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Shipping in Hong Kong harbor
中國的珠江三角洲有著世界上最繁忙的幾個港口,海洋在人類的發展和貿易中扮演了極其重要的角色

,是佔地球表面積70.8%的鹹水[1]海洋調節著地球的氣候並在水循環碳循環氮循環發揮了中的極其重要的作用。儘管人類從史前時期就開始在大海中旅行並探索未知的海域,但現代海洋學研究始於19世紀70年代英國挑戰者號遠征[2]海通常被劃分為四個或五個大的部分,如太平洋,被稱為大洋,而較小的部分,如地中海,被稱為海。

由於大陸漂移,現今北半球幾乎是被陸地和海洋平分(約2:3的比例),而南半球多是海洋 (約1:4.7的比例)。[3] 開闊海域的海水鹽分約為3.5%,不同的水域鹽分有所不同。海水的固體組成約為85%為。深海的洋流是由鹽度和溫度的差異而產生,海面的洋流是海浪間的摩擦而產生,但這些都被陸地和地球自轉所影響(科里奧利力)。

以往海平面的變化留下了大陸棚,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《國際捕鯨公約英語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,海洋微生物墊英語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。

定義[編輯]

地球上的海洋及其各部分的聯繫

是指地球上與相互連接的水域系統,包括國際海道測量組織命名的四個大洋[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]

物理學[編輯]

地球是已知唯一表面由液態水覆蓋的行星[6](p22),儘管火星擁有冰蓋其他行星可能擁有海洋,[7]地球上的水的來源尚不明確。從太空遙望,地球像是一顆「藍色彈珠」,水以海洋、冰蓋雲層等不同形態存在。[8]地球上海水體積為1,335,000,000立方公里(320,000,000立方英里),佔地球水資源約97.2%英語Water distribution on Earth[9][a]並覆蓋著地球70%以上的表面[6](p7),另有約2.15%的地球水資源以冰的形式存在,分布於北冰洋海冰、南極洲冰冠和南冰洋海冰,以及世界各地的冰川和表層沉積物中。其餘約0.65%的水資源組成了地下水或處在水循環的各個階段,包括人們在生活中所使用的淡水、空氣中的水蒸氣,慢慢地形成了雲層,雲層積累到一定厚度後產生落到地表,形成湖泊河流,最終流向大海。[9]

海水[編輯]

35鹽度的海水的溶質組分[14]
溶質 占水的質量(‰) 占總的溶質(%)
氯離子 19 .3 55 .0
鈉離子 10 .8 30 .6
硫酸根 2 .7 7 .7
鎂離子 1 .3 3 .7
鈣離子 0 .41 1 .2
鉀離子 0 .40 1 .1
碳酸氫根 0 .10 0 .4
溴離子 0 .07 0 .2
碳酸根 0 .01 0 .05
鍶離子 0 .01 0 .04
硼酸根 0 .01 0 .01
氟離子 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.
全球表層海水的鹽度(2011年),從32(紫色)到38‰(紅色)

海水都帶有鹹味,但不同水域的鹹味程度(鹽度)有所不同,約90%的海水每公升溶解有34-35克的固體,鹽度在3.4-3.5%之間。[15]為了準確描述較小的差異,海洋學家通常用千分比[‰]或千分率[ppt]來表示海水的鹽度。北半球表層海水的鹽度約為34‰,而南半球表層海水的鹽度約為35‰。[3]海水中的溶質主要來自河流海底[16]但世界海洋的溶質的組分是相似的:[14][17]鈉離子氯離子占溶質的85%左右。其他溶質包括金屬離子鎂離子鈣離子陰離子硫酸根碳酸根溴離子等。由于海水的含鹽量過高,所以即使在沒有被污染的情況下,海水也不能直接飲用,[18]同樣的,海水也不能在未經淡化的情況下用於灌溉大多數植物。出於科學和技術的目的,人造海水的標準化形式經常被使用。

海水鹽度的變化受到眾多因素的影響:海洋間的洋流、從河流和冰川流入的淡水、海冰的形成與融化、海水的蒸發降雨,海水的鹽度還與溫度,風,海浪互相影響。例如,波羅的海表層海水的鹽度很低,約為10-15,這是因為北歐較低的氣溫令海水的蒸發量較小,且波羅的海有眾多的流入河流,由于波羅的海和北海連接的海峽較窄,所以波羅的海的表層海水幾乎不與寒冷,濃度較大底層海水混合。[19]與之相反的是位於撒哈拉沙漠阿拉伯沙漠之間的紅海,海水的鹽度平均約為40‰:蒸發量較高,沉澱較少;只有幾條且多為季節性的流入河流;它和其他的海洋相連的通道-北面的蘇伊士運河和南面的曼德海峽都十分狹窄。[20]地中海的海水鹽度較低,約為37‰。

