海洋 -自然地理名詞

海洋

海洋面積約362,000,000平方公裏(140,000,000平方裏),近地球表面積的71%。海洋中含有十三億五千多萬立方千米的水,約佔地球上總水量的97%。全球海洋一般被分為數個大洋和面積較小的海。四個主要的大洋為太平洋、大西洋和印度洋北冰洋(有科學家又加上第五大洋,即南極洲附近的海域),大部分以陸地和海底地形線為界。

  • 中文名稱
    海洋
  • 外文名稱
    The marine/sea/ocean/mare/profound
  • 面積
    約362,000,000平方公裏
  • 體積
    約十三億五千多萬立方千米
  • 佔地球總面積
    71%

形成原因

現在的研究證明,大約在50億年前,從太陽星雲中分離出一些大大小小的星雲團塊。它們一邊繞太陽旋轉,一邊自轉。在運動過程中,互相碰撞,有些團塊彼此結合,由小變大,逐漸成為原始的地球。星雲團塊碰撞過程中,在引力作用下急劇收縮,加之內部放射性元素蛻變,使原始地球不斷受到加熱增溫;當內部溫度達到足夠高時,地內的物質包括鐵、鎳等開始熔解。在重力作用下,重的下沉並趨向地心集中,形成地核;輕者上浮,形成地殼和地幔。在高溫下,內部的水分汽化與氣體一起沖出來,飛升入空中。但是由于地心的引力,它們不會跑掉,隻在地球周圍,成為氣水合一的圈層。  

位于地表的一層地殼,在冷卻凝結過程中,不斷地受到地球內部劇烈運動的沖擊和擠壓,因而變得褶皺不平,有時還會被擠破,形成地震火山爆發,噴出岩漿與熱氣。開始,這種情況發生頻繁,後來漸漸變少,慢慢穩定下來。這種輕重物質分化,產生大動蕩、大改組的過程,大概是在45億年前完成了。

海洋形成海洋形成

地殼經過冷卻定形之後,地球就像個久放而風幹了的蘋果,表面皺紋密布,凹凸不平。高山、平原、河床、海盆,各種地形一應俱全了。

在很長的一個時期內,天空中水氣與大氣共存于一體;濃雲密布。天昏地暗,隨著地殼逐漸冷卻,大氣的溫度也慢慢地降低,水氣以塵埃與火山灰為凝結核,變成水滴,越積越多。由于冷卻不均,空氣對流劇烈,形成雷電狂風,暴雨濁流,雨越下越大,一直下了很久很久。滔滔的洪水,通過千川萬壑,匯集成巨大的水體,這就是原始的海洋。

原始的海洋,海水不是鹹的,而是帶酸性、又是缺的。水分不斷蒸發,反復地形雲致雨,重又落回地面,把陸地和海底岩石中的鹽分溶解,不斷地匯集于海水中。經過億萬年的積累融合,才變成了大體勻的鹹水。同時,由于大氣中當時沒有氧氣,也沒有臭氧層,紫外線可以直達地面,靠海水的保護,生物首先在海洋裏誕生。大約在38億年前,即在海洋裏產生了有機物,先有低等的單細胞生物。在6億年前的古生代,有了海藻類,在陽光下進行光合作用,產生了氧氣,慢慢積累的結果,形成了臭氧層。此時,生物才開始登上陸地。

總之,經過水量和鹽分的逐漸增加,及地質歷史上的滄桑巨變,原始海洋逐漸演變成今天的海洋。

海水運動

海水水體以及海洋中的各種組成物質,構成了對人類生存和發展有著重要意義的海洋環境。海水運動是海洋環境的核心內容,主要由四部分構成:海水運動形式;洋流的成因;表層洋流的分布;洋流對地理環境的影響。

運動形式

波浪:海水受海風的作用和氣壓變化等影響,促使它離開原來的平衡位置,而發生向上、向下、向前和向後方向運動。這就形成了海上的波浪。波浪是一種有規律的周期性的起伏運動。當波浪涌上岸邊時,由于海水深度愈來愈淺,下層水的上下運動受到了阻礙,受物體慣性的作用,海水的波浪一浪疊一浪,越涌越多,一浪高過一浪。與此同時,隨著水深的變淺,下層水的運動,所受阻力越來越大,以至于到最後,它的運動速度慢于上層的運動速度,受慣性作用,波浪最高處向前傾倒,摔到海灘上,成為飛濺的浪花。

潮汐:由于日、月引潮力的作用,使地球的岩石圈、水圈和大氣圈中分別產生的周期性的運動和變化的總稱。固體地球在日、月引潮力作用下引起的彈性—塑性形變,稱固體潮汐,簡稱固體潮或地潮;海水在日、月引潮力作用下引起的海面周期性的升降、漲落與進退,稱海洋潮汐,簡稱海潮;大氣各要素(如氣壓場、大氣風場、地球磁場等)受引潮力的作用而產生的周期性變化(如8、12、24小時)稱大氣潮汐,簡稱氣潮。其中由太陽引起的大氣潮汐稱太陽潮,由月球引起的稱太陰潮。因月球距地球比太陽近,月球與太陽引潮力之比為11:5,對海洋而言,太陰潮比太陽潮顯著。地潮、海潮和氣潮的原動力都是日、月對地球各處引力不同而引起的,三者之間互有影響。大洋底部地殼的彈性—塑性潮汐形變,會引起相應的海潮,即對海潮來說,存在著地潮效應的影響;而海潮引起的海水質量的遷移,改變著地殼所承受的負載,使地殼發生可復的變曲。氣潮在海潮之上,它作用于海面上引起其附加的振動,使海潮的變化更趨復雜。作為完整的潮汐科學,其研究對象應將地潮、海潮和氣潮作為一個統一的整體,但由于海潮現象十分明顯,且與人們的生活、經濟活動、交通運輸等關系密切,因而習慣上將潮汐(tide)一詞狹義理解為海洋潮汐。

