海洋科学导论论文

海洋科学导论论文A10轮机1班唐康康1002052321.海洋的认识地球表面被陆地分隔为彼此相通的广大水域称为海洋。海洋面积约362,000,000平方公里，近地球表面积的71%，故地球也称作“水球”。海洋中含有十三亿五千多万立方千米的水，约占地球上总水量的97%。全球海洋一般被分为数个大洋和面积较小的海。四个主要的大洋为太平洋、大西洋和印度洋、北冰洋，大部分以陆地和海底地形线为界。海洋是怎样形成的？海水是从哪里来的？对这个问题目前科学还不能做出最后的答案，这是因为，它们与另一个具有普遍性的、同样未彻底解决的太阳系起源问题相联系着。现在的研究证明，大约在50亿年前，从太阳星云中分离出一些大大小小的星云团块。它们一边绕太阳旋转，一边自转。在运动过程中，互相碰撞，有些团块彼此结合，由小变大，逐渐成为原始的地球。星云团块碰撞过程中，在引力作用下急剧收缩，加之内部放射性元素蜕变，使原始地球不断受到加热增温；当内部温度达到足够高时，地内的物质包括铁、镍等开始熔解。在重力作用下，重的下沉并趋向地心集中，形成地核；轻者上浮，形成地壳和地幔。在高温下，内部的水分汽化与气体一起冲出来，飞升入空中。但是由于地心的引力，它们不会跑掉，只在地球周围，成为汽水合一的圈层。位于地表的一层地壳，在冷却凝结过程中，不断地受到地球内部剧烈运动的冲击和挤压，因而变得褶皱不平，有时还会被挤破，形成地震与火山爆发，喷出岩浆与热气。开始，这种情况发生频繁，后来渐渐变少，慢慢稳定下来。这种轻重物质分化，产生大动荡、大改组的过程，大概是在45亿年前完成了。地壳经过冷却定形之后，地球就像个久放而风干了的苹果，表面皱纹密布，凹凸不平。高山、平原、河床、海盆，各种地形一应俱全了。在很长的一个时期内，天空中水气与大气共存于一体；浓云密布。天昏地暗，随着地壳逐渐冷却，大气的温度也慢慢地降低，水气以尘埃与火山灰为凝结核，变成水滴，越积越多。由于冷却不均，空气对流剧烈，形成雷电狂风，暴雨浊流，雨越下越大，一直下了很久很久。滔滔的洪水，通过千川万壑，汇集成巨大的水体，这就是原始的海洋。原始的海洋，海水不是咸的，而是带酸性、又是缺氧的。水分不断蒸发，反复地形云致雨，重又落回地面，把陆地和海底岩石中的盐分溶解，不断地汇集于海水中。经过亿万年的积累融合，才变成了大体匀的咸水。同时，由于大气中当时没有氧气，也没有臭氧层，紫外线可以直达地面，靠海水的保护，生物首先在海洋里诞生。大约在38亿年前，即在海洋里产生了有机物，先有低等的单细胞生物。在6亿年前的古生代，有了海藻类，在阳光下进行光合作用，产生了氧气，慢慢积累的结果，形成了臭氧层。此时，生物才开始登上陆地。总之，经过水量和盐分的逐渐增加，及地质历史上的沧桑巨变，原始海洋逐渐演变成今天的海洋。2.海洋物质海洋物质主要包括海水。海水是一种化学成分复杂的混合溶液，包括水、溶解于水中的多种化学元素和气体。2.1水水是海水的最主要组成的物质。水的组成很简单，就是和我们平时接触的纯净水一样，H和O按二比一的比例构成的一种十分常见的物质。2.2溶解于水中的多种化学元素每升海水中含量在1MG以上的元素有Cl、Na、Mg、S、Ca、K、Br、C、Sr、Si、B和F12种，一般称为“主要元素”。当然除了这些主要元素之外还有很多微量元素。每升海水中含量在1MG以下的元素，叫“微量元素”或“痕量元素”.正是因为这写化学元素才使得海洋具有了迷人的色彩，使海洋具有了无限的利用价值。同时也是这些元素的存在才使得地球5进行有利循环。3海洋生物3.1海洋动物定义：生活于海洋中的各种生物的总称。包括海洋动物、海洋植物、微生物及病毒等，其中海洋动物包括无脊椎动物和脊椎动物。无脊椎动物包括各种螺类和贝类。有脊椎动物包括各种鱼类和大型海洋动物，如鲸鱼，鲨鱼等。海洋生物富含易于消化的蛋白质和氨基酸。食物蛋白的营养价值主要取决于氨基酸的组成，海洋中鱼、贝、虾、蟹等生物蛋白质含量丰富，富含人体所必需的9种氨基酸，尤其是赖氨酸含量更比植物性食物高出许多，且易于被人体吸收。