Jää

Jää on veden kiinteä olomuoto. Kaiken kaikkiaan veden kiinteitä faaseja tunnetaan 14 erilaista, mutta yleensä jäällä tarkoitetaan luonnossa esiintyvää kiderakenteeltaan kuusikulmaista jäätä. Normaalipaineessa vesi jäätyy 0 °C:n (273,16 K, 32 °F) lämpötilassa. Jäätymispiste riippuu myös veden suolaisuudesta: suolainen merivesi voi jäätyä vasta −4 °C:ssa. Itämeren vähäsuolainen vesi jäätyy noin −0,3 °C:ssa. Sataessa vesi saattaa olla alijäähtynyttä eli alle 0 °C, mutta silti nestemäistä.

Jään sulamispiste riippuu myös paineesta. Kovassa paineessa jään sulamispiste laskee. Muun muassa luistimien ja suksien luistavuus sekä jäätiköiden liike perustuu siihen, että niiden paine sulattaa niiden alla olevan jään muodostaen sen pinnalle liukkaan vesikalvon. Kovalla pakkasella lumi ei sula suksen alla ja sen karkeat kiteet jarruttavat mutta myös pito taaksepäin on samalla parempi. Kun on tarpeeksi lämmintä niin paine sulattaa lumikiteitä, jolloin suksen ja lumen väliin muodostuu luistava vesikalvo. Mutta pito taaksepäin heikkenee myös samalla.

Valtaosa maapallon jäästä on sitoutuneena jäätiköihin. Jääkaudella jäätiköt levittäytyvät laajoille alueille ja jättävät vetäydyttyään jälkeensä monenlaisia luonnonmuodostumia. Lumi ja rakeet ovat myös jäätä. Jäätiköt muodostuvat, kun lumi puristuu jääksi päälle satavan lumen painon vuoksi. Lumi muuttuu jääksi, kun sen sisältämät ilmahuokoset umpeutuvat ilmakupliksi; tällöin lumen tiheys on noin 0,83 kg/dm³. Jäätä löytyy myös muilta taivaankappaleilta kuten komeetoista.

Ainoastaan vesi jäätyy ja muodostaa jäätä. Muut aineet jähmettyvät ja muodostavat kiinteitä olomuotoja. Siitä huolimatta arkikielessä jäällä voidaan viitata muihin aineisiin kuin veteen. Esimerkiksi hiilihappojäällä tehdään teatterinäytösten savuefektejä tai kylmennetään ylikellotettavia tietokoneita.

Jään tiheys

Tavallisen heksagonaalisen jään tiheys on jään tilaa vievän kuusikulmaisen kiderakenteenenen vuoksi veden tiheyttä pienempi, joten se kelluu veden pinnalla. Samasta syystä veden tiheysmaksimi on makeassa vedessä poikkeuksellisesti jäätymispisteen yläpuolella +4 °C:ssa: kun lämpötila laskee tämän alapuolelle, vesimolekyylit alkavat jo hakeutua kuusikulmaiseen muotoon, jolloin tiheys pienenee. Puhtaan jään tiheys on noin 0,9 kg/dm³. Koska vesi laajenee jäätyessään, jäätyminen aiheuttaa muun muassa kivi rapautumista. Veden jäätyessä jäälinsseiksi maaperässä tapahtuu routimista yleensä keväisin, kun jäälinssiä ympäröivä maaperä sulaa nopeammin.

Jää vesistöissä

Suomessa järvet ja meri jäätyvät tavallisesti talvella, mistä on sekä hyötyä että haittaa ihmisten elämälle. Laivaliikennettä varten on käytettävä jäänmurtajia laivaväylien tekemiseen. Toisaalta etenkin saaristossa jää mahdollistaa nopeamman ja vaivattomamman liikkumisen jääteillä.

Jään paksuus ei välttämättä kerro jään kantavuutta. Keväällä jää on erilaista kuin syksyllä, ja virtauspaikoissa on jää usein ohuempaa kuin lähelläkin olevassa vähemmän virtaavassa paikassa. Veden suolapitoisuus vaikuttaa myös jään kantavuuteen.

Koska veden jäätymispiste riippuu sen suolaisuudesta, voidaan hyvin kylmässä (alle 0 °C) avomeressä ajelehtivilla jäävuorilla havaita ilmiö, jossa jäävuori jättää taakseen ohuen 'jäävanan', pintaan juuri muodostuneen jääkerroksen. Tämä johtuu siitä, että jäävuori on muodostunut makeasta vedestä, joka jäätyy lähempänä nollaa astetta kuin merivesi. Näin ollen mereen joutunut jäävuoren massa pysyy jäänä eikä sula veteen kuten normaalisti.

Koska 0-asteinen vesi on kevyempää kuin 4-asteinen, alkaa vesistöjen jäätyminen veden pinnasta. Veden pinnalla oleva jää- ja lumikerros toimii eristeenä, mikä parantaa elämän mahdollisuuksia napa-alueiden vesistöissä.

Jäät ovat erityisen heikkoja syksyllä ja kevättalvella. Syksyllä jää voi olla vaarallisen heikkoa keskellä järveä, vaikka onkin turvallista rannempana. Keväällä aurinko tuhoaa jäätä nopeasti, ja aamulla kantava jää voi pettää illalla. Keskitalvella vaarallisia ovat esim. salmissa, jokien suistoissa ja niemenkärjissä olevat virtapaikat, joissa on avantoja.

Jää hyötykäytössä

Etelämantereella ja Grönlannissann olevista vanhoista jääkerroksista voidaan tutkia maapallo ilmaston muutoksia jopa kymmenien tuhansien vuosien takaa, koska lumi sulkee sisäänsä ilmakuplia puristuessaan jäätikköjääksi.

Jääkuutioita käytetään yleisesti virvoitus- tai alkoholijuomien seassa pitämään juoman nautiskeluajan kylmänä. Jäätä käytetään myös apuna urheiluvammojen ensihoidossa. Tekojää on urheilupaikkojen pinnoitus, jonka päällä voidaan harjoittaa luistelulajeja.

Jään nimityksiä

• Roukko : jääröykkiö rannalla
• Komojää : 'ontto' jääpeite, jonka alta vesi on laskenut

Katso myös

• Jääkausi
• Jäävuori
• Avanto
• Jäätikkö
• Ahtojää
• Ajojää
• Pohjoisnapa
• Etelänapa, Etelämanner

Aiheesta muualla

• Merentutkimuslaitoksen jääpalvelu
• Merentutkimuslaitoksen jääkartta Itämerelle