洋流洋流又稱海流,海洋中除了由引潮力引起的潮汐運動外,海水沿一定途徑的大規模流動。引起海流運動的因素可以是風,也可以是熱鹽效應造成的海水密度分布的不均勻性。前者表現為作用于海面的風應力,後者表現為海水中的水準壓強梯度力。加上地轉偏向力的作用,便造成海水既有水準流動,又有鉛直流動。由于海岸和海底的阻擋和摩擦作用,海流在近海岸和接近海底處的表現,和在開闊海洋上有很大的差別。大洋中深度小于二三百米的表層為風漂流層,行星風系作用在海面的風應力和水準湍流應力的合力,與地轉偏向力平衡後,便生成風漂流。行星風系風力的大小和方向,都隨緯度變化,導致海面海水的輻合和輻散。一方面,它使海水密度重新分布而出現水準壓強梯度力,當它和地轉偏向力平衡時,在相當厚的水準層中形成水準方向的地轉流;另一方面,在赤道地區的風漂流層底部,海水從次表層水中向上流動,或下降而流入次表層水中,形成了赤道地區的升降流。大洋上的結冰、融冰、降水和蒸發等熱鹽效應,造成海水密度在大範圍海面分布不均勻,可使極地和高緯度某些海域表層生成高密度的海水,而下沉到深層和底層。在水準壓強梯度力的作用下,作水準方向的流動,並可通過中層水底部向上再流到表層,這就是大洋的熱鹽環流。大洋表層生成的風漂流,構成大洋表層的風生環流。

其中,位于低緯度和中緯度處的北赤道流和南赤道流,在大洋的西邊界處受海岸的阻擋,其主流便分別轉而向北和向南流動,由于科裏奧利參量隨緯度的變化(β-效應)和水準湍流摩擦力的作用,形成流輻變窄、流速加大的大洋西向強化流。每年由赤道地區傳輸到地球的高緯地帶的熱量中,有一半是大洋西邊界西向強化流傳輸的。進入大洋上層的熱鹽環流,在北半球由于和大洋西向強化流的方向相同,使流速增大;但在南半球則因方向相反,流速減緩,故大洋環流西向強化現象不太顯著。大洋表層風生環流在南半球的中緯度和高緯度地帶,由于沒有大陸海岸阻擋,形成了一支環繞南極大陸連續流動的南極繞極流。在大洋的東部和近岸海域,當風力長期地、幾乎沿海岸平行地均勻吹刮時,一方面生成風漂流,發生海水的水準輻合和輻散,而出現上升流和下降流;另一方面因海水在近岸處積聚和流失而造成海面傾斜,發生水準壓強梯度力而產生沿岸流,就形成沿岸的升降流。大洋西向強化流在北半球向北(南半球向南)流動,而後折向東流,至某特定地區時,流動開始不穩定,流軸在其平均位置附近便發生波狀的彎曲,出現海流彎曲(或蛇行)現象,最後形成環狀流而脫離母體,生成了中央分別為來自大陸架的冷水的冷流環和來自海洋內部的暖水的暖流環。這是一類具有中等尺度的中尺度渦。此外,在大洋的其他部分,由于海流的不穩定,也能形成其他種類的中尺度渦。這些中尺度渦集中了海洋中很大一部分能量,形成了疊加在大洋氣候式平均環流場之上的各種天氣式渦旋,使大洋環流更加復雜。在海洋的大陸架範圍或淺海處,由于海岸和海底摩擦顯著,加上潮流特別強等因素,便形成頗為復雜的大陸架環流、淺內海環流、海峽海流等淺海海流。海流按其水溫低于或高于所流經的海域的水溫,可分為寒流和暖流兩種,前者來自水溫低處,後者來自水溫高處。表層海流的水準流速從幾釐米/秒到300釐米/秒,深處的水準流速則在10釐米/秒以下。垂直流速很小,從幾釐米/天到幾十釐米/時。海流以流去的方向作為流向,恰和風向的定義相反。 海流對海洋中多種物理過程、化學過程、生物過程和地質過程,以及海洋上空的氣候和天氣的形成及變化,都有影響和製約的作用,故了解和掌握海流的規律、大尺度海-氣相互作用和長時期的氣候變化,對漁業、航運、排污和軍事等都有重要意義.

海洋海洋

洋流成因

海裏的水總是依照有規律的明確形式流動,迴圈不息,稱為洋流。其中比較有名的是墨西哥灣流,最狹窄處也寬達50裏,流動時速可達4裏,沿北美洲海岸北上,橫過北大西洋,調節北歐的氣候。北太平洋海流是一道類似的暖流,從熱帶向北流,提高北美洲西岸的氣溫。

盛行風是使海流運動不息的主要力量。海水密度不同,也是海流成因之一。冷水的密度比暖水高,因此冷水下沉,暖水上升。基于同樣原理,兩極附近的冷水也下沉,在海面以下向赤道流去。抵達赤道時,這股水流便上升,代替隨著表面海流流向兩極的暖水。

島嶼與大陸的海岸,對海流也有影響,不是使海流轉向,就是把海流分成支流。不過一般來說,主要的海流都是沿著各個海洋盆地四周環流的。由于地球自轉影響,北半球的海流以順時針方向流動,南半球的流動方向則相反。

按照洋流形成原因,可以分為三類:

1.風海流-大氣運動和近地面風帶,是海洋水體運動的主要動力。盛行風吹拂海面,推動海洋水隨風漂流,並使上層海水帶動下層海水,形成規模很大的洋流,叫做風海流。

2.密度流-由于各海域海水的溫度、鹽度不同,引起海水密度的差異,導致海水的流動,叫做密度流。如連線地中海大西洋之間的直布羅陀海峽,地中海地區是地中海氣候,夏季炎熱幹燥,冬季溫和濕潤,地中海蒸發量大,地中海海水鹽度較高,而大西洋的海水密度大,水面降低,

