[科普中國]-海洋學(xué)

學(xué)科簡介

全球，約占地表總面積的71%。全球海洋的平，。全球海洋的容積約為13.7億立方公里，占地球總水量的97%以上。如果地球的地殼是一個平坦光滑的球面，那么就會是一個表面被2600多米深的海水所覆蓋的“水球”。

由于海洋本身的整體性、海洋中各種自然過程相互作用的復(fù)雜性和主要研究方法、手段的共同性而統(tǒng)一起來，使海洋科學(xué)成為一門綜合性很強的科學(xué)。在太陽系的行星中，地球處于“得天獨厚”的位置。地球的大小和質(zhì)量、地球與太陽的距離、地球的繞日運行軌道以及自轉(zhuǎn)周期等因素相互的作用和良好配合，使得地球表面大部分區(qū)域的平均溫度適中(約15℃)，以致它的表面同時存在著三種狀態(tài)(液態(tài)、固態(tài)和氣態(tài))的水，且絕大部分是以液態(tài)海水的形式形成一個全球規(guī)模的含鹽水體——世界大洋。因此，我們的地球又稱為“水的行星”。

世界海洋每年約有50.5萬立方公里的海水在太陽輻射作用下被蒸發(fā)，向大氣供應(yīng)87.5%的水汽。從海洋或陸地蒸發(fā)的水汽上升凝結(jié)后，又作為雨或雪降落在海洋和陸地上。陸地上每年約有4.7萬立方公里的水在重力的作用下，或沿地面注入河流，或滲入土壤形成地下水，最終注入海洋，從而構(gòu)成了地球上周而復(fù)始的水文循環(huán)。

海水是—種含有多種溶解鹽類的水溶液。在海水中，水占96.5%左右，其余則主要是各種各樣的溶解鹽類和礦物，還有來自大氣中的氧、二氧化碳和氮等溶解氣體。世界海洋的平均含鹽量約2.5%，而世界大洋的總鹽量約為4.8億億噸。假若將全球海水里的鹽分全部提煉出來，均勻地鋪在地球表面上，便會形成厚約40米的鹽層。

目前在海水中已發(fā)現(xiàn)的化學(xué)元素超出80種。組成海水的化學(xué)元素，除了構(gòu)成水的氫和氧以外，絕大部分呈離子狀態(tài)，主要有氯、鈉、鎂、硫、鈣、鉀、溴、碳、鍶、硼、氟等11種，它們占海水中全部溶解元素含量的99%；其余的元素含量甚微，稱為海水微量元素。

海洋作為地球水圈的重要組成部分，同大氣圈、巖石圈以及生物圈相互依存，相互作用，成為控制地球表面的環(huán)境和生命特征的一個基本環(huán)節(jié)。

由于水具有很高的熱容量，因此世界海洋是大氣中水汽和熱量的重要來源，并參與整個地表物質(zhì)和能量平衡過程，成為地球上太陽輻射能的一個巨大的儲存器。在同一緯度上，由于海陸反射率的固有差異，海面單位面積所吸收的太陽輻射能約比陸地多25～50%。因此，全球大洋表層海水的年平均溫度要比全球陸地上的平均溫度約高10℃。

溶解于海水中的氧、二氧化碳等氣體，以及磷、氮、硅等營養(yǎng)鹽元素，對海洋生物的生存極為重要。海水中的溶解物質(zhì)不僅影響著海水的物理化學(xué)特征，而且也為海洋生物提供了營養(yǎng)物質(zhì)和生態(tài)環(huán)境。

海洋對于生命具有特別重要的意義。海水中主要元素的含量和組成，與許多低等動物的體液幾乎一致，而一些陸地高等動物，甚至人的血清所含的元素成分也與海水類似。研究證明，地球上的生命起源于海洋，而且絕大多數(shù)的動物生活在海洋中。在陸地上，生物集中棲息在地表上下數(shù)十米的范圍內(nèi)，可是在海洋中，生物棲息范圍可深達(dá)一萬米。因此，研究生命起源的學(xué)者把海洋稱作“生命的搖籃”。

