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Shipping in Hong Kong harbor
中国的珠江三角洲有着世界上最繁忙的几个港口,海洋在人类的发展和贸易中扮演了极其重要的角色

,是佔地球表面积70.8%的咸水[1]海洋调节着地球的气候并在水循环碳循环氮循环发挥了中的极其重要的作用。尽管人类从史前时期就开始在大海中旅行并探索未知的海域,但现代海洋学研究始于19世纪70年代英国挑战者号远征[2]海通常被划分为四个或五个大的部分,如太平洋,被称为大洋,而较小的部分,如地中海,被称为海。

由于大陆漂移,现今北半球几乎是被陆地和海洋平分(约2:3的比例),而南半球多是海洋 (约1:4.7的比例)。[3] 开阔海域的海水盐分约为3.5%,不同的水域盐分有所不同。海水的固体组成约为85%为。深海的洋流是由盐度和温度的差异而产生,海面的洋流是海浪间的摩擦而产生,但这些都被陆地和地球自转所影响(科里奥利力)。

以往海平面的變化留下了大陆棚,也就是靠近陸地,海水深度較淺的區域。此區域的海水有豐富的養份,因此可以滋養海洋生物,也是人類食物的來源之一,稱為海鮮。海鮮主要以為主,也包括貝類海洋哺乳動物海藻,可能是捕獲的,也可能是人工養殖。在熱帶珊瑚礁附近的海域是多樣性最高的區域。以往常在海上捕鯨,但鯨魚的數量減少,因此訂定了《國際捕鯨公約英语International Convention for the Regulation of Whaling》,並且成立國際捕鯨委員會,自1986年起暫停大部份的商業捕鯨行為。海洋中的生物不都生長在陽光照射的到的水域,甚至在海底深處,壓力很大的超深淵帶也有生物,其營養來源來自深海熱泉,形成獨特的生態系統,這類生物稱為嗜極生物。在無生源論中,生命起源可能是來自海洋,海洋微生物垫英语microbial mat符合地球大氣大氧化事件,而動物及植物的起源也都來自海上。

定义[编辑]

地球上的海洋及其各部分的联系

是指地球上与相互连接的水域系统,包括国际海道测量组织命名的四个大洋[4]大西洋太平洋印度洋北冰洋—和南冰洋及其所包含的水域。[5]

物理学[编辑]

地球是已知唯一表面由液态水覆盖的行星[6](p22),尽管火星拥有冰盖其他行星可能拥有海洋,[7]地球上的水的来源尚不明确。从太空遥望,地球像是一顆“藍色彈珠”,水以海洋、冰盖云层等不同形態存在。[8]地球上海水體積為1,335,000,000立方公里(320,000,000立方英里),佔地球水资源约97.2%英语Water distribution on Earth[9][a]並覆盖着地球70%以上的表面[6](p7),另有约2.15%的地球水資源以冰的形式存在,分布於北冰洋海冰、南极洲冰冠和南冰洋海冰,以及世界各地的冰川和表层沉积物中。其余约0.65%的水資源组成了地下水或处在水循环的各个阶段,包括人们在生活中所使用的淡水、空气中的水蒸气,慢慢地形成了云层,云层积累到一定厚度后产生落到地表,形成湖泊河流,最终流向大海。[9]

海水[编辑]

35盐度的海水的溶质组分[14]
溶质 占水的质量(‰) 占总的溶质(%)
氯离子 19 .3 55 .0
钠离子 10 .8 30 .6
硫酸根 2 .7 7 .7
镁离子 1 .3 3 .7
钙离子 0 .41 1 .2
钾离子 0 .40 1 .1
碳酸氢根 0 .10 0 .4
溴离子 0 .07 0 .2
碳酸根 0 .01 0 .05
锶离子 0 .01 0 .04
硼酸根 0 .01 0 .01
氟离子 0 .001 < 0 .01
其他 < 0 .001 < 0 .01
Global salinity map (Aug.–Sept. 2010 & 2011) produced by the ESA's Soil Moisture and Ocean Salinity satellite. Released 2012.
全球表层海水的盐度(2011年),从32(紫色)到38‰(红色)

海水都带有咸味,但不同水域的咸味程度(盐度)有所不同,约90%的海水每公升溶解有34-35克的固体,盐度在3.4-3.5%之间。[15]为了准确描述较小的差异,海洋学家通常用千分比[‰]或千分率[ppt]来表示海水的盐度。北半球表层海水的盐度约为34‰,而南半球表层海水的盐度约为35‰。[3]海水中的溶质主要来自河流海底[16]但世界海洋的溶质的组分是相似的:[14][17]钠离子氯离子占溶质的85%左右。其他溶质包括金属离子镁离子钙离子阴离子硫酸根碳酸根溴离子等。由于海水的含盐量过高,所以即使在没有被污染的情况下,海水也不能直接饮用,[18]同样的,海水也不能在未经淡化的情况下用于灌溉大多数植物。出于科学和技术的目的,人造海水的标准化形式经常被使用。

