Вода является загадкой природы по своим удивительным свойствам. Она одна из немногих веществ на планете может находиться в как в жидком, так и в твердом состоянии, а также в виде водяного пара. При замерзании вес воды уменьшается, что также отличает ее от других жидкостей. А наибольшую плотность вода приобретает при температуре +4°С.
Если бы плотность воды возрастала при затвердевании, как у большинства веществ, то в зимний период вода на поверхности водоемов при охлаждении до 0°С превращалась бы в лед, который, имея большую чем у воды плотность, тонул бы на дно. Более теплые слои воды поднимались бы наверх, снова промерзали, и тонули. И так продолжалось бы до полного промерзания водоемов. Никакая жизнь не могла бы существовать в естественных водоемах.
Природа же распорядились более разумно, наградив особенными физическими свойствами самое распространенное вещество, обеспечивающее жизнь на Земле — воду. При наступлении холодов, вода в реках и озёрах, достигнув 4°С, и обретя наибольшую плотность, опускается на дно водоема. Более теплые слои поднимаются наверх, снова охлаждаются, и циркуляция водных слоев продолжается до приобретения температуры воды +4°С во всем водоеме. Поверхностные слои воды, при дальнейшем понижении температуры, начинают промерзать, образуя ледяной слой. И этот ледяной покров, в свою очередь, служит защитным барьером, не позволяющим промерзнуть всем слоям воды под ним. Выпавший снег, в свою очередь, создает дополнительную теплоизоляцию. Поэтому, даже в большие морозы, на дне рек и озер остается непромерзающая часть воды, в которой выживают рыбы и другая живность водоемов.