鹽度比地中海低,密度較小,水面比地中海高。因此,大西洋水面較高,地中海水面較低,大西洋表層海水會經直布羅陀海峽流入地中海,而地中海底層海水會從海峽底層流入大西洋。二戰中,德軍潛水艇出入直布羅陀海峽,關閉了發動機,避開了英軍的監聽,繞到英軍背後,偷襲英軍得手。密度流不隻分布在直布羅陀海峽一處,再比如,(曼德海峽)紅海與印度洋紅海與地中海,波羅的海與北海,地中海黑海。密度流分布規律:在封閉海區與開闊海洋之間的海峽,密度流的分布一般都很明顯。

3.補償流-海水的連續性,補償流失由風力和密度差異所形成的洋流,使海水流出的海區海水減少,由于海水連續性要求,補償流失,相鄰海區的海水便會流來補充,這樣形成的洋流叫做補償流。補償流形成與風海流,密度流緊密聯系。可分垂直補償流主要發生在沿岸地區,在海岸附近,海水受風力作用發生運動,受離岸風或迎岸風的影響。a、受離岸風影響由于離岸風吹送,表層海水離岸而去,導致鄰近海區海水流速來補償海水缺失,下層海水也上升到海面,來補償流去的海水,形成上升流(低緯信風帶大陸兩岸)寒流。當表層海水遇到海岸或島嶼阻擋時,海水聚集在水準方向上發生分流,在垂直方向上產生下降流。

影響:上升流能把底層的營養鹽類物質帶到表層,使浮遊生物大量生長,為魚類提供餌料,因此,上升流海區往往形成重要的漁場,比如秘魯漁場得益于秘魯寒流(上升補償流)。世界海洋上還有其他海區也分布著上升補償流,地圖冊P25如加利福利亞寒流、本格拉寒流、加那利寒流。

洋流的形成除了受上面這些因素影響外,還受到陸地形狀和地轉偏向力影響,陸地形狀和地轉偏向力會迫使洋流在運動過程中,洋流的流動方向發生改變。洋流形成是受多種因素綜合作用的結果,這使洋流的分布很復雜,但也是有一定規律的。

表層洋流分布

各大洋洋流的分布和流動的方向雖然很復雜,但還是有規律可循的。

(1)在赤道至南北緯40°或60°之間,形成一低緯度環流,其流向在北半球呈順時針方向,南半球成逆時針方向。每個環流的西部都是暖流,東部都是屬于寒流。

(2)在北緯40°或60°以北形成一高緯環流。其環流方向為逆時針方向,環流西部為寒流,東部為暖流。 (3)赤道以北的北印度洋,因位于北回歸線以南屬季風洋流。冬季吹東北季風,表層海水向西流,洋流呈反時針方向流動;夏季吹西南季風,表層海水向東流,洋流呈順時針方向流動。

(4)東西方向流動的洋流,除南半球的西風漂流外,都具暖流性質。洋流對大陸沿岸氣候有很大影響,寒流經過的地區對氣候有降溫、減濕的影響;而暖流則對沿途氣候有增溫、增濕的作用。

洋流對地理環境影響

全球的大洋環流,對高、低緯度間的熱量輸送和交換、調節全球的熱量分布有重要意義。洋流對流經海區的沿岸氣候、海洋生物分布和漁業生產,航海等都有影響,對人類文明進程和社會生活有著重要的貢獻。

海洋洋流圖海洋洋流圖

1.對氣候的影響暖流對流經沿岸地區的氣候起增溫、增濕的作用。例如:西歐海洋性氣候的形成受北大西洋暖流的影響。寒流對流經沿岸地區的氣候起降溫、減濕的作用。 例如:沿岸寒流對澳大利亞西海岸、秘魯太平洋沿岸荒漠環境的形成有一定的作用。如果洋流的異常,就會使全球的大氣環流發生異常,從而影響到氣候。如:厄爾尼諾現象。厄爾尼諾現象在全球範圍、正常的情況下,在太平洋東部,受洋流和信風的影響,東部海區的海水隨南赤道暖流向西北流動,大洋東部有上升流補償,表現為東部海區的水溫低,西部的水溫高。而當厄爾尼諾發生時,由于大洋東岸、秘魯沿岸溫度升高,致使秘魯沿岸冷水上翻停止,上升流消失,使大氣環流異常,降水發生變化。如1982-1983年的厄爾尼諾,使赤道東太平洋沿岸秘魯的降水驟增,洪水泛濫;太平洋西側的澳大利亞、印尼等地持續幹旱,並引發森林大火,整個非洲更是幹旱異常;我國也受其影響。如1998年我國長江流域發生的特大洪澇災害的自然原因之一就是受到了厄爾尼諾的影響。

2.對海洋生物的分布的影響:洋流對海洋生物分布的影響主要是形成漁場,全球四大漁場分為兩類:一類是分布在寒暖流交匯的地方,另一類是分布在上升補償流的地方(秘魯漁場)。因為寒暖流交匯處和上升流都能把營養鹽類帶至海洋表層。寒、暖流交匯處,海水受到擾動,引起上下翻騰,于是把下層豐富的營養鹽類帶到表層,促使浮遊生物大量繁殖,各種魚類都集中到這裏覓食,這就形成了漁場。世界著名的四大漁場都分布在寒、暖流交匯的海區,它們是北海道漁場(日本)、北海漁場(英國)、紐芬蘭漁場加拿大)、秘魯漁場

3.對海洋污染的影響 陸地上的污染物質進入海洋之後,洋流可以把近海的污染物質攜帶到其他海域,使污染範圍擴大。但是,隨著洋流的運動,污染物質會傳到其他海域,加快凈化速度。如近日在西班牙海域的油輪燃料油泄漏、已使350公裏的海岸受到嚴重污染,給當地的漁業生產和生態環境造成嚴重破壞。

