L'eau est une matière spéciale, pour ne pas dire, un phénomène! Les matériaux «normaux» deviennent de plus en plus denses en refroidissant, c'est-à-dire que leurs infimes particules se resserrent au fur et à mesure que la température diminue. Ce n'est pas le cas de l'eau.
Les matériaux denses coulent ou tombent plus vite
La différence de densité des matériaux explique par exemple qu'une pierre tombe sur le sol (la pierre est plus dense que l'air) ou qu’un ballon gonflé à l'hélium monte dans le ciel (l'hélium est moins dense que l'air). L'huile et l'essence sont moins denses que l'eau et s'accumulent donc à sa surface.
Un cas particulier: l'eau atteint sa plus forte densité à 4°C
Au-dessous de 4°C, l'eau devient de nouveau moins dense. Entre 4°C et 0°C, la différence est certes faible, mais elle suffit à faire monter l'eau plus froide à la surface. De plus, la couche superficielle du lac est refroidie par le vent, particulièrement quand l'air au-dessus du lac est très froid. Même si l'eau de la surface s'évapore, le lac en dessous se refroidit (comme notre peau se refroidit quand nous transpirons).
Le reste de l'eau du lac, qui ne gèle pas, a une température d'environ 4°C. À cette température, les animaux ne gèlent pas et peuvent survivre la saison froide, par exemple en hibernant.
D'ailleurs, en se transformant en glace, l'eau forme une structure spéciale, se dilate et flotte sur l'eau liquide comme un morceau de bois. Même des animaux lourds tels que l'ours polaire peuvent se tenir sur des blocs de glace sans couler.