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

海水的溫度主要取決於所吸收的太陽輻射量。在陽光直射的赤道地區,表面海水的溫度會超過30°C(86°F),而兩極附近的海水的溫度在冰點左右。海水中的所含溶質使得其凝固點低於純淨水,大約為為−1.8°C(28.8°F)。海水間溫度的差異有助於海水連續不斷的循環暖流在離開熱帶地區後溫度下降,密度增加並逐漸下沉,在寒冷的深海海水回到海面前,海水再次回流到赤道地區。深海海水的溫度在−2到5°C(28到41°F)之間。[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),從0.15(紫色)到0.45(粉色)摩爾每立方米

海水的含氧量主要取決於溫度和海洋中的中的光合生物,特別是藻類浮游植物海草等生物。白天,它們通過光合作用產生的氧氣溶解在海水中並被其他海洋生物所利用,海水在夜間的含氧量較低,而深海海水的含氧量更低。海平面200米以下地方,光線的強度不足以發生光合作用[22],因此海水的含氧量較低。在此以下,厭氧細菌分解沉到海底的有機物,產生硫化氫[23]全球暖化將會造成海水的含氧量降低[24],並加劇海水分層[25]

海浪[編輯]

A map of mean wave height for the period 3–12 Oct. 1992. NASA.
平均波高(1992),從0米(淺紫色)到6米(白色)。 注意在南部海洋的大浪。
Diagram of water molecules as waves pass
波浪通過時流體的運動。

海洋表面波,是在空氣穿過水麵時由摩擦力引發的振動。這種摩擦傳遞能量,並在垂直於風向的水中形成表面波。波的頂部被稱為它的波峰,波的底部稱為它的波谷;兩個波峰之間的距離是波長。這些波是機械的:當它們接近時,一點處的水分子上升,當它們通過時,水分子下降,呈現出大致圓形的輪廓。 能量穿過表面,並不代表水本身的水平運動。海洋的海面狀態由這些波浪的大小決定,這些波浪在開闊的海洋上取決於風速、風向和其在水面上的距離。最小的波稱為毛細波。而長期而強烈的風推動波紋形成凸起、變大且不規則的波峰,稱為海浪。當這些波的行進速率幾乎可與風速匹配時,它們即達到最大高度,久而久之,它們自然地分離成具有共同波長和方向的長而強大的波。這些涌浪在咆哮西風帶是特別常見的,那裡有著連續不斷的風。[26][27] 當風消逝時,由於水的表面張力,波紋容易消失,但是海浪和涌浪只是通過重力波和其他波干涉(相消干涉)的作用而緩慢減小。[26] 然而,相長干涉也可能導致超級巨浪(瘋狗浪)比正常情況高得多。[28] 大多數波浪小於3米(10英尺)高,並且經常在強風暴時高度增加一倍或三倍; [29]近海建設如風電場和石油平台使用這些測量來計算他們設計的百年波。在記錄中,瘋狗浪的高度達到了25米(82英尺)以上。[30][31]

Diagram showing waves shoaling
當波浪進入淺水時,它們會減慢並且振幅(高度)增加。

隨著海浪接近陸地並進入淺水,它的表現會有所變化。如果以一個角度接近,波浪可能變彎或者包住岩石和岬角。當波到達其最深的振盪分子接觸海床的點時,摩擦開始將其減緩。這使得波峰更靠近在一起並且增加波浪的振幅。當波的振幅與波長的比率超過1:7時,它會「破裂」並翻倒在大量的水沫中。[28] 在重力的影響下,它在退回海中之前會向上沖入海灘。[26]

發生在泰國的海嘯
2004印度洋海嘯使泰國受海浪肆虐,估計在泰國有8,000人喪生,在印度洋周邊各處還有220,000人喪生。[32]

海嘯[編輯]

海嘯是一種非常規的海浪運動,通常是由於突發的劇烈水下活動——如地震山體滑坡隕石撞擊火山爆發而引發。這些活動可以臨時地使受影響區域的海平面抬升或下降幾英尺,這些活動釋放的巨大能量轉化為使海水位置移動的勢能儲存在海水中,而後轉化為使海水運動的動能產生波浪。這些波浪以與海水深度的平方根成正比的速度向外擴散,因此海嘯在遠離大陸的海洋上的傳播速度比在大陸架上的傳播速度快得多[33]

在遠離大陸的海洋中,雖然海嘯以超過970公里每小時(600英里每小時)[34]的速度往外擴散,海嘯波浪的波長達到130至480公里(81至298英里),但是波幅通常只有小於1公尺(3.3英尺)[35]。而在同樣的區域,一般常規海浪通常的傳播速度不會超過105公里每小時(65英里每小時)而且波長只有幾百英尺,但是這些海浪的波幅卻可能高達14公尺(46英尺),因此這個區域的海嘯通常會在未被察覺的情況下往外傳播著[35]海嘯預警系統不能只依靠海嘯波浪的波幅大小來監測海嘯,它需要依靠對地震波的監測來進行海嘯預警。因為地震波會以比海嘯傳播速度快得多的速度——大約每小時14,400公里(8,900英里)的速度傳播,所以對地震波進行監測可以使對受海嘯威脅地區進行海嘯預警成為可能[36]。當監測到地震波時說明發生了地震,然後根據海平面監測站網絡對海洋水面高度的監測數據進行計算去確認或取消相應的海嘯預警[37]