4.對航海事業的影響: 我們平常順風、順水走的速度要比逆風、逆水走的速度快的道理一樣。航海一般選擇近岸順風、順水。

海洋利用

醫葯資源

近年來,科學家們研究後發現,海洋將成為21世紀的葯庫。

海參是一種含有高蛋白的名貴海味。然而,你可能沒有想到,有幾種海參會從肛門釋放出一種毒素,這種毒素具有抑製腫瘤的作用。

牡蠣——這種小小的貝類,十分鮮美可口,不過,它更大的價值卻是由于含有一種抗生素。這種抗生素具有抗腫瘤作用。

目前,一些製葯業的研究人員正在進行從海藻和微小海洋生物提取有毒化合物的實驗,以作為醫治某些疾病的有效手段。初步實驗表明,從某種海綿狀生物中提取的有毒物質,有抑製癌細胞發展的作用。從灌腸魚體內提取的某種物質有助于治療糖尿病,美國一位海洋問題專家形象地說:“海洋生物猶如一個可提供有關健康問題解決辦法的咨詢中心。”

在考慮從海洋中採葯的時候,醫學專家們十分重視對珊瑚的開發和利用。實驗表明,從珊瑚礁中提取的有毒物質,和某種海綿狀生物中提取的毒物一樣,也具有抑製癌細胞發展的作用;而從珊瑚礁中提取的其他物質對關節炎和氣喘病可起到減輕炎症作用。有一種產于夏威夷的珊瑚,它含有劇毒,可用于製成治療白血病、高血壓及某些癌症的特效葯。中國南海一種軟珊瑚的提純物,具有降血壓、抗心率失常及解痙等作用。

鯊魚是一種古老的海洋性魚類,在全世界分布較廣,大約350種鯊魚。20世紀80年代中期以來,國際上許多科學家對鯊魚身體各部分的葯理、化學、生物化學及套用等方面進行了悉心的研究,特別是對鯊魚體內抗腫瘤活性物質的研究更加引人註目。據有關資料報道,美國生物學家對鯊魚進行了幾十年的調查研究後,發現鯊魚幾乎不患任何病變,更極少得癌症,似乎對癌症有天然的免疫力。有些科學家將一些病原菌和癌細胞接種于鯊魚體內,也不能使它們致病。看來,在鯊魚體內有某種特殊的防護性化學物質。中國的有關專家對鯊魚的研究,幾乎與國際上同步。1985年,上海水產學院和上海腫瘤研究所的專家們,首次發現鯊魚血清在體外對人類紅血球性白血病腫瘤細胞具有殺傷作用。這一科研成果為人類從海洋生物資源中尋找抗腫瘤葯物開闢了廣闊的天地。

礦產資源

海洋是礦物資源的聚寶盆。經過20世紀70年代“國際10年海洋勘探階段”,人類進一步加深了對海洋礦物資源的種類、分布和儲量的認識。

海洋油田海洋油田

油氣田-人類經濟、生活的現代化,對石油的需求日益增多。在當代,石油在能源中發揮第一位的作用。但是,由于比較容易開採的陸地上的一些大油田,有的業已告罄,有的瀕于枯竭。為此,近20~30年來,世界上不少國家正在花大力氣來發展海洋石油工業。 探測結果表明,世界石油資源儲量為10000億噸,可開採量約3000億噸,其中海底儲量為1300億噸。

中國有淺海大陸架近200萬平方千米。通過海底油田地質調查,先後發現了渤海、南黃海、東海、珠江口、北部灣、鶯歌海以及台灣淺灘等7個大型盆地。其中東海海底蘊藏量之豐富,堪與歐洲的北海油田相媲美。

東海平湖油氣田是中國東海發現的第一個中型油氣田,位于上海東南420千米處。它是以天然氣為主的中型油氣田,深2000~3000米。據有關專家估計,天然氣儲量為260億立方米,凝析油474萬噸,輕質原油874萬噸。

稀錳結核-錳結核是一種海底稀有金屬礦源。它是1873年由英國海洋調查船首先在大西洋發現的。但是世界上對錳結核正式有組織的調查,始于1958年。調查表明,錳結核廣泛分布于4000~5000米的深海底部。它是未來可利用的最大的金屬礦資源。令人感興趣的是,錳結核是一種再生礦物。它每年約以1000萬噸的速率不斷地成長著,是一種取之不盡、用之不竭的礦產。世界上各大洋錳結核的總儲藏量約為3萬億噸,其中包括錳4000億噸,銅88億噸,鎳164億噸,鈷48億噸,分別為陸地儲藏量的幾十倍乃至幾千倍。以當今的消費水準估算,這些錳可供全世界用33000年,鎳用253000年,鈷用21500年,銅用980年。

目前,隨著錳結核勘探調查比較深入,技術比較成熟,預計到21世紀,可以進入商業性開發階段,正式形成深海採礦業。

海底熱液礦藏-20世紀60年代中期,美國海洋調查船在紅海首先發現了深海熱液礦藏。而後,一些國家又陸續在其他大洋中發現了三十多處這種礦藏。熱液礦藏又稱“重金屬泥”,是由海脊(海底山)裂縫中噴出的高溫熔岩,經海水沖洗、析出、堆積而成的,並能像植物一樣,以每周幾釐米的速度飛快地成長。它含有金、銅、鋅等幾十種稀貴金屬,而且金、鋅等金屬品位非常高,所以又有“海底金銀庫”之稱。饒有趣味的是,重金屬五彩繽紛,有黑、白、黃、藍、紅等各種顏色。

在當今技術條件下,雖然海底熱液礦藏還不能立即進行開採,但是,它卻是一種具有潛在力的海底資源寶庫。一旦能夠進行工業性開採,那麽,它將同海底石油、深海錳結核和海底砂礦一起,成為21世紀海底四大礦種之一。