海水盐度的变化受到众多因素的影响:海洋间的洋流、从河流和冰川流入的淡水、海冰的形成与融化、海水的蒸发降雨,海水的盐度还与温度,风,海浪互相影响。例如,波罗的海表层海水的盐度很低,约为10-15,这是因为北欧较低的气温令海水的蒸发量较小,且波罗的海有众多的流入河流,由于波罗的海和北海连接的海峡较窄,所以波罗的海的表层海水几乎不与寒冷,浓度较大底层海水混合。[19]与之相反的是位于撒哈拉沙漠阿拉伯沙漠之间的红海,海水的盐度平均约为40‰:蒸发量较高,沉淀较少;只有几条且多为季节性的流入河流;它和其他的海洋相连的通道-北面的苏伊士运河和南面的曼德海峡都十分狭窄。[20]地中海的海水盐度较低,约为37‰。

Annual mean sea surface temperature from World Ocean Atlas 2009.
全球海水的温度(2009年),从-2°C(紫色)到30°C(粉色)

海水的温度主要取决于所吸收的太阳辐射量。在阳光直射的赤道地区,表面海水的温度会超过30°C(86°F),而两极附近的海水的温度在冰点左右。海水中的所含溶质使得其凝固点低于纯净水,大约为为−1.8°C(28.8°F)。海水间温度的差异有助于海水连续不断的循环暖流在离开热带地区后温度下降,密度增加并逐渐下沉,在寒冷的深海海水回到海面前,海水再次回流到赤道地区。深海海水的温度在−2到5°C(28到41°F)之间。[21]

Annual mean dissolved oxygen levels at the sea surface from World Ocean Atlas 2009.
全球海水的含氧量(2009年),从0.15(紫色)到0.45(粉色)摩尔每立方米

海水的含氧量主要取决于温度和海洋中的中的光合生物,特别是藻类浮游植物海草等生物。白天,它们通过光合作用产生的氧气溶解在海水中并被其他海洋生物所利用,海水在夜间的含氧量较低,而深海海水的含氧量更低。海平面200米以下地方,光线的强度不足以发生光合作用[22],因此海水的含氧量较低。在此以下,厌氧细菌分解沉到海底的有机物,产生硫化氢[23]全球变暖将会造成海水的含氧量降低[24],并加剧海水分层[25]

海浪[编辑]

A map of mean wave height for the period 3–12 Oct. 1992. NASA.
平均波高(1992),从0米(浅紫色)到6米(白色)。 注意在南部海洋的大浪。
Diagram of water molecules as waves pass
波浪通过时流体的运动。

海洋表面波,是在空气穿过水面时由摩擦力引发的振动。这种摩擦传递能量,并在垂直于风向的水中形成表面波。波的顶部被称为它的波峰,波的底部称为它的波谷;两个波峰之间的距离是波长。这些波是机械的:当它们接近时,一点处的水分子上升,当它们通过时,水分子下降,呈现出大致圆形的轮廓。 能量穿过表面,并不代表水本身的水平运动。海洋的海面状态由这些波浪的大小决定,这些波浪在开阔的海洋上取决于风速、风向和其在水面上的距离。最小的波称为毛细波。而长期而强烈的风推动波纹形成凸起、变大且不规则的波峰,称为海浪。当这些波的行进速率几乎可与风速匹配时,它们即达到最大高度,久而久之,它们自然地分离成具有共同波长和方向的长而强大的波。这些涌浪在咆哮西风带是特别常见的,那里有着连续不断的风。[26][27] 当风消逝时,由于水的表面张力,波纹容易消失,但是海浪和涌浪只是通过重力波和其他波干涉(相消干涉)的作用而缓慢减小。[26] 然而,相长干涉也可能导致超级巨浪(疯狗浪)比正常情况高得多。[28] 大多数波浪小于3米(10英尺)高,并且经常在强风暴时高度增加一倍或三倍; [29]近海建设如风电场和石油平台使用这些测量来计算他们设计的百年波。在记录中,疯狗浪的高度达到了25米(82英尺)以上。[30][31]

Diagram showing waves shoaling
当波浪进入浅水时,它们会减慢并且振幅(高度)增加。

随着海浪接近陆地并进入浅水,它的表现会有所变化。如果以一个角度接近,波浪可能变弯或者包住岩石和岬角。当波到达其最深的振荡分子接触海床的点时,摩擦开始将其减缓。这使得波峰更靠近在一起并且增加波浪的振幅。当波的振幅与波长的比率超过1:7时,它会“破裂”并翻倒在大量的水沫中。[28] 在重力的影响下,它在退回海中之前会向上冲入海滩。[26]

