海洋的形成

解释海洋的形成,最早抛弃带有迷信色彩的传说的是法国人鲍蒙。1852年,他提出一种假说,地球是从太阳爆炸分裂出来的,最初的地球是一个火球,同太阳一样发热发光。后来热量散失,逐渐冷却,外面便结成一层硬壳,里面继续冷却,根据热胀冷缩的原理,冷缩的部分便有了空隙,在重力作用下,地壳便大规模的下陷,下陷程度,极不规则,形成地壳的褶皱。这一假说,把地球比作一个干透的苹果,随着果肉的干缩,果皮就发生皱缩,地球也一样,随着地幔的冷缩外壳发生了皱缩,有的地方凹下,有的地方凸出。地球的内部是熔岩,在重力的作用下,不时寻找裂缝涌出来,便引起火山和地震。随着火山从深处进出的熔岩,在地壳上缓缓流动,又把裂缝填平填满。就这样地壳一层一层加厚。地壳的变厚,有力阻止了地球深处熔岩的进出,火山活动也就逐渐减少,地球的表面轮廓也就基本固定下来,高耸的部分便是陆地,低陷的部分便是海洋。

这种火球冷缩成海之说,不再是纯粹的想象和神话,而是有着相当程度的科学见解,因而得到许多人的拥护,在19世纪下半叶至20世纪初期,地质学界一直将它奉为经典。但是,用冷缩说解释山脉的凸起,海洋的形成,并把它比作苹果同果肉干缩而发生褶皱,毕竟有些牵强附会。把复杂问题简单化,初听起来,饶有兴趣;强究起来,则矛盾百出,不合情理,难道八千多米高的高峰和一万多米深的海底,也是冷缩形成的吗?地壳冷缩固定以后,又为什么还有沧海桑田之变?喜马拉雅山为什么可以从海底升起来?

鲍蒙提出冷缩说之后的120年,美国天文学家霍伊尔,在1972年,提出一个完全相反的说法,叫做“新星云假说”,说地球原来是个冷球,是由于放射性元素蜕变生热,才能慢慢热起来的。霍伊尔认为:原始的地球上既没有海洋,又没有大气,是一个没有生命的世界。当时的地球是一个温度很低的冷球。后来又怎么变热了呢?那是地球内部的一些放射性蜕变中释放出大量的热,使地球内部的温度逐渐升高,高到竟然把地内物质熔解成了岩浆。冷球变热之后,又由于重力作用,重物质便往下沉,轻物质便上浮。铁、镍等重金属沉人地底,形成地球核心部分。硅酸盐等不轻不重的物质包围在地核外面,形成地幔,地幔的表层便是地壳。水汽、大气则飞向天空,形成厚厚的大气层。

当然,地球内放射物质释放出来的热并不是无限的,它只能越来越少,越来越弱,因此,原来的冷球,发了一阵高烧之后,又得冷却下来,特别是外层冷却最快,终于凝固了,变成了地壳。地球内部冷得很慢,直至今日,仍有上千度的高温,保持着可塑性熔岩状态,由于高温和高压,在深层翻滚对流,有时难免从地壳薄弱处冲出来,形成火山。

地球表面冷却,天空水汽便凝聚成雨,接着便整年整年地下着滂沱大雨,这才使地球上的坑洼地带积满了水,形成大海大洋。这样说来,海洋的形成只能是在地球之后,但至少也有30亿年历史了,也许最初大洋大海没有这么多的水,后来,随着火山的活动,地下水的上冒,随着大陆的形成,泉水的流人,大洋大海才逐渐充满了水,才成了这个样子。