海洋災害

海洋災害主要指風暴潮災害、巨浪災害,海冰災害、海霧災害、大風災害及地震海嘯災害等突發性等自然災害。

引發海洋災害的原因主要有大氣的強烈擾動,如熱帶氣旋、溫帶氣旋等;海洋水體本身的擾動或狀態驟變;海底地震火山爆發及其伴生之海底滑坡、地裂縫等。海洋自然災害不僅威脅海上及海岸,有些還危及自岸向陸廣大縱深地區的城鄉經濟和人民生命財產的安全。上述海洋災害還會在受災地區引起許多次生災害和衍生災害。如:風暴潮、風暴巨浪引起海岸侵蝕、土地鹽鹼化; 海洋污染引起生物毒素災害,再引起人畜中毒等。

世界上經濟發達的海洋國家,以及有關國際組織,都很重視海洋災害的預警和防御。海洋災害(現象)發生、發展、移行和消失的監視監測,是預警和防御體系最重要和最基本的內容。全球範圍的海洋災害監視監測是通過海洋監測,(或觀測)網實現的。

通常,海洋監測網包括以下內容:

1.岸邊及島嶼海洋站。一般包括全部的海面氣象觀測和海洋水文觀測。但專業海洋站往往隻進行單項觀測,如測波站、驗潮站(海平面觀測)、污染監測站、海冰觀測站等。

海洋災害海洋災害

2.硼舶觀測。船舶觀測包括使用海洋調查船的海洋標 準斷面監測和大面觀測,以及使用各類交通運輸、漁業、油氣勘探船(或平台)的輔助觀測。

3.海洋浮標觀測。包括建造專用的錨定海洋資料浮標,以錨泊方式固定于特定的海洋測站上進行記錄,或漂流(海洋資料)浮標,隨風和海流漂移在海上,並由衛星對其定位和收集資料資料的觀測。除用浮標監測海洋氣象和海面的海洋環境要素外,現在還正在發展水下遙測系統,以便獲取海面以下的海洋環境資料。

4.水下及海底系統。水下及海底系統的發展除了因為要進行水下及海底探測外,更主要的還是因為一定深度的水下和海底較為"安靜",可以比較安全地系泊或安放儀器,對水面、水體、海底的環境及其變化進行監測。

5.遙感監測。航天(衛星)、航空(飛機,包括飛機探測)和陸基(岸邊、船舶雷達)遙感,是近幾十年來迅速發展的,對海洋災害監視監測非常有效的手段。它更具有快速、大範圍和全天候的特點,因此更適用于海洋災害的監視監測。

海洋文化

人類文明是由大陸文化和海洋文化共同構成的。海洋文化一詞最早出現在李二和《舟船的誕生》一文中,後被國內外學界陸續引用。

海洋文化與大陸文化是相互影響、相互融合、相互促進的。人類古代文明,就是由大陸文化和海洋文化融合而成的。陸上的火與石斧創造出了舟船,舟船的水上活動又推動了大陸文化的發展。獨木舟出現在新石器時代,是人類文化發展到一定程度的必然產物,它不僅體現了人類生產力的發展程度,以及整個社會科學技術的發展水準。而且為人類海洋文化的發展,開闢了一個嶄新的紀元。

人類的特徵,就是對未知世界的探求與渴望。

人類對水的依賴是如此的強烈。隻要有水流經過,人類就會逐水漂航。古埃及的尼羅河文明;兩河流域文明及古代中國的黃河、長江流域文明,莫不緣此而生。同樣,在海洋上,隻要有海島(在人們的視野)出現,人們就會乘舟船逐島而去,從而建立起陸海之間的文化交往。古代中國的文化,就是這樣被一步步傳播到世界各地的。

中國不僅是一個國土廣袤的大陸國家,黃河、長江做為母親河哺育了中華民族並使中國以其古老的文明著稱于世;中國同時又是一個具有漫長海岸線和遼闊海洋的海洋國家。偉大的中華民族同地中海國家一樣,都是人類海洋文明的重要發祥地,內涵豐富的海洋文化,是人類歷史文明的重要組成部分。中華民族不僅早在7000年之前就創造了輝煌的航海歷史,而且遠在7000年頻繁而漫長的航海中,把最早的人類文明、古代文化和科學技術帶到了美洲和世界各地(李二和《中國水運史》緒論)。

這是由世界各地先後出土和發掘的大量的、歷代文物及世界各國各領域的專家學者對歷代古文獻資料的研究,包括多次有關中國海洋文化的國際學術研討會結果所達成的共識。

在我國浙江餘姚縣的河姆渡遺址,出土了五支木槳。其中一支殘長為62.4釐米,殘寬為10.8釐米;另一支殘長為92釐米,殘寬9釐米。經碳14測定,五支木槳距今年代為7000年左右,屬母系氏族社會遺物。同層出土的還有近百種動植物和帶有榫卯和企口板結構的房屋建築所用的木料遺存,還有炭化稻粒等。這證明,漁獵和採集在當時的經濟生活中,仍然起著十分重要的輔助作用。河姆渡遺址位于杭州灣以南的寧紹平原,姚江從遺址的西部和南部流過,南為四明山,與河姆渡隔江相望。遺址海拔僅3—4米,在古代可能是一片汪洋或低窪的沼澤地。值的特別註意的是,在出土木槳的槳柄與槳葉結合處,陰刻有弦紋和斜線紋圖飾。由此證明,如此雕工精細的木槳,決不是最原始的,當有一個漫長的發展和演化過程。那麽原始木槳的出現,應當更早一些,可能在8000年左右(李二和《中國水運史》第1章中就作了大膽的推論)。無獨有偶,同樣是在浙江杭州,在蕭山跨湖橋新石器遺址,又出土挖掘出了一隻獨木舟。經碳14測定,這隻木舟的距今年代為7500—8000年,這恰與我們在《中國水運史》中的推斷相吻合。應當說這是一個驚人的發現,這是我國迄今發掘到的一隻最早的獨木舟(李二和《海上七千年》)。