一個位於美國西海岸低海拔沿海區域的海嘯避難路線標誌

在向外傳播的過程中,海嘯的能量通常散失得很慢,但是這些能量會隨著傳播分散到海嘯的波前。因為海嘯是以海嘯發生起點為圓心向外傳播,這必然導致海嘯的波前越來越長,這樣在波前平均積蓄的能量會不斷減弱,所以海岸線上通常只會被比較弱的海嘯海浪所衝擊。但是值得注意的是,因為這些海嘯的傳播速度是與海水深度有關的,由於在傳播路徑上海底地形不一,所以海嘯在各個方向上向外的傳播速度不一,這必然造成波前不可能是標準圓形,這種被稱為折射作用會使海嘯波前的能量分布不一——在某些地方聚集能量強化海嘯同時在某些地方削弱能量弱化海嘯[38][39]

就像是其他海浪一樣,海嘯傳播到岸邊變成淺波時由于海水深度變淺,因此海嘯的速度會減慢,所積蓄的能量從動能轉變回勢能使海嘯波浪的波幅增大形成巨浪[35]。當海嘯傳播到海岸時,有可能是海嘯的波槽或波峰兩者之一首先襲擊岸邊[33]。如果是波槽首先到達,那麼通常會出現海水倒退的現象,顯露出平常難以見到的潮濕區域[40]。當波峰到達岸邊時,波峰通常不會解體反而會往內陸繼續衝擊並使衝擊路徑被海水淹沒,海嘯的破壞力通常就體現在這些海水上,它們不但會衝擊大陸使大片陸地淹沒,同時這些海水還會帶著被淹沒的人及物品倒流回大海中。

一些海嘯可以是由於單一的地質活動而引起的,這種情況下,首波通常並不是最大最具破壞力的,更具破壞力的後續海嘯波浪通常會晚大概八分鐘到兩小時左右到達[33]。部分情況下,海嘯會在淺海灣或者出海口的地方變成大潮英語tidal bore[34]

潮汐[編輯]

洋流[編輯]

海盆[編輯]

海岸[編輯]

海平面[編輯]

水循環[編輯]

碳循環[編輯]

海洋酸化[編輯]

大陸架[編輯]

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。

生物學[編輯]

人類和海洋[編輯]

人類自從史前時代就開始探索海洋,從最初的蘆葦船,獨木舟再到後來的木筏。大多數早期人類的遷徙活動發生在陸地上,在最後一個冰河時期,人類通過陸橋或冰川抵達美洲英國日本。然而,佛羅勒斯人可能跨越了19千米寬的海峽巽他古陸抵達科莫[41]儘管具體細節尚不明朗,澳洲原住民的祖先在數萬年前一定越過了更為廣闊的深海華萊士線抵達了澳大利亞[b],即使是菲律賓早期移民也可能需要跨過民都洛海峽或錫布圖通道。

獵人兼採集者奧多瓦雷多人在公元前6000年就開始從委內瑞拉奧里諾科河谷加勒比海擴散。大約在同一時間,美索不達米亞人開始用瀝青來填塞自己的蘆葦船和後期的風帆船。[45]公元前2400年,印度洛塔建立了已知最早的船塢[46]公元前2000年,台灣南島民族已經開始向東南亞擴散。[47][48][49]從公元前1300年至公元前900年,南島民族拉皮塔人表現出驚人的航行能力,抵達了從俾斯麥群島斐濟湯加薩摩亞之間的廣闊海域。[50]他們的後代繼續駕駛獨木舟航行在相距數千里的小島嶼間航行[51]:巽他群島的南島民族在公元500年在非洲南部馬達加斯加島定居,玻里尼西亞人則在公元800年前在夏威夷定居,[52]在公元1200年前抵達復活節島[53]在不久後抵達紐西蘭[54]在大約公元前600年,埃及法老尼科二世下令開始建設一條連接地中海紅海運河。據希羅多德記載,他曾參加了一次長達3年之久從紅海繞過非洲到尼羅河三角洲的遠征。[55][c]在大約公元前500年,迦太基航海家漢諾留下了一份詳細記載了他的大西洋旅程的航海日誌,他至少抵達了塞內加爾,也有可能抵達了喀麥隆山;[57][58]在公元前325年左右,希臘探險家皮西亞斯探索了英國周圍的海域。在公元前3世紀,亞歷山大燈塔被認為是世界七大奇蹟之一。[59]在 2世紀,亞歷山大托勒密的地圖描繪了遠至泰國灣的已知世界並用「幸運島」作為本初子午線,一份修訂後的地圖在哥倫布的航行中被使用。[60]中世紀維京人駕駛著高速的維京長船殖民冰島格陵蘭島加拿大俄羅斯[6](pp12–13)

Mercator's map of the world
傑拉杜斯·麥卡托在1569年繪製的世界地圖,其中舊大陸的海岸線有著相當精準的描繪,但極低地區和美洲的地圖卻存在偏差

海的分類[編輯]

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[編輯]

No. 水體名稱 面積(sq.mi) 面積(sq.km)
1 菲律賓海 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 威德爾海 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[編輯]

  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公尺(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[編輯]

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參見[編輯]