由于太陽輻射能在地球表面上分布的固有差異，赤道附近的水溫顯著地高于高緯度海區(qū)，因此，在海洋中導(dǎo)致暖流從赤道流向高緯度、寒流從高緯度流向赤道的大尺度循環(huán)。從而引起能量重新分布，使得赤道地區(qū)和兩極的氣候不致過分懸殊。

海面蒸發(fā)產(chǎn)生的大量水汽，可被大氣環(huán)流及其他局部空氣運動攜帶至數(shù)千公里以外，重新凝結(jié)成雨雪降落到所有大陸的表面，成為地球表面淡水的源泉。由此可見，海洋對全球天氣和氣候的形成，以至地球表面形態(tài)的塑造都有深遠(yuǎn)的影響。

海洋中的動物約16～20萬種，植物一萬多種。海洋中的生物，如同整個生物圈中的生物一樣，絕大多數(shù)直接地或間接地依賴于光合作用而生存。海洋生物由海洋光合植物、食植性動物和食肉性動物逐級依賴和制約，組成了海洋食物鏈。

海洋作為一個物理系統(tǒng)，其中發(fā)生著各種不同類型和不同深度的海水運動和過程，對于海洋中的生物、化學(xué)和地質(zhì)過程有著顯著的影響。海水運動按其成因，大致分為：海水密度變化產(chǎn)生的“熱鹽”運動，如海面蒸發(fā)、冷卻和結(jié)冰，以及海水混合等；海面風(fēng)應(yīng)力驅(qū)動形成的風(fēng)生運動，如風(fēng)海流和風(fēng)生環(huán)流等；天體引力作用產(chǎn)生的潮汐運動；海水運動速度切變產(chǎn)生的湍流運動；各種擾動產(chǎn)生的波動，如風(fēng)浪、慣性波和行星波等。

海洋是生物的生存環(huán)境，海水運動等物理過程會導(dǎo)致生物環(huán)境的改變。因此，不同的流系、水團(tuán)具有不同的生物區(qū)系和不同的生物群落。海水運動或波動是海洋中的溶解物質(zhì)、懸浮物和海底沉積物搬運的重要動力因素，因此，海洋中化學(xué)元素的分布和海洋沉積，以及海岸地貌的塑造過程都是不能脫離海洋動力環(huán)境的。反過來，海水的運動狀況也與特定的地理環(huán)境、化學(xué)環(huán)境有關(guān)。這就是海洋自然環(huán)境的統(tǒng)一性的具體表現(xiàn)。

大洋地殼作為全球地殼的一個結(jié)構(gòu)單元，具有不同于大陸地殼的一系列特點。陸殼較輕、較厚，比較古老；洋殼較重、較薄(缺失花崗巖層)，相對年輕。在地殼的均衡作用下，陸殼質(zhì)輕而浮起，洋殼質(zhì)重而深陷。地球之所以存在著如此深廣的海洋，是與洋殼的物質(zhì)組成有關(guān)的。

由于海水的覆蓋，海底地殼是難以直接觀察的。近半個世紀(jì)以來，深?？疾彀l(fā)現(xiàn)了海洋中有深度超過萬米的海溝，長達(dá)上千公里的斷裂帶以及眾多的海山：而給人印象最深的是存在著一條環(huán)繞全球、縱貫大洋盆地、延伸達(dá)80000公里的水下山脈體系。這條水下山脈縱貫大西洋和印度洋的洋盆中部，所以稱為大洋中脊。在大洋中脊頂部發(fā)育有一條被斷裂帶錯開的縱向的大裂谷，稱為中央裂谷。

