünde 2' C, böylece devam eder. Suyun yüzeyi ise 0' C'ye vararak donar. Ama sadece yüzey donmuştur. Yüzeyin altında kalan 4' C'lik bir su tabakası, balıkların ve diğer su canlılarının yaşamlarını sürdürmeleri için yeterlidir.