众说纷纭,莫衷一是,关于海洋的形成,还有很多种说法,各种说法都有一些道理,又都有一些不足,孰是孰非,孰优孰劣,有待进一步考察研究。

(1)分出说

地球上有四大洋,其中最深的要算太平洋,谁能说清太平洋盆的形成,问题就解决一大半。

半个多世纪以前,美国天文学家乔治。达尔文(进化论创始人达尔文的儿子)提出一个十分大胆的说法,叫做“月球分出说”。

乔治·达尔文认为:地球的早期处于半熔融状态,它自转速度比现在快得多。同时在太阳引力作用下会发生潮汐。如果潮汐的振动周期与地球的固有振动周期相同,使会发生共振现象,使振幅越来越大,最终有可能引起局部破裂,部分物体飞离地球。现在的月亮,就是20亿年以前,地球在这种自转中甩出去的小火球,那个小火球的体积相当于地球的1/6,留下一个大坑,便是太平洋的洋盆,以后注满水,便是今天占整个海洋面积一半的太平洋。

支持乔治·达尔文说法的人,列举很多理由:第一,月球的密度与地球浅部物质密度近似;第二,只有太平洋洋底几乎全是玄武岩,而其他洋底在玄武岩上面还覆盖了花岗石,由此推测,太平洋的花岗岩都飞到月球上去了;第三,月球上没有地球那样的磁场,那是因为地球内核有铁,月亮没有这个内核;第四,人们从珊瑚化石了解到地球自转速度确有愈早愈快的现象,就是说甩出去是可能的。

随着宇航技术的迅速发展,“飞出说”明显出现了许多漏洞。宇航员从月球上带回的土壤砂石跟地球上并不相同,它并不是花岗岩组成,太平洋底花岗岩飞到月球上去了纯是无稽之谈。而且月球上也有磁场,说明也有带铁质的熔融核心。另外,经测定,月球和地球具有同一年龄,大约都是45亿年前形成的,因此月球是20亿年前从地球上太平洋区域分离出去的说法,根本站不住脚。

(2)水成说

持这种观点的人认为,早先的地球被混沌水所包围,整个地球都浸泡在水里面,或者说整个地球全是海洋,没有陆地。后来,在这混沌水中逐渐沉积出矿物和岩石,生成原始的花岗岩的地壳,并逐渐发展成为陆地。因为他们把各种矿物和岩石的形成都归结为水中物沉淀的结果,所以这一假说就叫“水成说”。

水成说认为地球上先有海洋后有陆地,陆地产生于海洋之中。这与今天的实际考察结果正好相反,陆地至少有45亿岁,而海洋是在其后10多亿年才出现的。

(3)陨石说

有人认为,大约在两亿年前,一颗比月球还大的地球卫星,从万里之遥坠落下来,其威力之猛,超过几十上百个原子弹。偌大的卫星撞到地面上,不仅冲开了大陆硅铝壳,还穿过了硅镁层,甚至可能深入地幔之中。这样一撞,地球的表面,就会有一个大坑;这样一撞,就会引起地球剧烈膨胀,甚至开裂,地下水冒将出来,流进裂缝坑洼地带,这便形成了海洋。后来,又有人估计撞地球的陨星没有月亮大,半径只有500千米。因为太大了,地球不改变形状也会更换位置,如果地球不按原轨道运行了,那会是什么情景?太不可思议了。即使半径500千米的陨星撞在地球上,形成的环形坑半径也可达300~7000千米。不过这一假说也不能说全无道理,造成太平洋盆底的巨大凹陷和地壳的破裂、变易的原动力,不就有了着落了吗?但是这毕竟是臆测性的,缺乏足够的科学根据。

(4)沉陷说

持这种观点的认为:大陆在漫长的岁月中经历了若干次升降运动,时而下沉,为海水淹没,时而上升,露出海面。因此,我们所见到的海洋,只不过是因下沉而被海水淹没的大陆罢了。