发生在泰国的海啸
2004印度洋海啸使泰国受海浪肆虐,估计在泰国有8,000人丧生,在印度洋周边各处还有220,000人丧生。[32]

海啸[编辑]

海啸是一种非常规的海浪运动,通常是由于突发的剧烈水下活动——如地震山体滑坡陨石撞击火山爆发而引发。这些活动可以临时地使受影响区域的海平面抬升或下降几英尺,这些活动释放的巨大能量转化为使海水位置移动的势能储存在海水中,而后转化为使海水运动的动能产生波浪。这些波浪以与海水深度的平方根成正比的速度向外扩散,因此海啸在远离大陆的海洋上的传播速度比在大陆架上的传播速度快得多[33]

在远离大陆的海洋中,虽然海啸以超过970公里每小時(600英里每小時)[34]的速度往外扩散,海啸波浪的波长达到130至480公里(81至298英里),但是波幅通常只有小于1米(3.3英尺)[35]。而在同样的区域,一般常规海浪通常的传播速度不会超过105公里每小時(65英里每小時)而且波长只有几百英尺,但是这些海浪的波幅却可能高达14米(46英尺),因此这个区域的海啸通常会在未被察觉的情况下往外传播着[35]海嘯預警系統不能只依靠海啸波浪的波幅大小来监测海啸,它需要依靠对地震波的监测来进行海啸预警。因为地震波会以比海啸传播速度快得多的速度——大约每小时14,400公里(8,900英里)的速度传播,所以对地震波进行监测可以使对受海啸威胁地区进行海啸预警成为可能[36]。当监测到地震波时说明发生了地震,然后根据海平面监测站网络对海洋水面高度的监测数据进行计算去确认或取消相应的海啸预警[37]

一個位於美國西海岸低海拔沿海區域的海啸避難路線標誌

在向外传播的过程中,海啸的能量通常散失得很慢,但是这些能量会随着传播分散到海啸的波前。因为海啸是以海啸发生起点为圆心向外传播,这必然导致海啸的波前越来越长,这样在波前平均积蓄的能量会不断减弱,所以海岸线上通常只会被比较弱的海啸海浪所冲击。但是值得注意的是,因为这些海啸的传播速度是与海水深度有关的,由于在传播路径上海底地形不一,所以海啸在各个方向上向外的传播速度不一,这必然造成波前不可能是标准圆形,这种被称为折射作用会使海啸波前的能量分布不一——在某些地方聚集能量强化海啸同时在某些地方削弱能量弱化海啸[38][39]

就像是其他海浪一样,海啸传播到岸边变成浅波时由于海水深度变浅,因此海啸的速度会减慢,所积蓄的能量从动能转变回势能使海啸波浪的波幅增大形成巨浪[35]。当海啸传播到海岸时,有可能是海啸的波槽或波峰两者之一首先袭击岸边[33]。如果是波槽首先到达,那么通常会出现海水倒退的现象,显露出平常难以见到的潮湿区域[40]。当波峰到达岸边时,波峰通常不会解体反而会往内陆继续冲击并使冲击路径被海水淹没,海啸的破坏力通常就体现在这些海水上,它们不但会冲击大陆使大片陆地淹没,同时这些海水还会带着被淹没的人及物品倒流回大海中。

一些海啸可以是由于单一的地质活动而引起的,这种情况下,首波通常并不是最大最具破坏力的,更具破坏力的后续海啸波浪通常会晚大概八分钟到两小时左右到达[33]。部分情况下,海啸会在浅海湾或者出海口的地方变成大潮英语tidal bore[34]

潮汐[编辑]

洋流[编辑]

海盆[编辑]

海岸[编辑]

海平面[编辑]

水循环[编辑]

碳循环[编辑]

海洋酸化[编辑]

大陆架[编辑]

少數像火山島之類的陸塊,邊緣會陡峭地落入海中。但在大陸周圍,大多數是覆蓋著淺淺海水的架形陸塊,是大陸的延伸部分,稱為大陸架。大陸架通常徐徐向下斜伸至海面下約650呎,然後陡峭地落下到海底。大陸架的陡邊稱為大陸斜坡。大多數大陸架延伸至離岸約50哩處;有些狹窄得多;不過,西伯利亞北岸的大陸架卻寬達800哩,遠伸入北極海內。世界大部分漁獲,都是來自大陸架上豐饒的水域;各國更聲稱擁有其海岸以外大陸架的主權,把其中的石油、礦藏和其他資源據為己有。

生物学[编辑]

人类和海洋[编辑]