20世紀(jì)70年代以來，海洋學(xué)者乘坐潛水器考察大洋中脊和裂谷，發(fā)現(xiàn)從裂谷底噴涌出來的熱泉。原來，冷海水沿裂隙滲入熾熱的新生洋殼內(nèi)部，變成熱海水，熱海水和洋殼玄武巖之間發(fā)生強烈的化學(xué)反應(yīng)。玄武巖中的鐵、錳、銅、鋅等被淋濾出來進(jìn)入熱海水，從而噴出富含金屬的熱泉。由河流帶入海洋中的鎂、硫酸根，在上述過程中也大部分被中脊軸部的洋殼所吸收。據(jù)估計，沿著八萬公里長的大洋中脊只需800～1000萬年，與世界海洋等量的海水就可以經(jīng)過脊軸洋殼循環(huán)一遍。這對于海水化學(xué)成分的演化，產(chǎn)生了十分深遠(yuǎn)的影響。

總之，海洋中發(fā)生的各種自然過程，在不同程度上同大氣圈、巖石圈和生物圈都有耦合關(guān)系，并且同全球構(gòu)造運動以及某些天文因素密切相關(guān)，這些自然過程本身也相互制約，彼此間通過各種形式的物質(zhì)和能量循環(huán)結(jié)合在一起，構(gòu)成一個具有全球規(guī)模的、多層次的海洋自然系統(tǒng)。正是這樣一個系統(tǒng)，決定著海洋中各種過程的存在條件，制約著它們的發(fā)展方向。

海洋科學(xué)研究的目的，就在于通過觀察、實驗、比較、分析、綜合、歸納、該繹以及科學(xué)抽象方法，去揭示這個系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能，認(rèn)識海洋中各種自然現(xiàn)象和過程的發(fā)展規(guī)律，并利用這些規(guī)律為人類服務(wù)。1

簡史人類認(rèn)識海洋的歷史，是在沿海地區(qū)和海上從事生產(chǎn)活動開始的。古代人類已具有關(guān)于海洋的一些地理知識。但直到19世紀(jì)70年代，英國皇家學(xué)會組織的“挑戰(zhàn)者”號完成首次環(huán)球海洋科學(xué)考察之后，海洋學(xué)才開始逐漸形成為一門獨立的學(xué)科。20世紀(jì)50～60年代以后，海洋學(xué)獲得大發(fā)展，形成為一門綜合性很強的海洋科學(xué)。

從古代到18世紀(jì)末是海洋知識的積累時期，也是海洋學(xué)萌芽時期。

在科學(xué)不發(fā)達(dá)的古代，人們對海洋自然現(xiàn)象的認(rèn)識和探索，主要依靠很不充分的觀察和簡單的邏輯推理。雖然當(dāng)時只限于直觀地、籠統(tǒng)地把握海洋的一些性質(zhì)，但也提出了不少精彩的見解。例如，公元前7～前6世紀(jì)古希臘的泰勒斯認(rèn)為，水是萬物的本源，而大地則浮在浩瀚無際的海洋之中。公元前11～前6世紀(jì)中國的《詩經(jīng)》中，已有江河“朝宗于?！钡挠涊d。公元前四世紀(jì)，古希臘思想家中知識最淵博的亞里士多德在《動物志》中，已描述和記載170多種愛琴海的動物。公元一世紀(jì)，中國東漢王充曾科學(xué)地指出了潮汐運動和月亮運行的對應(yīng)關(guān)系。

從15世紀(jì)到18世紀(jì)末，自然科學(xué)和航海事業(yè)的發(fā)展，促進(jìn)了海洋知識的積累。這時的海洋知識以遠(yuǎn)航探險等活動所記述的全球海陸分布和海洋自然地理概況為主。1405～1433年中國明朝鄭和率領(lǐng)船隊七次橫渡印度洋；1492～1504年意大利航海家哥倫布4次橫渡大西洋，并到達(dá)美洲；1519～1522年葡萄牙航海家麥哲倫等完成了人類歷史上第一次環(huán)球航行；1768～1779年英國庫克在海洋探險中最早進(jìn)行科學(xué)考察，取得了第一批關(guān)于大洋表層水溫、海流和誨深以及珊瑚礁等資料。

