لماذا يطفو الجليد

في المناطق القطبية يرى الجليد طافياً كشريحة – يتراوح سمكها حسب درجة إنخفاض الحرارة – فوق سطح مياه البحر ، و عند القطب الشمالي تحديدا فإن الجليد يشكل يابسة أرضية طافية فوق محيط ( و هو المسمى بالمحيط المتجمد الشمالي ) ، و حقيقة فإن المحيط لا يكون متجمداً بالكلية و إنما تتجمد طبقة من سطحه بسماكة معينة تزداد كلما إنخفضت درجة الحرارة و تقل إذا ما إرتفعت درجات الحرارة ، و قطعا سوف تتلاشى لو كان الإرتفاع قد أصبح كبيراً و أصبحت درجة الحرارة فوق الصفر و لفترة طويلة ( و لكن هذا لا يحدث طبعاً في منطقة القطب أبداً ) . كما إنك و في فصل الصيف الحار عندا تضيف مكعبات من الجليد إلى كأ الماء الذي تشربه فإنك تلاحظ طوفان تلك المكعبات على سطح الماء و عدم غرقها إلى قاع الكوب كما يبدو منطقيا للوهلة الاولى من مبدأ أن القوام الصلب هو أكثف من القوام السائل. حقيقة إسترعت هذه الظاهرة أنظار العلماء و أخذت مساحة واسعة من تجاربهم حول السائل الأكثر وجودا في الطبيعة و هو الماء ، فوجدوا أن الماء يشذ – و هو الوحيد من بين كل سوائل الأرض ، بل من كل عناصر و مركبات الكون قاطبة – عن قاعدة الإنكماش مع الإستمرار في تخفيض الحرارة ما دون الأربع درجات مئوية ( 277 درجة كلفن ) . و سميت تلك الظاهرة ( ظاهرة شذوذ الماء ) و هي تعني أن الماء يستمر في الإنكماش كلما إنخفضت درجة الحرارة حتى إذا وصلت درجة الحرارة إلى 4 درجات مئوية و بقينا نبرد في الماء فإن الماء يبدأ بالتمدد ، لذلك فكلما بردنا الماء حتى دون الصفر بعدما يصبح جليداً فإنه يتمدد و يزداد بالتالي حجم الجليد كلما بردنا أكثر فأكثر ، و حيث أنه معلوم فيزيائيا أنه بإزياد الحجم و ثبات الكتلة فإن الكثافة تقل ، و بالتالي فكثافة الجليد حتما أقل من كثافة الماء فلذلك يطفو !