誰是舟船的發明者,這在古代浩繁的典籍中,說法卻不一。

山海經海內經》中說,番(凡)禺始作舟。《墨子》說,是巧垂。《呂氏春秋》卻說是舜的臣子虞姁(于許)。《發蒙記》中又說是舜的另一個臣子伯益。《世本》中又說,是黃帝的兩個臣子共鼓、貨狄。《易經·系辭下》說:“舟楫之利,以濟不通”,說黃帝“劊木為舟,剡木為楫,以濟不通,致遠以利天下。”

海洋海洋

另外,我國遠古文獻中對舟船的記載也很多。《世本》中,有巴人乘土船浮夷水(今清江)之說;《爾雅·釋水》:“庶人乘泭”、“並木以渡”;《國語·齊語》中說“方舟設泭;《越絕書》中說“方船設泭,乘桴洛河”;《論語·公冶長》說:“道不行,乘桴浮于海。”等都是古代對舟筏的記載。

馬克思曾說:“一般說來,勞動過程隻要稍有一點發展,就已經需要經過加工的勞動資料。”而“火和石斧通常已經使人們能夠製造獨木舟。”古代中國舟船文化的史實恰恰證明了這一點。《世本》說:“古者觀落葉以為舟”;《淮南子》說:“見竅(翹)木浮而知為舟。“浮”的現象和概念賦予了人們美好的想象;導致人們去“刳木”,使其變輕易浮,從而產生了獨木舟。

但不管怎麽說,無論是誰發明的,無管是怎樣一種說法,它都是古代勞動人民勤勞和智慧的結晶。獨木舟的出現,直觀地說明了古代中國人民在舟船科技與海洋文化方面非凡的發明和創造力;她擴大了人類的生存空間,同時也揭開了人類水運歷史的序幕、揭開了舟船文化和海洋文化的序幕。

近年來,我國和世界各地出土的有關與中國古代舟船文化有關的文物、歷史遺存越來越多。

除了浙江河姆渡遺址出土的7000年前的雕花木槳,和杭州蕭山跨湖橋遺址出土的8000年前的獨木舟,在江蘇武進出土的戰國時期的特大獨木舟,至今陳列在中國歷史博物館中。還有福建泉州出土的宋代沉船等,都分別訴說著古代中國的航海技術和發展水準。

那麽,舟船文化的發生與發展,是不是一件獨立的事情?當然不是。她既是人類生產力發展水準的重要標志,又直接推動著人類生產力的發展與提高,幾乎影響了人類所有科學文化的繁榮與發展。

在長島縣廣鹿島吳家村,出土了“杯底舟形器”;丹東東溝縣馬家店後窪濱海的新石器遺址中,出土了距今6000年前的仿舟陶器,同時還有伴出的骨魚鉤、骨魚叉和重達兩公斤的石網墜,以及距今5000年前的鯨魚頸椎骨等。1976年,在遼東半島大連沿海的郭家村新石器遺址中,也出土了仿舟陶器;1973年,湖北宜都紅花套還出土了距今5600多年的陶船。在浙江吳興錢山漾遺址中,出土了一隻距今為4700年前的青楓木木槳;在陝西寶雞北首嶺,發倔出了一件船型彩陶壺,上面繪製有展開的精密網紋。這當然是古人用船拉網捕魚的又一物證。迄今為止,光是在武昌、漢陽等地就發現了數千處新石器文化遺址,其出土的文物大多與舟船、水和海洋有關。

位于南部渤海水域的山東長島縣,更是海洋文化的搖藍。這裏發掘出土了從舊石器到鐵器時代的一系列重要文化遺存。其中新石器時代遺址有33處。在黑山北庄遺址中,發掘出兩座四五十人的合葬墓,一座以海螺鋪身,顯然為海洋葬俗。裏面出土的彩陶以紅花黑彩的波浪形紋為主,當與水居有關。更有大量的貝殼和魚骨。所有出土的文物,無不反映出人類最早的母系氏族社會海洋漁獵生活重要的社會特征。

探索海洋

研究海洋的科學是海洋學。早在史前人類就已經在海洋上旅行,從海洋中捕魚,以海洋為生,對海洋進行探索。在航空發展之前,航海是人類跨大陸運輸和旅行的主要方式。對深海海底的探索一直到20世紀中才真正開始。雖然今天人類對海洋用潛水球、潛水艇才能到達 深海還所知甚少。

地球深處的海洋

最近,地質學家通過實驗室模擬,在人們最意想不到的地表之下1000多公裏的地層深處找到了水。在溫度達1000℃以上、並且承受高壓的礦物岩裏,可能儲藏著相當于地球所有大洋中水量之5倍的水。而且該項發現還很可能有助于弄清地球是如何形成和發育的。 

在地表之下650公裏至2900公裏的深處,是圍繞在富含鐵質的地核周圍的高熱、高壓物質。日本東京科學院的專家估計,在這被稱為下部地幔的礦物質中,可能包含有達到其自身質量0.2的水。已有的行星理論,推測了在其形成之初所出現的早期蒸發物質的數量,如水和二氧化碳的數量,而現在的發現則預示著地球初始階段混合物質的數量,可能已經超出了早先的預料。

奇怪的海洋

千百萬年來,地幔像一隻盛有熱湯的鍋子一樣,處于劇烈的攪拌與動蕩之中,這使得地幔的構造層帶運動,並且使地幔的化學成分混合。粘性更大的地幔會攪拌與動蕩得更快。在下部地幔中由礦物質形成水,可能也會影響地幔的構造層帶,使之不容易下沉到地層更深的地方。當構造層帶下沉、加熱和受擠壓時,它們釋放的水可能會軟化圍繞的地幔,以及松緩它們的下沉通道。

