大多数物体都有热胀冷缩的特点。冬天坐火车时听到的“咯噔”声大，就是因为铁轨遇冷收缩，每根铁轨都比夏天时短了一点儿，两根铁轨之间的空隙大了，火车跑起来“咯噔”的声音就大。
液体一般也都是热胀冷缩，但是水却有一个奇怪的特性，它只有在4℃以上时是热胀冷缩。天冷的时候，湖面上散热比较快，湖面的水遇冷收缩，体积变小，变得比较重，这些冷的水沉到湖底，湖底比较暖和的水浮到湖面上来，这样不断对流，就会使本来上面冷下面热的水，很快变成上下温度相同的水。等到湖里的水都达到4℃时，随着天气越来越冷，水开始变成冷胀热缩。因水在4℃时密度最大，当温度达到3℃时，这时的冷水就开始膨胀变轻，所以湖面上这层冷水不会沉下去，而是留在最上面。等湖面上的水到了0℃时，就开始结冰，当然是先从表面上开始结一层薄薄的冰，等温度再下降时，冰层会变得更厚，因冰的密度比水小，所以，始终浮在水面上，冰下的水还能保持4℃的温度。
幸亏水的这一特性，水里的生物才能存活下来。如果水始终保持热胀冷缩，冬天就会从湖底开始向上结冰，鱼类会被全部冻在湖里，并且到了春天，这些冰融化起来也更加困难。
在地球最近的地质时期——第四纪开始以后，地球上的气候逐渐进入了一个相对来说比较寒冷的时期，最冷的时候，大冰层最厚的地方超过2000～3000米。据估计，冰川面积最大的时候，整个世界大陆有30%的面积被冰川掩盖。
南极，是寒冷的代名词，可这里却有一个面积为483600平方公里的不冻湖。