人类自从史前时代就开始探索海洋,从最初的芦苇船,独木舟再到后来的木筏。大多数早期人类的迁徙活动发生在陆地上,在最后一个冰河时期,人类通过陆桥或冰川抵达美洲英国日本。然而,佛罗勒斯人可能跨越了19千米宽的海峡巽他古陆抵达科莫[41]尽管具体细节尚不明朗,澳洲原住民的祖先在数万年前一定越过了更为广阔的深海华莱士线抵达了澳大利亚[b],即使是菲律宾早期移民也可能需要跨过民都洛海峡或锡布图通道。

猎人兼采集者奥多瓦雷多人在公元前6000年就开始从委内瑞拉奥里诺科河谷加勒比海扩散。大约在同一时间,美索不达米亚人开始用沥青来填塞自己的芦苇船和后期的风帆船。[45]公元前2400年,印度洛塔建立了已知最早的船坞[46]公元前2000年,台湾南岛民族已经开始向东南亚扩散。[47][48][49]从公元前1300年至公元前900年,南岛民族拉皮塔人表现出惊人的航行能力,抵达了从俾斯麦群岛斐济汤加萨摩亚之间的广阔海域。[50]他们的后代继续驾驶独木舟航行在相距数千里的小岛屿间航行[51]:巽他群岛的南岛民族在公元500年在非洲南部马达加斯加岛定居,波利尼西亚人则在公元800年前在夏威夷定居,[52]在公元1200年前抵达复活节岛[53]在不久后抵达新西兰[54]在大约公元前600年,埃及法老尼科二世下令开始建设一条连接地中海红海运河。据希罗多德记载,他曾参加了一次长达3年之久从红海绕过非洲到尼罗河三角洲的远征。[55][c]在大约公元前500年,迦太基航海家汉诺留下了一份详细记载了他的大西洋旅程的航海日志,他至少抵达了塞内加尔,也有可能抵达了喀麦隆山;[57][58]在公元前325年左右,希腊探险家皮西亚斯探索了英国周围的海域。在公元前3世纪,亚历山大灯塔被认为是世界七大奇迹之一。[59]在 2世纪,亚历山大托勒密的地图描绘了远至泰国湾的已知世界并用“幸运岛”作为本初子午线,一份修订后的地图在哥伦布的航行中被使用。[60]中世纪维京人驾驶着高速的维京长船殖民冰岛格陵兰岛加拿大俄罗斯[6](pp12–13)

Mercator's map of the world
杰拉杜斯·麦卡托在1569年绘制的世界地图,其中旧大陆的海岸线有着相当精准的描绘,但极低地区和美洲的地图却存在偏差

海的分類[编辑]

不同的海,可根據其所處位置的不同分為內陸海、陸間海和邊緣海三類。

  • 內陸海:指深入大陸內部的海,如波羅的海(深入亞歐大陸內部)或指其他國家內陸海,如鹹海裏海索爾頓海死海
  • 陸間海:指介於大陸之間,並有海峽與相鄰海洋相連通的海,如地中海(介於亞歐大陸與非洲大陸之間,有直布羅陀海峽與大西洋相連通);
  • 邊緣海:指位於大陸邊緣,一面以大陸為界,另一面以半島、島嶼、群島與大洋分開的海,如北海(位於亞歐大陸邊緣,兩面分別以亞歐大陸和法羅群島、設德蘭群島等為界)。

地球上面積最大的海[编辑]

No. 水體名稱 面積(sq.mi) 面積(sq.km)
1 菲律宾海 2,000,000 5,177,762
2 珊瑚海 1,850,000 4,791,000
3 阿拉伯海 1,491,130 3,862,000
4 南中國海 1,351,936 3,500,000
5 威德尔海 1,081,548 2,800,000
6 加勒比海 1,063,000 2,754,000
7 地中海 965,000 2,500,000
8 塔斯曼海 900,000 2,330,000
9 白令海 873,000 2,260,100
10 孟加拉灣 838,970 2,172,000

腳註[编辑]

  1. ^ Hydrous ringwoodite recovered from volcanic eruptions suggests that the transition zone between the lower and upper mantle holds between one[10] and three[11] times as much water as all of the world's surface oceans combined. Experiments to recreate the conditions of the lower mantle suggest it may contain still more water as well, as much as five times the mass of water present in the world's oceans.[12][13]
  2. ^ Given that the most likely landfall regions have been under 50米(160英尺) of water since the end of the last ice age, it is unlikely that the timing will ever be established with certainty.[42] Two common theories are a crossing from Timor to the northwest Australian mainland around 70,000 years ago and a crossing from Sulawesi to New Guinea around 50,000 years ago,[42][43] possibly assisted by a tsunami.[44]
  3. ^ The Greek navigator Eudoxus was later reported by Strabo to have accidentally discovered a wrecked ship from Gades on the northeast coast of Africa and to have then attempted two (failed) circumnavigations of Africa around 116 BC.[56]

參考文獻[编辑]

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参见[编辑]