海洋海洋

在稍高一點的地幔中,即在大約地表之下400公裏至650公裏之間深度的區域叫做轉換帶,因為它位于上部和下部地幔之間,在這裏就可能存有相當于幾個大洋的水。科學家發現,在下部地幔的礦物質中,可能保留有大約其上位岩石質量之十分之一的水,但因為下部地幔的體積比轉換帶的體積大得多,所以它具有相當多的水。 

英國布利斯托爾大學的地質學家認為,該項發現有助于推進有關在地幔之中鎖存有多少水的爭論。他說直到現在,大部分人仍堅持認為在地幔中沒有多少水。此外,在兩年前進行的另一項類似研究中,得出的結論是地幔之下根本沒有多少水。 

日大學部學家在實驗室中模擬下部地幔,他們採用了構成該區域之大部分的三種礦物質進行研究。他們設計套用了一種多砧的特殊實驗裝置,以再現地幔下變化異常劇烈的苛刻條件,同時對礦物質用硬齒擠壓和加熱。在大約1600℃和25萬個大氣壓下,他們套用二級離子質量光譜測定技術,測定了氫的數量,該技術使離子束沖擊礦物質,並探測從礦物質表面放散出的離子。已有的其他研究結果表明,在該等礦物岩中得到的任何氫,都來自于其間存囿的水。最後,專家檢測到了比實驗預想要多得多的氫,從而得出了目前的結論。

大海的顏色

翻開世界地圖集,黃海、紅海、黑海、白海會映入我們的眼簾。太陽光線眼看是白色;可它是由紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫七種可見光所組成。這七種光線波長各不相同, 而不同深度的海水會吸收不同波長的光束。波長較長的紅、橙、黃等光束射入海水後,先後被逐步吸收,而波長較短的藍、靛、光束射入海水後,遇到海水分子或其他微細的、懸在海洋裏的浮體,便向四面散射和反射,特別是海水對藍光吸收的少,而反射的多,越往深處越有更多的藍光被折回到水面上來,因此,我們看到的海洋裏的海水便是蔚藍色一片了。

既然海水散射藍色光,那麽不論那個大海都應該是蔚藍色的,但實際上,海洋卻是紅、黃、藍、白、黑五色俱全, 這是由于某種海水變色的因索強于散射所生的藍色時, 海水就會改頭換面,五色繽紛了。

影響海水顏色的因素有懸浮質、離子、浮遊生物等。大洋中懸浮質較少,顆粒也很微小,其水色主要取決于海水的光學性質,因此,大洋海水多呈藍色;近海海水,由于懸浮物質增多, 顆粒較大,所以,近海海水多呈淺藍色;近岸或河口地城,由于泥沙顏色使海水發黃;某些海區當淡紅色的浮遊生物大量繁殖時,海水常呈淡紅色。

我國黃海,特別是近海海域的海水多呈土黃色且混濁,主要是從黃土高原上流進的又黃又濁的黃河水而染黃的,因而得名黃海。

不僅泥沙能改變海水的顏色,海洋生物也能改變海水的顏色。介于亞、非兩洲間的紅海,其一邊是阿拉伯沙漠, 另一邊有從撒哈拉大沙漠吹來的幹燥的風,海水水溫及海水中含鹽量都比較高,因而海內紅褐色的藻類大量繁衍,成片的珊湖以及海灣裏的紅色的細小海藻都為之鍍上了一層紅色的色澤,所以看到的紅海是淡紅色的, 因而得名紅海。

由于黑海裏躍層所起的障壁作用,使海底堆積大量污泥,這是促成黑海海水變黑的因素,另外,黑海多風暴、陰霾,特別是夏天狂暴的東北風,在海面上掀起灰色的巨浪,海水抹黑一片,故得名黑海。

白海是北冰洋的邊緣海,深入俄羅斯西北部內陸,氣象異常寒冷,結冰期達六個月之久。白海之所以得名是因為掩蓋在海岸的白雪不化,厚厚的冰層凍結住它的港灣,海面被白雪覆蓋。由于白色面上的強烈反射,致使我們看到的海水是一片白色。彩色的海,是大自然的傑作。

海洋展望

未來糧倉

有些讀者可能會想,在海洋中不能長糧食,怎麽能成為未來的糧倉呢?

是的,海洋裏不能種水稻和小麥,但是,海洋中的魚和貝類卻能夠為人類提供滋味鮮美、營養豐富的蛋白食物。

大家知道,蛋白質是構成生物體的最重要的物質,它是生命的基礎。現在人類消耗的蛋白質中,由海洋提供的不過5%~10%。令人焦慮的是,20世紀70年代以來,海洋捕魚量一直徘徊不前,有不少品種已經呈現枯竭現象。用一句民間的話來說,現在人類把黃魚的孫子都吃得差不多了。要使海洋成為名副其實的糧倉,魚鮮產量至少要比現在增加十倍才行。美國某海洋飼養場的實驗表明,大幅度地提高魚產量是完全可能的。

在自然界中,存在著數不清的食物鏈。在海洋中,有了海藻就有貝類,有了貝類就有小魚乃至大魚……海洋的總面積比陸地要大一倍多,世界上屈指可數的漁場,大抵都在近海。這是因為,藻生長需要陽光和矽、等化合物,這些條件隻有接近陸地的近海才具備。海洋調查表明,在1000米以下的深海水中,矽、磷等含量十分豐富,隻是它們浮不到溫暖的表面層。因此,隻有少數範圍不大的海域,那兒由于自然力的作用,深海水自動上升到表面層,從而使這些海域海藻叢生,魚群密集,成為不可多得的漁場。

海洋海洋

海洋學家們從這些海域受到了啓發,他們利用回升流的原理,在那些光照強烈的海區,用人工方法把深海水抽到表面層,而後在那兒培植海藻,再用海藻飼養貝類,並把加工後的貝類飼養龍蝦。令人驚喜的是這一系列試驗都取得了成功。

