5 ответов:
Давайте рассмотрим, что происходит с водоёмом при переходе от лета к зиме. Под водоёмом будем подразумевать любое естественное образование, в котором есть вода: океан, море, реку, озеро, колодец, лужу, и т.п. То, что в реке вода течёт, а в озере - условно неподвижно - при рассмотрении данного вопроса не имеет значения. Не имеет принципиального значения и то, что в море и в океане вода солёная, так как это приведёт к некоторому изменению только каких-то количественных характеристик: температуры начала замерзания и плотности.
<hr />Вот фрагмент таблицы зависимости плотности воды от температуры
Из него видно, что вода имеет наибольшую плотность при температуре +4, а если точнее, то при+3,98°С.
Рассмотрим некий водоём с пресной водой - озеро. Примем, что теплопроводность берегов и дна озера очень мала, и озеро остывает с только поверхности отдавая своё тепло более холодному, чем вода воздуху. Условно разделим весь объём воды на слои, например, по 1 см. Допустим что в начале наблюдения (начало осени) вся вода в озере (на всю глубину) имеет температуру +10°С. Для наглядности будем рассматривать изменения температуры сразу на 1 °С. (Суть рассматриваемых явлений и наших рассуждений не изменится, если рассматривать изменения не на 1 °С, а на меньшие величины 0,1°С или 0,01°С.) Допустим верхний слой воды охладился с 10 до 9 градусов. Поскольку плотность воды возрастёт с 999,73 до 999,81 кг/м^3, то верхний слой воды окажется тяжелее нижележащих. Поэтому он "утонет", т.е. опустится вниз, вытесняя наверх слои воды с температурой +10°С. Так будет до тех пор, пока вся вода в озере не остынет до +9°С. Далее верхний слой воды остынет до +8°С, затем он "утонет" и так далее, процесс будет аналогичен до тех пор, пока температура всей воды в озере не станет + 4°С, а плотность всех слоёв 1000 кг/м^3. Рассмотренное явление перемещения более плотной жидкости вниз, а более тёплой жидкости вверх, называется конвекцией. Кстати, конвекция происходит и в газах.
Теперь пусть верхний слой воды остыл с +4 до +3°С. Плотность его уменьшилась с 1000 до 999,97 кг/м^3, т.е. верхний слой воды легче нижележащих, поэтому он не будет опускаться и останется "плавать" наверху. Поэтому он продолжит остывать до +2, +1 и 0°С. Плотность его будет постоянно уменьшаться до 999,87°С и он останется наверху. При 0°С верхний слой воды замёрзнет. В это же время остальные слои останутся тёплыми, т.е. +4°С. Конечно более нижние слои будут отдавать своё тепло более верхним слоям, но это не сможет происходить за счёт конвекции, а только за счёт теплопроводности, поэтому процесс остывания нижних слоёв воды замедлится В РАЗЫ (не знаю точно, во сколько раз, поэтому число не буду приводить, но В РАЗЫ). ИМЕННО НЕВОЗМОЖНОСТЬЮ КОНВЕКЦИИ, А ТОЧНЕЕ ИЗМЕНЕНИЕМ В ИНТЕРВАЛЕ ТЕМПЕРАТУР ОТ +4 ДО 0 °С НАПРАВЛЕНИЯ КОНВЕКЦИИ НА ПРОТИВОПОЛОЖНОЕ И ОБУСЛОВЛЕНО ТО ОБСТОЯТЕЛЬСТВО, ЧТО ВОДА ЗАМЕРЗАЕТ СВЕРХУ И ВОДОЁМЫ НЕ ПРОМЕРЗАЮТ ДО ДНА.
Читайте также
Меандрирование реки - это процесс деформации русла реки, который приводит к её извилистости. Обращали внимание, что большинство рек как-бы петляют на местности, а иногда вокруг прямой реки виднеются изогнутые озёра - это старицы - которые образуются, когда петля реки настолько выгнулась, что замнулась сама на себя и спрямилась вновь, оставим небольшое озерцо в память о своей былой извилистости. Если рисовать схематично - то выглядит этот процесс примерно так:
