재미있는 과학상식-물고기는 어떻게 겨울 날까

▨ 물고기는 추운 겨울에도 어떻게 살아남을까.

물은 항상 표면부터 언다. 만약 물이 밑바닥부터 언다면 물고기들은 모두 멸종했을 것이다.물의 독특한 성질은 4℃에서 가장 밀도가 높다는 것이다. 즉 0℃때 물이나 얼음의 밀도가 4℃ 물의 밀도보다 낮다.이 때문에 밀도가 낮은 호수나 강물의 표면이 얼어도 밀도가 높은 밑바닥은 얼지않아 물고기나 기타 수중 생물이혹독한 겨울을 날 수 있게 된다.

물의 밀도는 100℃에서 ㎤당 0.958g이며 온도가 내려가면 밀도는 높아서 4℃가 될 때 밀도가 ㎤당 1g이 된다.즉 높은 온도에서 4℃까지는 물도 다른 일반물질과 같이 온도가 떨어지면 부피가 줄어들고 밀도가 커진다. 그러나 온도가 4℃보다 낮아지면 물의 밀도는 커지지 않고 오히려 작아진다.

특히 물이 액체에서 고체(얼음)로바뀌는 0℃에서는 밀도가 8%정도 급격히 줄어 부피가 늘어난다. 따라서 얼음은 물보다 가벼워 물위에 뜬다. 생명체들의 조상이 혹독한 빙하기를 견뎌냈던 것은 물이 4℃에서 밀도가 가장 높은 사실과 밀접한 관련이 있다.

겨울이 되어 기온이 내려가면 차가워진 호수 표면의 물은 밀도가 높아지기 때문에, 즉 무거워지기 때문에 호수 아래로 가라앉는다. 이러한 현상은 물의 온도가 4℃로 내려갈 때까지 계속된다. 그러나 호수 표면의 온도가 4℃보다 더 내려가면 밀도가 낮아지기 때문에, 즉 가벼워져서 밑으로 가라앉지 않고 표면에 그대로 남아있게 된다.따라서 표면의 물이 담요처럼 밑의 물을 덮어준다.

따라서 기온이 0℃ 이하로 떨어지면 먼저 표면이 얼지만 그 얼음층 밑은 액체 상태인 물로 남아 있게 된다. 얼음이 두꺼워질수록 단열효과가 커지므로 호수 밑바닥까지 어는 경우는 거의 없다.따라서 호수 바닥의 물고기들은 얼지 않고 겨울을 날 수 있는 것이다.

최창희 기자