水在约4℃时密度最大。冬天气温下降，上层海水的温度随着降低，而海底的水温度较高。当整个海水的温度都降到4℃时，对流就停止了。这是因为水的温度在0℃—4℃之间反常膨胀，即热缩冷胀的缘故。由于冰的密度比水小，所以冰会浮在水面上。俗语说的“冰冻三尺非一日之寒”就是这个道理。
物理学上把液体从0℃开始发生的凝固称为结冰。