这种沧桑之变,前面我们已经写过了。但是用来解释海洋的形成,似乎说得很透,又似乎什么也没有说清。沧桑变化的例子多得很,如美国孤岛海丘1.4亿年前曾是岛屿,后来逐渐下沉,到200万年前完全没入水中。又如离日本120千米的海域里,有一块200千米长、80千米宽的陆地,于2200万年前开始下沉,每一万年下沉一米多,现在已下沉到了2000米深处。又如芬兰岸边的波罗的海海底正在上升,100年前芬兰渔夫在贴水面岸石上刻的标记,待子孙们去寻找,那标记已经高出水面两米多了。

但是,无论举多少例子,都是个别现象。从某一局部来说,大海变陆地,或陆地变大海,都是千真万确的事实,而由此得出今天的海洋就是过去的陆地这一普遍性结论则是错误的。20世界初,人们发现海洋具有完全不同大陆的物质成分,在耸人云霄的喜马拉雅山上,可以找到鱼的化石,茫茫大海水之下却很少发现沉陷大陆的踪影,那又怎么简单断言今天的整个海洋就是昔日的陆地呢?

海洋之水哪里来

地球不同于其他行星的主要特征之一,是地球上有丰富的水,全球约有四分之三的面积覆盖着水,因而地球有“水的行星”之称。

地球上的水呈固态、液态、气态分布于海洋、陆地以及大气之中,其中海洋水占绝大部分。占地球表面总面积的71%的海洋,占有地球上总水量十三亿八千四百万立方千米(联合国教科文组织的世界水文学小组确定)的97.5%。若把地球上的陆地和海底都铲成平地,海洋的水将把整个地球覆盖起来,水深可达2745米。

这么多的水是从哪儿来的呢?是来自包围着地球的大气层,还是随着地球形成就已存在?人们通过考古发现,地球形成初期并无液态水。“水从何来”一直是个谜。

传统的观念认为地球上的水是地球形成时从星云物质带来的,这些参与地球组成的水,通过地球的演化不断从地球深部释放出来,其证据是,在火山活动区和火山喷发时,都会有大量的气体出现,其中占绝大比例的是水汽。但是随着人们对火山现象研究的深入,发现与火山活动有关的水,并不是什么从深部释放出来的“新生水”,而是地球现有水体循环的一部分。

1961年,托维利率先提出,地球水是太阳风带来的。太阳风是太阳外层大气向外敞逸出来的粒子流,主要组成是电子和氢原子核——质子。托维利根据计算指出,从地球形成至今,地球已从太阳风中吸收氢的总量达1.70×10\-kg。若把这氢全部与地球上的氧结合,即可产生1.53×10”\-kg的水,这个数字与现有地球水体的总量十分接近。

20世纪80年代,美国衣阿华大学弗兰克等提出了地球之水来自太空冰球的观点。他们研究了1981~1986年人造卫星发回的数千张地球大气紫外辐射图像后指出,由冰块组成的小彗星撞入地球外层大气后破裂,融化成水蒸气。估计每5分钟大约有20颗左右平均直径为10米的这种冰球坠人地球。若每颗可融化成100吨水,则每年即可使地球增加10亿吨水。按地球形成至今已有46亿年的历史,则地球总共可从这种冰球获得460亿亿吨水,是现在地球水体总量的三倍多。

最新的观点是前苏联科学家、加里宁格勒国立大学教授弗·奥尔列诺克提出的。他认为,全球海洋起源于地球内部的水,它过去是,现在也还是在地球的地质进化过程中产生的。现有规模的海洋形成于6000万年前。在各个地质时期,从地球内部渗透出来的水形成了海洋,且与地球上所有消耗的水是相平衡的。现在,每年从地球内部释放到全球海洋中的水,总量为2.2 X 10\-立方厘米。由于地球内部的脱水作用,将导致地球中心的物质浓缩,从而使地球的半径逐渐缩小,地表及其板块的曲率都将增大。他的这一独特见解已为日本宇宙卫星所获得的最新资料(夏威夷群岛正以每年39厘米的速率,澳大利亚以每年38.76厘米的速率,北美洲以每年11厘米的速率向日本靠近)和中国科学院上海天文台和美国有关单位共同进行的“上海至夏威夷VLBI联测”结果(上海至夏威夷的距离正以每年8~10厘米的变化率在递缩)所印证。弗·奥尔列诺克的观点是迄今为止关于海洋水源的比较科学的解释。