這些活動和成果，不僅使人們弄清了地球的形狀和海陸分布的大體形勢，而且直接推動了近代自然科學(xué)的發(fā)展，為海洋學(xué)各個主要分支學(xué)科的形成奠定了基礎(chǔ)。如1670年英國玻意耳研究海水含鹽量和海水密度的變化關(guān)系，開創(chuàng)了海洋化學(xué)研究；1674年荷蘭列文虎克在荷蘭海域最先發(fā)現(xiàn)原生動物；1687年，英國牛頓用引力定律解釋潮汐，奠定了潮汐研究的科學(xué)基礎(chǔ)；1740年瑞士科學(xué)家貝努利提出潮汐靜力學(xué)理論；1772年法國拉瓦錫首先測定海水成分；1775年法國拉普拉斯首創(chuàng)大洋潮汐動力學(xué)理論，等等。

19世紀(jì)初到20世紀(jì)中，機器大工業(yè)的產(chǎn)生和發(fā)展，有力地促進(jìn)了海洋學(xué)的建立和發(fā)展。

英國科學(xué)家、生物進(jìn)化論的創(chuàng)始人達(dá)爾文在1831～1836年隨“貝格爾”號環(huán)球航行，對海洋生物、珊瑚礁進(jìn)行了大量研究，于1842年出版《珊瑚礁的構(gòu)造和分布》，提出了珊瑚礁成因的沉降說；于1859年出版《物種起源》，建立了生物進(jìn)化理論。

英國生物學(xué)家福布斯在19世紀(jì)40、50年代提出了海洋生物分布分帶的概念，出版了第一幅海產(chǎn)生物分布圖和海洋生態(tài)學(xué)的經(jīng)典著作《歐洲海的自然史》。美國學(xué)者莫里為海洋學(xué)的建立作出了更為顯著的貢獻(xiàn)，其1855年出版的《海洋自然地理學(xué)》被譽為近代海洋學(xué)的第一本經(jīng)典著作。

1872～1876年，英國“挑戰(zhàn)者”號考察被認(rèn)為是現(xiàn)代海洋學(xué)研究的真正開始。“挑戰(zhàn)者”號在12萬多公里航程中，作了多學(xué)科綜合性的海洋觀測，在海洋氣象、海流、水溫、海水化學(xué)成分、海洋生物和海底沉積物等方面取得大量成果，使海洋學(xué)從傳統(tǒng)的自然地理學(xué)領(lǐng)域中分化出來，逐漸形成獨立的學(xué)科。

1925～1927年，德國“流星”號在南大西洋的科學(xué)考察，第一次采用電子回聲測深法，測得七萬多個海洋深度數(shù)據(jù)等資料，揭示了大洋底部并不是平坦的，它像陸地地貌一樣變化多端。同時，海洋物理學(xué)、海洋化學(xué)、海洋地質(zhì)學(xué)和海洋生物學(xué)等各基礎(chǔ)分支學(xué)科的研究也取得顯著進(jìn)展，發(fā)現(xiàn)和證實了一些海洋自然規(guī)律。

1957年，海洋研究科學(xué)委員會(SCOR)和1960年政府間海洋學(xué)委員會(IOC)的成立，促進(jìn)了海洋科學(xué)的迅速發(fā)展。美國的深潛器“的里雅斯特2”號1960年曾深潛到10919米的海洋深處，美國核潛艇“鸚鵡螺”號1950年從冰下穿越北極，表明海洋的任何部分都能為人類所征服。但是，1963年美國潛艇“脫粒機”號和1960年“蝎子”號失事，全體乘員喪生，又從反面證明海洋環(huán)境仍然是難以掌握的。事實上，從技術(shù)的角度來說，人類要在深海海底上行走比在月球上漫步還要困難。

現(xiàn)代海洋學(xué)對于具體的海洋自然現(xiàn)象或特定海區(qū)的研究，普遍地從傳統(tǒng)的靜態(tài)定性描述和簡單的因果分析向著動態(tài)定量分析發(fā)展，重視基礎(chǔ)理論、現(xiàn)場實驗和功能模擬研究。

