為什麼只有水面會結冰呢

結冰後十分美麗的湖面

到了天寒地凍的時候，如果溫度足夠低，湖面上就會結起一層厚厚的冰，但是在冰的下面，還是有很大一部分的湖水是沒有結冰的，這是為什麼呢？為什麼只有表面的水會變成冰？

之所以會這樣，主要還是因為水的密度會隨著溫度發生一定的變化，但是這個變化既不具有正面的相關性，也不具有反面的相關性，而是類似於拋物線。

當溫度接近4℃的時候，水的密度會達到最大值，也就是我們平時知道的1克/立方厘米。但是當溫度低於或是高於3.980℃的時候，水的密度就會降低，密度的變化非常微小，小到我們幾乎察覺不到，但是就像蝴蝶效應一樣，這微小的差距也有可能造成非常大的影響。

就比如說水面結冰，但是下面的水卻依舊保持液態，這就跟水密度的改變脫不了關係。 當水溫逐漸向3.980℃降低的時候，水面上的溫度首先降低，它們的密度也跟著變大。 本來處於上層的水密度變大之後就會緩緩地往水底沉，原本底層的水密度相對較小，於是開始上浮。這麼一來一去，就形成了對流。 如果溫度持續降低，降到3.980℃以下的話，水溫越低，它們的密度反而越小，這樣，水面上的水溫本來就低，它們的密度又小，所以水溫低的水就只能一直在水面上，而對流運動也沒有了，它們傳導熱量的方式就只剩下傳導了，通過傳導來傳遞熱量就是變相降溫，所以水面上的水溫越來越低，等到溫度到達0℃的時候，水就開始結冰了。 而這時，密度最大的水還是沉在底層，它們的溫度也是3.980℃，並沒有達到冰點，所以不會結冰。

也許正是因為水有這樣的特性，所以才會有如此多的水生動物存活至今。

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