“海”和“洋”

“海”和“洋”的5.11亿平方公里的总面积中,海洋占了70.8%,面积达3.62亿平方公里,大约有38个中国这么大。所以,从太空远远望去,地球就成为一颗蔚蓝色的水球了。

地球上的陆地不仅比海洋小,而且显得比较零碎,这里一片,那里一块,好像突出在海洋上的一些大的“岛屿”。海洋却是连成一片的,各大洋都彼此相通,形成一个统一的世界大洋。所以,地球表面不是陆地分隔海洋,而是海洋包围陆地,地球上的居民全生活在大大小小的“岛屿”之上,只不过,有些“岛屿”相当大而已。

地球上水地很多,大大小小的湖泊、河流星罗棋布,而在其中唱主角的,对地球的方方面面形成显著影响的,自然首推海洋,因为海洋水总体积约有133899万立方公里,约占地球上水储量的96.5%。假如地球是一个平滑的球体,把海洋水平铺在地球表面,世界将出现一个深达2440米的环球大洋。

海洋是地球表面除陆地水以外的水体的总称,人们习惯上称它为海洋。其实, “海”和“洋”就地理位置和自然条件来说,它们是海洋大家庭中的不同成员。可以这么说, “洋”犹如地球水域的躯干,而“海”连同另外两个成员——“海湾”和“海峡”则是它的肢体。

“洋”指海洋的中心部分,是海洋的主体,面积广大,约占海洋总面积的89%。它深度大,其中4000~6000米之间的大洋面积约占全部大洋面积的近3/5。大洋的水温和盐度比较稳定,受大陆的影响较小,又有独立的潮汐系统和完整的洋流系统,色较高多呈蓝色,且水体的透明度较大。

世界的大洋是广阔连续的水域,通常分为太平洋、大西洋、印度洋和北冰洋。有的海洋学者,还把太平洋、大西洋和印度洋最南部的连通的水体,单独划分出来,称为南大洋。

“海”是大洋的边缘部分,约占海洋总面积的11%。它的面积小,深度浅,水色低,透明度小,受大陆的影响较大,水文要素的季度变化比较明显,没有独立的海洋系统,潮汐常受大陆支配,但潮差一般比大洋显著。

海按其所处的位置和其他地理特征,可以分为三种类型,即陆缘海、内陆海和陆间海。濒临大陆,以半岛或岛屿为界与大洋相邻的海,称为陆缘海,也叫边缘海,如亚洲东部的日本海、黄海、东海、南海等;伸人大陆内部,有狭窄水道同大洋或边缘海相通的海,称为内陆海,有时也直接叫作内海,如渤海、濑户内海、波罗的海、黑海等;介于两个或三个大陆之间,深度较大,有海峡与邻近海区或大洋相通的海,称为陆间海,或叫地中海,如地中海、加勒比海、红海等。

此外,根据不同的分类方法,海还可以分成许多类型。例如,按海水温度的高低可以分为冷水海和暖水海;按海的形成原因可以分为陆架海、残迹海,等等。

四大洋的附属海很多,据统计共有54个海。太平洋西南部的珊瑚海,面积广达479平方公里,是世界上最大的海。介于地中海和黑海之间的马尔马拉海,面积仅11000平方公里,是世界上最小的海。

海湾,是海或洋伸人陆地的一部分,通常三面被陆地包围,且深度逐渐变浅和宽度逐渐变窄的水域。例如,闻名世界的“石油宝库”波斯湾,仅以狭窄的霍尔木兹海峡与阿曼湾相通,不过,海与湾有时也没有严格的区别,比斯开湾、孟加拉湾、几内亚湾、墨西哥湾、大澳大利亚湾等,实际都是陆缘海或内陆海。