海洋科學(xué)各分支學(xué)科之間、海洋科學(xué)和相鄰基礎(chǔ)科學(xué)之間的相互結(jié)合、相互滲透，并逐步形成了一系列跨學(xué)科的有高度綜合性的研究課題。例如，海洋-大氣相互作用和長期氣候預(yù)報、海洋生態(tài)系統(tǒng)、海洋中的物質(zhì)循環(huán)和轉(zhuǎn)化、洋底構(gòu)造以及有關(guān)海洋與地球的起源，海洋生命起源這樣一些根本問題。

深海鉆探和海洋地球物理探測技術(shù)的發(fā)展，使海洋科學(xué)(特別是海洋地質(zhì)學(xué))以及地球科學(xué)的研究方法和理論出現(xiàn)新的突破。例如，被譽為20世紀(jì)地球科學(xué)最重大成就之一的板塊構(gòu)造理論，主要就是通過對海洋地質(zhì)和地球物理探測成果的研究建立起來的。

20世紀(jì)60年代以來海洋科學(xué)中所有的重大進(jìn)展都同新的觀測儀器、研究手段和方法的研制成功，以及廣泛而密切的國際合作有關(guān)。例如，卓有成效的海洋觀測，數(shù)據(jù)傳輸、處理系統(tǒng)的應(yīng)用，航天遙感、遙測技術(shù)和水聲技術(shù)的應(yīng)用，國際地球物理年、國際印度洋考察、黑潮及鄰近水域的合作研究、國際海洋考察十年、全球大氣研究計劃大西洋熱帶實驗、深海鉆探計劃，以及世界(海洋科學(xué))資料中心的建立等國際性海洋科學(xué)合作研究。

研究特點海洋科學(xué)具有明顯的區(qū)域性特征，即使是同一區(qū)域，海洋、水文、化學(xué)要素及生物分布也是互相各異、多層次性的。因此，很難在實驗室里對各類海洋現(xiàn)象和過程，以及它們之間的相互作用進(jìn)行精細(xì)的實驗，也不能只靠數(shù)學(xué)分析和數(shù)學(xué)模擬來進(jìn)行研究，而是要充分利用科學(xué)設(shè)備在自然條件下進(jìn)行觀察研究。

直接的觀察研究，既為實驗室研究和數(shù)學(xué)研究的模式提供確切的可靠資料，又可以驗證實驗室和數(shù)學(xué)方法研究結(jié)論的可靠性。因此，在自然條件下進(jìn)行長期的、周密的、系統(tǒng)的海洋考察是海洋科學(xué)研究的基本方法。

在海洋科學(xué)研究中，海洋觀測儀器和技術(shù)設(shè)備起著重要的作用，有時甚至是決定性的作用。海水深而廣，具有大密度和流動性，給人們的直接觀測帶來極大困難。從海面向下大約每增加10米，壓力就要增加一個大氣壓，在萬米深處，海水的壓力作用可以把潛水鋼球的直徑壓縮幾個厘米，人類很難在這樣大的深處活動。即使在海洋上層，海水處于不斷的流動和波動狀態(tài)，依靠一個點上的觀測資料，也很難說明面上的情況。因此，只有大力發(fā)展海洋觀測儀器和技術(shù)設(shè)備，才能取得所需要的大量海洋資料，以推動海洋科學(xué)的發(fā)展。

20世紀(jì)60年代以來，海洋科學(xué)的發(fā)展表明，幾乎所有主要的重大進(jìn)展都和新的觀察實驗儀器、裝備的建造，新的技術(shù)的發(fā)明和應(yīng)用，觀察實驗的精度，以及數(shù)據(jù)處理能力的提高有緊密關(guān)系。例如，浮標(biāo)觀測技術(shù)、航天遙感技術(shù)和計算技術(shù)的應(yīng)用，促成了關(guān)于海洋環(huán)流結(jié)構(gòu)、海-氣相互作用、中尺度渦旋、鋒區(qū)、上升流、內(nèi)波和海洋表面現(xiàn)象等理論和數(shù)值模型的建立；回聲測深、深海鉆探、放射性同位素和古地磁的年齡測定、海底地震和地?zé)釡y量等新技術(shù)的興起和發(fā)展，對海底擴張說和板塊構(gòu)造說的建立作出了重要貢獻(xiàn)。

