На первый взгляд, формула воды проста — H₂O. Но за этой простотой скрывается невероятное разнообразие её свойств и форм, которые до сих пор изучают учёные по всему миру.
Вода расширяется при замерзании, а лёд становится легче жидкой воды и поэтому не тонет. Это его свойство защищает водоёмы зимой, сохраняя в них жизнь. В 2025 году Корейский институт стандартов и науки (KRISS) и международная команда физиков объявили об открытии Ice XXI — 21-й кристаллической фазы льда, образующейся при комнатной температуре под сверхвысоким давлением. Это открытие поможет исследовать поведение водяного льда в недрах ледяных планет, таких как Нептун или Уран.
Вода — универсальный растворитель, в ней происходят тысячи биохимических реакций. Она регулирует температуру, транспортирует вещества, выводит токсины и поддерживает молодость клеток. Учёные до сих пор не до конца понимают: почему вода расширяется при замерзании; как устроены водородные связи в жидкой воде; почему переохлаждённая вода может оставаться жидкой ниже нуля и многое другое.
Около 71 % поверхности нашей планеты заполнено водой. Это – океаны, моря, озёра, реки, подземные и поверхностные воды, облака, льды, всего — 1370 млн км2. Всё вместе это называется гидросфера (от др.-греч. гидро — «вода» и сфера — «шар»), это около 0,004% от массы Земли. Примерно 94 % воды приходится на океаны, 4,3 % мировых запасов составляют подземные воды, ещё 1,7 % — ледяные шапки Антарктиды, Гренландии и ледников; небольшая часть находится в реках, озёрах и болотах и 0,001 % в облаках.
Бо́льшая часть земной воды — солёная, непригодная для сельского хозяйства и питья. Вода, солёность которой не превышает 0,1 % называется пресной. Доля пресной составляет около 2,5 %, причём 69 % этой воды находится в ледниках, 30 % - в подземных водах. Около 0,4 % всей пресной воды содержится в реках, озёрах, болотах, атмосфере и почве, и ещё меньшее количество - 0,003 % - находится в живых организмах. Кроме жидкой фазы, часть воды связана в гидросиликатах земной коры. В гидросфере Земли основную роль играет Мировой океан.
Воды океанов и морей покрывают около 2/3 всей поверхности Земли. Средняя солёность Мирового океана составляет 35 ‰ (промилле), то есть в 1 литре морской воды растворено 35 граммов солей. В океанской воде растворены практически все элементы таблицы Менделеева, но главными из них являются катионы (в промилле): Na+ = 10,764; Mg2+ = 1,297; Ca2+ = 0,408 и K+ = 0,388 и анионы: Cl- = 19,353; SO22-- = 2,701; HCO3- = 0,143; CO3- = 0,070; Br- = 0,066; F- = 0,0013; H3BO3 = 0,0265. В воде океанов растворены также некоторые газы. Так как растворимость газов в воде возрастает с уменьшением её температуры, холодные океанические воды высоких широт насыщены растворенными газами в заметно большей степени, чем тёплые воды тропических широт. Всего в Мировом океане растворено почти в 60 раз больше CO2, чем в атмосфере.
Вода имеет один важнейший показатель - водородный, который называют просто «ПЭ АШ» и обозначают символом «pH». Это понятие было введено в 1909 году датским химиком Сёренсеном. Показатель называется по первым буквам латинских слов potentia hydrogeni — сила водорода. Это величина, характеризующая кислотность и щёлочность среды через концентрацию ионов водорода в растворе. Шкала pH имеет диапазон от 0 до 14.
В чистой воде при 22 °C, когда концентрации ионов водорода (H+) и гидроксид-ионов (OH−) одинаковы, говорят, что раствор имеет нейтральную реакцию и рН равно 7. При добавлении к воде кислоты концентрация ионов водорода увеличивается, раствор становится кислым с рН ниже 7 и наоборот, при добавлении основания, повышается содержание гидроксид-ионов, раствор становится щелочным с рН выше 7. Океанская вода обладает слабой щелочной реакцией с pH ~ 7,5-8,5. Уровень такой щёлочности поддерживается равновесием между карбонатом кальция осадков и растворенным в воде его бикарбонатом Ca(HCO3)2: при избытке CO2 карбонат растворяется и переходит в бикарбонат и, наоборот, при недостатке CO2 бикарбонат переходит в карбонат и выпадает в осадок. В холодных глубинных водах современного океана растворение карбонатов начинается примерно на глубинах около 4,5 км, поэтому глубже этого уровня карбонатные осадки на океаническом дне почти не отлагаются.
Вода участвует в круговороте веществ, влияет на климат, разрушает и создаёт ландшафты, формирует месторождения полезных ископаемых. В живых организмах она составляет до 90% массы клеток, обеспечивает транспорт питательных веществ, участвует в обмене веществ и терморегуляции.
Даже спустя столетия исследований вода остаётся не до конца разгаданной тайной естествознания. Поэтому астрономы ищут воду на других планетах: где есть вода, там может быть жизнь.