狭窄的霍尔木兹海峡与阿曼湾相通,不过,海与湾有时也没有严格的区别,比斯开湾、孟加拉湾、几内亚湾、墨西哥湾、大澳大利亚湾等,实际都是陆缘海或内陆海。

峡1000多个,其中适于航行的约有130个,而经常用于国际航行的主要海峡有40多个。例如,介于欧洲大陆与大不列颠岛之间的英吉利海峡和多佛尔海峡,沟通太平洋与印度洋的马六甲海峡,被称为波斯湾油库“阀门”的霍尔木兹海峡,我国东部的“海上走廊”台湾海峡,沟通南大西洋和南太平洋的航道麦哲伦海峡,以及作为地中海“门槛”的直布罗陀海峡等等。

大洋观光

认识了“海”与“洋”的联系与区别,我们再来看一看四个大洋的基本情况。

太平洋,位于亚洲、大洋洲、北美洲、南美洲和南极洲之间。

太平洋的形状近似圆形,面积广达17868万平方公里,约占世界海洋总面积的49.5%,是世界上面积最大、水域最广阔的第一大洋。

太平洋是世界水体最深的大洋,平均深度为4028米,全球超过万米深的6个海沟全在太平洋中,其中马里亚纳海沟是世界海洋最深的地方。

太平洋岛屿星罗棋布,中西太平洋是世界岛屿最多的水域,素有“万岛世界”之称。新几内亚岛、塔斯马尼亚岛、新西兰的北岛和南岛,以及美拉尼西亚、密克罗尼西亚、玻利尼西亚三大岛群等,是太平洋中的重要岛屿。西太平洋岛屿众多,有闻名的花采列岛,包括阿留申群岛、千岛群岛、日本群岛、硫球群岛、台湾岛、菲律宾群岛和巽他群岛等。东太平洋岛屿稀少,主要有温哥华岛等。

太平洋的名字很美,其实并不“太平”。在南纬40°终年刮着强大的西风,洋面辽阔,风力很大,被称为“狂吼咆哮的四十度带”,是有名的风浪险恶的海区,对南来北往的船只造成很大威胁。夏秋两季,在菲律宾以东海面,常产生热带风暴和台风,并向东亚地区运行。强烈的热带风暴和台风,可以掀起惊涛骇浪,连万吨海轮也会被卷进海底。

太平洋沿岸和太平洋中,有30多个国家和一些尚未独立的岛屿,居住着世界总人口的近1/2。近年来,太平洋地区的经济发展比较迅速,已引起世界的普遍关注。

大西洋,位于南、北美洲、非洲之间,南接南极洲,通过深入内陆的属海地中海、黑海与亚洲濒临。

大西洋面积约9430万平方公里,是世界第二大洋。

大西洋较大的边缘海、内海和海湾有地中海、黑海、比斯开湾、北海、波罗的海、挪威海、墨西哥湾、加勒比海和几内亚湾;著名的海峡有英吉利海峡(拉芒什海峡)、多佛尔海峡(加来海峡)、直布罗陀海峡、土耳其海峡以及进出波罗的海的卡特加特海峡、厄勒海峡和大、小贝尔特海峡等;较大的岛屿和群岛有大不列颠岛、爱尔兰岛、冰岛、纽芬兰岛、大安的列斯群岛、小安的列斯群岛、巴哈马群岛、百慕大群岛、亚速尔群岛、加那利群岛、佛得角群岛、马尔维纳斯群岛(福克兰群岛)以及地中海中的一些岛屿。