海洋科學(xué)的觀察主要是在自然條件下進(jìn)行的，因而受到自然條件的限制。各種海洋現(xiàn)象和過程，有的“時過境遷”，有的“浩瀚無際”，有的因時間尺度太長，短時間的觀測資料不足以揭示其歷史演變規(guī)律。加之其中各種作用相互交叉、隨機起伏，因此在自然條件下的觀察只能獲得關(guān)于海況的一些片斷的、局部的信息。即使獲得某一海區(qū)近百年的海況和海洋生物種群動態(tài)的觀測序列，那也只是整個海洋生態(tài)環(huán)境和生物種群動態(tài)總體中的一個小小的樣本。

所以在海洋科學(xué)研究中比較著重于從信息論、控制論和系統(tǒng)論的觀點，研究海洋現(xiàn)象和過程的行為與動態(tài)，并根據(jù)已有的信息，通過系統(tǒng)功能模擬模型進(jìn)行研究，對未來海況作出預(yù)測。

分支學(xué)科海洋科學(xué)研究和科學(xué)理論呈現(xiàn)出日益增強的整體化趨勢。隨著海洋科學(xué)的發(fā)展，揭示的海洋現(xiàn)象越來越多，因此學(xué)科的劃分也就越來越細(xì)，研究領(lǐng)域也越來越廣。近幾十年來對海洋現(xiàn)象和過程的深入研究發(fā)現(xiàn)，各分支學(xué)科之間是彼此依存、相互交叉、相互滲透的，每一分支學(xué)科只有在整個海洋科學(xué)體系的相互聯(lián)系中才能得到重大發(fā)展。

現(xiàn)代海洋科學(xué)的研究體系，大體可以分為基礎(chǔ)性學(xué)科研究和應(yīng)用性技術(shù)研究兩部分?；A(chǔ)性學(xué)科是直接以海洋的自然現(xiàn)象和過程為研究對象，探索其發(fā)展規(guī)律。應(yīng)用性技術(shù)學(xué)科則是研究如何運用這些自然規(guī)律為人類服務(wù)。

海洋中發(fā)生的自然過程，按照內(nèi)秉屬性，大體上可分為物理過程、化學(xué)過程、地質(zhì)過程和生物過程四類，每一類又是由許多個別過程所組成的系統(tǒng)。對這四類過程的研究，相應(yīng)地形成了海洋科學(xué)中相對獨立的四個基礎(chǔ)分支學(xué)科：海洋物理學(xué)、海洋化學(xué)、海洋地質(zhì)學(xué)和海洋生物學(xué)。

海洋物理學(xué)是以物理學(xué)的理論、技術(shù)和方法研究發(fā)生于海洋中的各種物理現(xiàn)象及其變化規(guī)律的學(xué)科。主要包括物理海洋學(xué)、海洋氣象學(xué)、海洋聲學(xué)、海洋光學(xué)、海洋電磁學(xué)、河口海岸帶動力學(xué)等。

物理海洋學(xué)主要研究海水的各類運動(如海流、潮汐、波浪、行星波、湍流和海水層的微結(jié)構(gòu)等)，海洋同大氣圈和巖石圈的相互作用規(guī)律，海洋中聲、光、電的現(xiàn)象和過程，以及有關(guān)海洋觀測的各種物理學(xué)方法。

海洋化學(xué)是研究海洋各部分的化學(xué)組成、物質(zhì)分布，化學(xué)性質(zhì)和化學(xué)過程的學(xué)科。研究的內(nèi)容主要是海洋水層和海底沉積以及誨洋一大氣邊界層中的化學(xué)組成、物質(zhì)的分布和轉(zhuǎn)化，以及海洋水體。海洋生物體和海底沉積層中的化學(xué)資源開發(fā)利用中的化學(xué)問題等。海洋化學(xué)包括化學(xué)海洋學(xué)和海洋資源化學(xué)等分支。

