В совокупности жидкая водная оболочка Земли называется гидросферой, а твёрдая криосферой. При нормальном атмосферном давлении (760 мм рт. ст., 101 325 Па) вода переходит в твердое состояние при температуре в 0 °C.
Вода — это одно из немногих веществ в природе, которые расширяются при переходе из жидкой фазы в твёрдую.
Лед работает как термоизоляция. Температура воды, которая непосредственно соприкасается со льдом — 0 градусов, а нижележащие слои имеют уже плюсовую температуру (до +4 градусов), поэтому толщина льда может нарастать при понижении температуры воздуха за счет этого самого слоя воды, который прилегает ко льду, но вся толща воды (если, конечно, она достаточно большая) не промерзнет.
Для замерзания воды недостаточно охладить её до точки замерзания в 0 градусов, необходимо эту температуру поддерживать за счет постоянного охлаждения.