这些海洋动物可以给人类提供大量的海鲜食品，和贵重的海洋药物。以及它们可以给人类很重要的启发，这就使仿生学得到长足的发展。3.2海洋植物除了这些活动量大的生物之外还有一些海洋植物。含有叶绿素，能进行光合作用生产有机物的自养型海洋生物。海洋植物（marineplants）是海洋中利用叶绿素进行光合作用以生产有机物的自养型生物。海洋植物属于初级生产者。海洋植物门类甚多，从低等的无真细胞核藻类（即原核细胞的蓝藻门和原绿藻门），到具有真细胞核（即真核细胞）的红藻门、褐藻门和绿藻门，及至高等的种子植物等13个门，共1万多种。海洋植物是海洋世界的“肥沃草原”，海洋植物不仅是海洋鱼、虾、蟹、贝、海兽等动物的天然“牧场”，而且是人类的绿色食品，也是用途宽广的工业原料、农业肥料的提供者，还是制造海洋药物的重要原料。有些海藻，如巨藻还可作为能源的替代品。光是海洋植物的能源，温度是海洋植物的生长要素，矿物质营养元素是海洋植物的养料。4海水运动海水水体以及海洋中的各种组成物质，构成了对人类生存和发展有着重要意义的海洋环境。海水运动是海洋环境的核心内容，主要由四部分构成：海水运动形式；洋流的成运动形式4.1波浪波浪海水受海风的作用和气压变化等影响，促使它离开原来的平衡位置，而发生向上、向下、向前和向后方向运动。这就形成了海上的波浪。波浪是一种有规律的周期性的起伏运动。当波浪涌上岸边时，由于海水深度愈来愈浅，下层水的上下运动受到了阻碍，受物体惯性的作用，海水的波浪一浪叠一浪，越涌越多，一浪高过一浪。与此同时，随着水深的变浅，下层水的运动，所受阻力越来越大，以至于到最后，它的运动速度慢于上层的运动速度，受惯性作用，波浪最高处向前倾倒，摔到海滩上，成为飞溅的浪花。4.2潮汐由于日、月引潮力的作用，使地球的岩石圈、水圈和大气圈中分别产生的周期性的运动和变化的总称。固体地球在日、月引潮力作用下引起的弹性—塑性形变，称固体潮汐，简称固体潮或地潮；海水在日、月引潮力作用下引起的海面周期性的升降、涨落与进退，称海洋潮汐，简称海潮；大气各要素（如气压场、大气风场、地球磁场等）受引潮力的作用而产生的周期性变化（如8、12、24小时）称大气潮汐，简称气潮。其中由太阳引起的大气潮汐称太阳潮，由月球引起的称太阴潮。因月球距地球比太阳近，月球与太阳引潮力之比为11∶5，对海洋而言，太阴潮比太阳潮显著。地潮、海潮和气潮的原动力都是日、月对地球各处引力不同而引起的，三者之间互有影响。大洋底部地壳的弹性—塑性潮汐形变，会引起相应的海潮，即对海潮来说，存在着地潮效应的影响；而海潮引起的海水质量的迁移，改变着地壳所承受的负载，使地壳发生可复的变曲。气潮在海潮之上，它作用于海面上引起其附加的振动，使海潮的变化更趋复杂。作为完整的潮汐科学，其研究对象应将地潮、海潮和气潮作为一个统一的整体，但由于海潮现象十分明显，且与人们的生活、经济活动、交通运输等关系密切，因而习惯上将潮汐(tide)一词狭义理解为海洋潮汐。4.3洋流洋流又称海流，是海洋中除了由引潮力引起的潮汐运动外，海水沿一定途径的大规模流动。引起海流运动的因素可以是风，也可以是热盐效应造成的海水密度分布的不均匀性。前者表现为作用于海面的风应力，后者表现为海水中的水平压强梯度力。加上地转偏向力的作用，便造成海水既有水平流动，又有垂直流动。由于海岸和海底的阻挡和摩擦作用，海流在近海岸和接近海底处的表现，和在开阔海洋上有很大的差别。大洋中深度小于二三百米的表层为风漂流层，行星风系作用在海面的风应力和水平湍流应力的合力，与地转偏向力平衡后，便生成风漂流。行星风系风力的大小和方向，都随纬度变化，导致海面海水的辐合和辐散。一方面，它使海水密度重新分布而出现水平压强梯度力，当它和地转偏向力平衡时，在相当厚的水平层中形成水平方向的地转流；另一方面，在赤道地区的风漂流层底部，海水从次表层水中向上流动，或下降而流入次表层水中，形成了赤道地区的升降流。大洋上的结冰、融冰、降水和蒸发等热盐效应，造成海水密度在大范围海面分布不均匀，可使极地和高纬度某些海域表层生成高密度的海水，而下沉到深层和底层。