海洋地質(zhì)學(xué)是研究地球被誨水淹沒部分的特征和變化規(guī)律的學(xué)科。主要研究內(nèi)容為：海岸和海底地形，海洋沉積的組成和形成過程，大洋地層學(xué)、洋底巖石的巖性、礦物和地球化學(xué)，海底地殼構(gòu)造和大洋地質(zhì)歷史，海底的熱流、重力異常、磁異常和地震波傳播速度等地球物理特性。海洋地質(zhì)學(xué)當(dāng)前研究的重大課題是海底礦產(chǎn)資源的分布和成礦規(guī)律，大陸邊緣(包括島弧——海溝系)和大洋中脊為主的板塊構(gòu)造，以及古海洋學(xué)等。

海洋生物學(xué)是研究海洋中一切生命現(xiàn)象和過程及其規(guī)律的學(xué)科，主要研究海洋中生命的起源和演化，海洋生物的分類和分布、形態(tài)和生活史、生長和發(fā)育、生理和生化、遺傳，特別是生態(tài)的研究，以闡明海洋生物的習(xí)性和特點與海洋環(huán)境之間的關(guān)系，揭示海洋中發(fā)生的各種生物學(xué)現(xiàn)象及其規(guī)律，為開發(fā)、利用和發(fā)展海洋生物資源服務(wù)。海洋生物學(xué)包括生物海洋學(xué)、海洋生態(tài)學(xué)等分支學(xué)科。

如同自然科學(xué)中的其他學(xué)科一樣，海洋科學(xué)的各個基礎(chǔ)分支學(xué)科不僅互相聯(lián)系，互相依存，而且互相滲透，不斷萌生出許多新的分支學(xué)科，如海洋地球化學(xué)、海洋生物化學(xué)、海洋生物地理學(xué)、古海洋學(xué)等。

另一方面，海洋科學(xué)的研究，特別是在早期，具有明顯的自然地理學(xué)方向，著重于從自然地理的地帶性和區(qū)域性的角度研究海洋現(xiàn)象的區(qū)域組合和相互聯(lián)系，以揭示區(qū)域特點、區(qū)域環(huán)境質(zhì)量、區(qū)域差異和關(guān)系，形成了區(qū)域海洋學(xué)。

由于現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展很快，海洋資源開發(fā)技術(shù)與日俱新，因此需要專門研究如何把基礎(chǔ)理論研究成果應(yīng)用到實踐中去，解決生產(chǎn)技術(shù)問題。這樣，在海洋科學(xué)研究中就逐漸分化出一系列技術(shù)性很強的應(yīng)用學(xué)科和專業(yè)技術(shù)研究領(lǐng)域。

如海洋工程，它始于為海岸帶開發(fā)服務(wù)的海岸工程。到了20世紀(jì)后半期，世界人口和經(jīng)濟迅速增長，人類對蛋白質(zhì)和能源的需求量也急劇增加，因此海洋工程又增加了深海采礦、經(jīng)濟生物的增養(yǎng)殖、海水淡化和綜合利用、海洋能的開發(fā)利用、海洋水下工程、海洋空間開發(fā)等內(nèi)容。

海洋科學(xué)研究成果的應(yīng)用，由于服務(wù)對象不同，還相應(yīng)地形成一些相對獨立的應(yīng)用性學(xué)科，如海洋水文氣象預(yù)報、航海海洋學(xué)、漁場海洋學(xué)、軍事海洋學(xué)等。

但是，如同其他自然科學(xué)研究一樣，任何學(xué)科分類和體系都不是最終的封閉系統(tǒng)，隨著對海洋研究的深化和擴展，海洋科學(xué)的學(xué)科分類和體系將不斷地有所更新和發(fā)展。

海和洋的區(qū)分

洋，是海洋的中心部分，是海洋的主體。世界大洋的總面積，約占海洋面積的89%。大洋的水深，一般在3000米以上，最深處可達(dá)1萬多米。大洋離陸地遙遠(yuǎn)，不受陸地的影響。它的水溫和鹽度的變化不大。每個大洋都有自己獨特的洋流和潮汐系統(tǒng)。大洋的水色蔚藍(lán)，透明度很大，水中的雜質(zhì)很少。世界共有4個，即太平洋、印度洋、大西洋、北冰洋。