有關專家樂觀地指出,海洋糧倉的潛力是很大的。目前,產量最高的陸地農作物每公頃的年產量折合成蛋白質計算,隻有0.71噸。而科學試驗同樣面積的海水飼養產量最高可達27.8噸,具有商業競爭能力的產量也有16.7噸。

當然,從科學實驗到實際生產將會面臨許許多多困難。其中最主要的是從1000米以下的深海中抽水需要相當數量的電力。這麽龐大的電力從何而來?顯然,在當今條件下,這些能源需要量還無法滿足。

不過,科學家們還是找到了竅門:他們準備利用熱帶和亞熱帶海域表面層和深海的水溫差來發電。這就是所謂的海水溫差發電。這就是說,設計的海洋飼養場將和海水溫差發電站聯合在一起

據有關科學家計算,由于熱帶和亞熱帶海域光照強烈,在這一海區,可供發電的溫水多達6250萬億立方米。如果人們每次用1%的溫水發電,再抽同樣數量的深海水用于冷卻,將這一電力用于飼養,每年可得各類海鮮7.5億噸。它相當于20世紀70年代中期人類消耗的魚、肉總量的4倍。

通過這些簡單的計算,不難看出,海洋成為人類未來的糧倉,是完全可行的。

海洋技術

海洋能源、資源的開發與利用,海洋與全球變化、海洋環境與生態的研究是人類維持自身的生存與發展,拓展生存空間,充分利用地球上這塊最後的資源豐富的寶地的最為切實可行的途徑。

海洋開發,需要獲取大範圍、精確的海洋環境資料,需要進行海底勘探、取樣、水下施工等。要完成上述任務,需要一系列的海洋開發支撐技術,包括深海探測、深潛、海洋遙感、海洋導航等。

向海洋要淡水已成定勢。淡水資源奇缺的中東地區,數十年前就把海水淡化作為獲取淡水資源的有效途徑。美國正在積極建造海水淡化廠,以滿足人們目前與將來對淡水的需求。全世界共有近8000座海水淡化廠,每天生產的淡水超過60億立方米。最近,俄羅斯海洋學家探測查明,世界各大洋底部也擁有極為豐富的淡水資源,其蘊藏量約佔海水總量的20%。這為人類解決淡水危機展示了光明的前景。

深海是指深度超過6000米的海域。世界上深度超過6000米的海溝有30多處,其中的20多處位于太平洋洋底,馬裏亞納海溝的深度達11000米,是迄今為止發現的最深的海域。深海探測,對于深海生態的研究和利用、深海礦物的開採以及深海地質結構的研究,均具有非常重要的意義。美國是世界上最早進行深海研究和開發的國家,“阿爾文”號深潛器曾在水下4000米處發現了海洋生物群落,“傑遜”號機器人潛入到了6000米深處。1960年1月,美國的“迪裏雅斯特”號潛水器首次潛入世界大洋中最深的海溝——馬裏亞納海溝,最大潛水深度為10916米。科學家乘坐“的裏雅斯特”號深海潛水器,首次對成功地下潛至馬裏亞納海溝最深處進行科學考察。令人驚奇的是,在這樣的海底,科學家們竟看到有一條魚和一隻小紅蝦在遊動!在2008年9月,美日合作研發的“馬裏亞納”號深海潛艇潛入世界大洋中最深的海溝——馬裏亞納海溝頂部,最大潛水深度為10034米。2012年3月,美國好萊塢著名導演詹姆斯-卡梅隆獨自乘坐潛艇“深海挑戰者”號,下潛近11千米,探底西太平洋馬裏亞納海溝。關島當地時間26日7:52,即台北時間5:52,卡梅隆成功下潛至世界海洋的最深處——馬裏亞納海溝的挑戰者海淵底部,當地時間26日上午返回水面。這是人類第二次探底馬裏亞納海溝,卡梅隆是單槍匹馬潛至這一“地球最深處”的第一人。活動合作方美國國家地理學會說,卡梅隆于約兩小時後潛至10898米深處,探底馬裏亞納海溝。海溝底部是永恆黑暗,溫度隻有幾攝氏度,水壓相當于大約1000個大氣壓。卡梅隆在洋底探險3小時有餘,收集生物和地質樣本、拍攝圖片和影片。

海洋海洋

1997年,中國利用自製的無纜水下深潛機器人,進行深潛6000米深度的科學試驗並取得成功,這標志著中國的深海開發已步入正軌。

海洋遙感技術,主要包括以光、電等信息載體和以聲波為信息載體的兩大遙感技術。

海洋聲學遙感技術是探測海洋的一種十分有效的手段。利用聲學遙感技術,可以探測海底地形、進行海洋動力現象的觀測、進行海底地層剖面探測,以及為潛水器提供導航、避碰、海底輪廓跟蹤的信息。

海洋遙感技術是海洋環境監測的重要手段。衛星遙感技術的突飛猛進,為人類提供了從空間觀測大範圍海洋現象的可能性。目前,美國、日本、俄羅斯等國已發射了10多顆專用海洋衛星,為海洋遙感技術提供了堅實的支撐平台。

外星海洋

古時人類曾認為月球表面上較暗的部分是海洋,故稱之為月海,事實上至目前為止未曾在月面上發現液態水。

火星上可能曾經有過大面積的海洋,但對此今天還沒有完全的定論。

木星的衛星木衛二(歐羅巴)很有可能完全被海洋覆蓋。其表面的冰層雖然有十多公裏厚,但冰層下有流水幾乎已被證實。木衛四(卡利斯托)可能也完全被海洋覆蓋

海王星的衛星海衛一(特裏頓)的表面完全被一層冰覆蓋。其冰層下可能已經沒有流水了。

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