Par Terry Mann | Mis à jour le 24 mars 2022
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L'eau chaude et l'eau froide sont du H₂O liquide, mais leurs densités diffèrent car la chaleur influence le mouvement moléculaire.
Bien que la différence de densité ne soit que d'environ 0,4 % entre des températures proches de zéro et 30 °C (86°F), elle détermine les courants océaniques et d'autres processus naturels.
L'eau froide est toujours plus dense que l'eau chaude. Le changement de densité s'élève à environ 0,4 % entre une eau proche du point de congélation et 30 °C (86 °F). Cette différence petite mais mesurable permet à l'eau chaude de se retrouver au-dessus des couches plus froides de l'océan.
L'énergie thermique excite les molécules d'eau, augmentant ainsi leur mouvement cinétique. À mesure qu'elles se déplacent plus rapidement, les collisions séparent les molécules, créant plus d'espace entre elles et réduisant la densité globale.
À des températures plus fraîches, les molécules d’eau se déplacent plus lentement et vibrent avec moins d’énergie. Ils restent plus rapprochés, se regroupant dans un volume plus serré et résultant en une densité plus élevée.
Parce que l’eau chaude monte et l’eau froide descend, des courants de convection se forment naturellement. Dans les lacs, la lumière du soleil réchauffe la surface pendant la journée; la nuit, l'eau se refroidit et coule, établissant une circulation douce et continue entre les profondeurs et la surface.
Les eaux tropicales chaudes se déplacent vers les pôles via les courants de surface, tandis que les eaux plus froides se trouvent en dessous. Cette stratification, connue sous le nom de thermocline, est à la base de courants majeurs tels que le Gulf Stream. Le Gulf Stream transporte de l’eau chaude vers l’Europe, atténuant les climats comme celui de Londres, le rendant plus doux que celui des villes situées à la même latitude, comme Calgary. Lorsque des eaux chaudes et froides entrent en collision, les contrastes de température qui en résultent peuvent engendrer des tempêtes, voire des ouragans.