海，在洋的邊緣，是大洋的附屬部分。海的面積約占海洋的11%，海的水深比較淺，平均深度從幾米到二三千米。海臨近大陸，受大陸、河流、氣候和季節(jié)的影響，海水的溫度、鹽度、顏色和透明度，都受陸地影響，有明顯的變化。夏季，海水變暖，冬季水溫降低；有的海域，海水還要結(jié)冰。在大河入海的地方，或多雨的季節(jié)，海水會變淡。由于受陸地影響，河流夾帶著泥沙入海，近岸海水混濁不清，海水的透明度差。海沒有自己獨立的潮汐與海流。?？梢苑譃檫吘壓?、內(nèi)陸海和地中海。邊緣海既是海洋的邊緣，又是臨近大陸前沿；這類海與大洋聯(lián)系廣泛，一般由一群海島把它與大洋分開。我國的東海、南海就是太平洋的邊緣海。內(nèi)陸海，即位于大陸內(nèi)部的海，如歐洲的波羅的海等。地中海是幾個大陸之間的海，水深一般比內(nèi)陸海深些。世界主要的海接近50個。太平洋最多，大西洋次之，印度洋和北冰洋差不多。

海洋的形成

海洋是怎樣形成的？海水是從哪里來的？

對這個問題目前科學(xué)還不能作出最后的答案，這是因為，它們與另一個具有普遍性的、同樣未徹底解決的太陽系起源問題相聯(lián)系著。

現(xiàn)在的研究證明，大約在50億年前，從太陽星云中分離出一些大大小小的星云團(tuán)塊。它們一邊繞太陽旋轉(zhuǎn)，一邊自轉(zhuǎn)。在運動過程中，互相碰撞，有些團(tuán)塊彼此結(jié)合，由小變大，逐漸成為原始的地球。星云團(tuán)塊碰撞過程中，在引力作用下急劇收縮，加之內(nèi)部放射性元素蛻變，使原始地球不斷受到加熱增溫；當(dāng)內(nèi)部溫度達(dá)到足夠高時，地內(nèi)的物質(zhì)包括鐵、鎳等開始熔解。在重力作用下，重的下沉并趨向地心集中，形成地核；輕者上浮，形成地殼和地幔。在高溫下，內(nèi)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，只在地球周圍，成為氣水合一的圈層。

位于地表的一層地殼，在冷卻凝結(jié)過程中，不斷地受到地球內(nèi)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，形成地震與火山爆發(fā)，噴出巖漿與熱氣。開始，這種情況發(fā)生頻繁，后來漸漸變少，慢慢穩(wěn)定下來。這種輕重物質(zhì)分化，產(chǎn)生大動蕩、大改組的過程，大概是在45億年前完成了。

地殼經(jīng)過冷卻定形之后，地球就像個久放而風(fēng)干了的蘋果，表面皺紋密布，凹凸不平。高山、平原、河床、海盆，各種地形一應(yīng)俱全了。

在很長的一個時期內(nèi)，天空中水氣與大氣共存于一體；濃云密布。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(jié)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(fēng)，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，海水不是咸的，而是帶酸性、又是缺氧的。水分不斷蒸發(fā)，反復(fù)地形云致雨，重又落回地面，把陸地和海底巖石中的鹽分溶解，不斷地匯集于海水中。經(jīng)過億萬年的積累融合，才變成了大體勻的咸水。同時，由于大氣中當(dāng)時沒有氧氣，也沒有臭氧層，紫外線可以直達(dá)地面，靠海水的保護(hù)，生物首先在海洋里誕生。大約在38億年前，即在海洋里產(chǎn)生了有機物，先有低等的單細(xì)胞生物。在6億年前的古生代，有了海藻類，在陽光下進(jìn)行光合作用，產(chǎn)生了氧氣，慢慢積累的結(jié)果，形成了臭氧層。此時，生物才開始登上陸地。

總之，經(jīng)過水量和鹽分的逐漸增加，及地質(zhì)歷史上的滄桑巨變，原始海洋逐漸演變成今天的海洋。2