在水平压强梯度力的作用下，作水平方向的流动，并可通过中层水底部向上再流到表层，这就是大洋的热盐环流。大洋表层生成的风漂流，构成大洋表层的风生环流。其中，位于低纬度和中纬度处的北赤道流和南赤道流，在大洋的西边界处受海岸的阻挡，其主流便分别转而向北和向南流动，由于科里奥利参量随纬度的变化(β-效应)和水平湍流摩擦力的作用，形成流辐变窄、流速加大的大洋西向强化流。每年由赤道地区传输到地球的高纬地带的热量中，有一半是大洋西边界西向强化流传输的。进入大洋上层的热盐环流，在北半球由于和大洋西向强化流的方向相同，使流速增大；但在南半球则因方向相反，流速减缓，故大洋环流西向强化现象不太显著。大洋西向强化流在北半球向北(南半球向南)流动，而后折向东流，至某特定地区时，流动开始不稳定，流轴在其平均位置附近便发生波状的弯曲，出现海流弯曲(或蛇行)现象，最后形成环状流而脱离母体，生成了中央分别为来自大陆架的冷水的冷流环和来自海洋内部的暖水的暖流环。这是一类具有中等尺度的中尺度涡。此外，在大洋的其他部分，由于海流的不稳定，也能形成其他种类的中尺度涡。这些中尺度涡集中了海洋中很大一部分能量，形成了叠加在大洋气候式平均环流场之上的各种天气式涡旋，使大洋环流更加复杂。在海洋的大陆架范围或浅海处，由于海岸和海底摩擦显著，加上潮流特别强等因素，便形成颇为复杂的大陆架环流、浅内海环流、海峡海流等浅海海流。海流按其水温低于或高于所流经的海域的水温，可分为寒流和暖流两种，前者来自水温低处，后者来自水温高处。表层海流的水平流速从几厘米/秒到300厘米/秒，深处的水平流速则在10厘米/秒以下。垂直流速很小，从几厘米/天到几十厘米/时。海流以流去的方向作为流向，恰和风向的定义相反。4.4重要意义海流对海洋中多种物理过程、化学过程、生物过程和地质过程，以及海洋上空的气候和天气的形成及变化，都有影响和制约的作用，故了解和掌握海流的规律、大尺度海-气相互作用和长时期的气候变化，对渔业、航运、排污和军事等都有重要意义．4.5洋流成因按照洋流形成原因，可以分为三类： 4.5.1风海流大气运动和近地面风带，是海洋水体运动的主要动力。盛行风吹拂海面，推动海洋水随风漂流，并使上层海水带动下层海水，形成规模很大的洋流，叫做风海流。例如北赤道暖流A在东北信风作用下，海水由东北向西南方面流动，这作水平运动过程中受地转偏向力影响，最终偏转成东向西流动的赤道暖流。4.5.2密度流由于各海域海水的温度、盐度不同，引起海水密度的差异，导致海水的流动，叫做密度流。密度流的典型例子是连接地中海与大西洋之间的直布罗陀海峡，地中海地区是地中海气候，夏季炎热干燥，冬季温和湿润，地中海蒸发量大，地中海海水盐度较高，而大西洋的海水密度大，水面降低，盐度比地中海低，密度较小，水面比地中海高。因此，大西洋水面较高，地中海水面较低，大西洋表层海水会经直布罗陀海峡流入地中海，而地中海底层海水会从海峡底层流入大西洋。二战中，德军潜水艇出入直布罗陀海峡正是利用这一原理，关闭了发动机，避开了英军的监听，绕到英军背后，从而偷袭英军得手。密度流不只分布在直布罗陀海峡一处，再比如，(曼德海峡)红海与印度洋，红海与地中海，波罗的海与北海，地中海与黑海。印度洋表层海水流向红海，红海底部海水流向印度洋。密度流分布规律：在封闭海区与开阔海洋之间的海峡，密度流的分布一般都很明显。4.5.3补偿流由风力和密度差异所形成的洋流，使海水流出的海区海水减少，由于海水连续性要求，补偿流失，相邻海区的海水便会流来补充，这样形成的洋流叫做补偿流。补偿流形成与风海流，密度流紧密联系。可分水平补偿流，另一种是垂直补偿流。后者亦称升降流，包括上升流和下降流。垂直补偿流主要发生在沿岸地区，在海岸附近，海水受风力作用发生运动，受离岸风或迎岸风的影响。受离岸风影响。由于离岸风吹送，表层海水离岸而去，导致邻近海区海水流速来补偿海水缺失，下层海水也上升到海面，来补偿流去的海水，形成上升流(低纬信风带大陆两岸)寒流。当表层海水遇到海岸或岛屿阻挡时