Vesi käitub sageli täiesti ebaharilikult, üldse mitte nagu enamus teisi aineid. Kõigi füüsikaseaduste kohaselt peaks tahke olekus agregaatne aine olema raskem kui vedel analoog ja seetõttu pidi jää olema põhjas.
Kuid sellest hoolimata hõljub see peal ja selle all olev vesi ei ole mitte ainult vedel, vaid sobib ka elusolendite talvitumiseks. Kui kõik oleks teisiti ja põhjas koguneks jääd, oleks vees elutegevuse säilitamine võimatu. Lõppude lõpuks külmuksid tiigid igal talvel täielikult. Mis kaitseb tiike ja miks vesi jääb külmetamata?
Miks jää ei vaju?
Jää ujuvuse tagab asjaolu, et külmudes muutub selle tihedus ümbritseva vee tihedusest väiksemaks. See omandab kristallvõre ja on sageli rikastatud õhumullidega, mis annavad sellele täiendava ujuvusvaru. Reservuaaride servast moodustub kate, kiirustades järk-järgult keskpunkti poole. Jää esialgne paksus ja tugevus on väike, kuid külma ilmaga võivad need kiiresti suureneda.
Huvitav fakt: kõige tugevam jää, millel saab ohutult kõndida, on sinaka või roheka varjundiga. Kui jää on valge, on see poole vähem vastupidav ja kui hall, ei tasu sellel üldse astuda. Kui viskate tüki jääd vette, siis kõigepealt läheb see põhja. Kuid tulevikus see veidi sulab, vesi selle ümber pakseneb ja see hõljub.
Miks külmub ainult tiigi ülaosa?
Teoreetiliselt võib iga veekogu külmuda, pöördudes jääni põhjani. Praktikas ei külmu väike järv, mille maksimaalne sügavus on 3 meetrit, isegi karmil Vene talvel põhja, muudest veekogudest rääkimata. Seda just jää tõttu, mis võib pakkuda märkimisväärset kaitset hüpotermia eest. Nüansside mõistmiseks on vaja kaaluda, kuidas toimub vee jahutamise protsess.
Kui veemassid jõuavad +4 kraadini, algab intensiivne veekihtide liigutamise protsess reservuaaris. Külmad kihid hakkavad tõusma, kuna nende tihedus, võttes arvesse vee eripära, on kõige väiksem. Reservuaari põhjas kogunevad soojad massid. Ülemistes külmakihtides algab jää moodustumise protsess, mis järk-järgult katab ja katab kogu pinna. Pärast seda peatub vee jahutamine praktiliselt.
Jää all olevat vett ei saa tuul enam segada, kõik kihid jäävad puutumatuks - eriti seisvas või aeglaselt voolavas vees. Jää madal soojusjuhtivus loob omamoodi padja, mis kaitseb reservuaari edasise jahutamise eest. Kuid ka vee soojusjuhtivus on madal.
Veemassid püsivad sooja perioodi jooksul jääkarbi all sõna otseses mõttes täpikestena ja kõik veealused elanikud saavad ilma probleemideta talvituda. Ainus keeruline hetk nende jaoks on hapnikuvaegus, sest jää eraldab veepinna õhust ja hoiab ära selle küllastumise selle elutähtsa ainega.Sellepärast löövad kalad talvel mõnikord puuritud aukudesse või muudesse jääaukudesse - need on lihtsalt räämas.
Huvitav fakt: Jää ja vee ainulaadsete omaduste tõttu eksisteerivad järved isegi Antarktikas. Niisiis, üks neist, Vostok, asub 4 km paksuse jääkihi all. Praegu pole selge, kas selles elab mõni elusolend.
Mõned loomaliigid talvituvad otse oma looduslike järvede jääl - näiteks konnad, newt. Füsioloogilised omadused võimaldavad neil keha külmuda, ilma et oleks ohtu elule, ja hiljem, pärast kevadist sulatamist, saavad nad uuesti elada nagu varem. Rakkude looduslikud antifriisid välistavad igas neist ägeda jääkristalli moodustumise külmumisel ning just see kristall hävitab elava raku, põhjustades selle surma ja võimetuse endisel kujul sulada. Kahepaiksed ei karda külma ja jääkülmumist.
Seega kaitseb reservuaari ülaservale moodustunud jää madala soojusjuhtivuse tõttu selle edasise külmumise eest. Teoreetiliselt võivad isegi ookeanid põhjani külmuda, kuid selleks peaksid temperatuurid olema väga madalad. Praktikas külmuvad täielikult ainult pudrumäed ja väga madalad veekogud ning lisaks võivad madalad tiigid ja järved ka väga karmide talvede korral täielikult külmuda. Tavalistes tingimustes hoitakse väikese plusstemperatuuri indikaatoriga vett alati jääkihi all.