大西洋沿岸和大西洋中有近70个国家和地区。欧洲西部,南、北美洲的东部,非洲的几内亚湾沿岸,濒临辽阔的大西洋,是各大洲经济比较发达的地区。

印度洋,东、西、北三面是陆地,分别是澳大利亚大陆、非洲大陆和亚洲大陆,东南部和西南部分别与太平洋、大西洋“携手”相连,南靠冰雪皑皑的南极洲。

印度洋的面积为7492万平方公里,约占世界海洋总面积的1/5左右,是世界第三大洋。

印度洋中的岛屿较少,大多分布在北部和西部,主要有马达加斯加岛和斯里兰卡岛,以及安达曼群岛、尼科巴群岛、科摩罗群岛、塞舌耳群岛、查戈斯群岛、马尔代夫群岛、留泥汪岛等。

印度洋的周围有30多个国家和地区,除大洋洲的澳大利亚外,其余都属于发展中国家。

北冰洋,大致以北极为中心,被亚欧大陆和北美大陆所环抱。它通过格陵兰海及一系列海峡与大西洋相接,并以狭窄的白令海峡与太平洋相通。

北冰洋的面积为1230万平方公里,是世界上面积最小、水体最浅的大洋。因此,有人认为北冰洋不能同其他三个大洋相提并论,它不过是亚、欧、美三大洲之间的地中海,附属于大西洋,被称为北极地中海。

北冰洋地处北极圈内,气候寒冷,有半年时间绝大部分地区的平均气温为-20℃~40℃,且没有真正的夏季,边缘海域有频繁的风暴,是世界上最寒冷的大洋。同时,这里还有奇特的极昼极夜现象。夏天,连续白昼,淡淡的“夕阳”一连好几个月在洋面附近徘徊;冬季,绵延黑夜,星星始终在黑黝黝的天穹闪烁。最奇妙的是在北极的天空中,还可以看到色彩缤纷、游动变幻的北极光。

北冰洋表层广覆着冰层,冬季冰面达1000多万平方公里,夏季仍有2/3的洋面为冰雪所覆盖,是一片白茫茫的银色世界。这里的冰不仅多,而且厚,一般为2~4米,连重型飞机都可以在冰上起落。越接近极地,冰层越厚,极点附近竟厚达30多米!

北冰洋海岸线曲折,岛屿众多,且多边缘海。亚欧大陆北面自西向东有巴伦支海、喀拉海、拉普帖夫海、东西伯利亚海、楚科奇海等;北美大陆北面有波弗特海和各岛之间的众多海峡;格陵兰岛以东有格陵兰海。北冰洋的主要岛屿有世界最大岛屿格陵兰岛和斯匹茨卑尔根群岛、新地岛、新西伯利亚群岛、法兰士约瑟夫地群岛和北美洲北部的北极群岛等。

北冰洋通过拉布拉多寒流和东格陵兰寒流使海水流进大西洋时,往往随身携带许多“土特产”——冰山,浩浩****向南漂去。这些冰山,形状奇特,千姿百态,峥嵘突兀,洁白耀眼,远远望去,仿佛一座座碧海玉山。然而,冰山虽美,却为祸不浅。冰山小的面积不足l平方公里,大的可达几平方公里,这些“庞然大物”在海上漂移,常常会造成沉船事故,所以有人说冰山是沉船的祸首。

过去,美国和西欧一些国家,曾把海洋划分成七个部分,即北冰洋、北大西洋、南大西洋、北太平洋、南太平洋、印度洋和南冰洋。而现在,他们通常只使用太平洋、大西洋和印度洋三大洋的名称,把北冰洋看作大西洋的附属海。有时,海洋学家们为了研究上的方便,也根据海洋本身的自然特征,把南极大陆周围直到南纬40°附近的一片片汪洋大海,称为南大洋。可见,海与洋的区分,洋的划分,并无严格的一定之规,在遵循为大多数人承认的规定的前提下,有时也可以灵活对待,这种态度其实也是一种科学的态度。

海与洋的区分,洋的划分,并无严格的一定之规,在遵循为大多数人承认的规定的前提下,有时也可以灵活对待,这种态度其实也是一种科学的态度。

海水来自何处

有人认为,海水是从大气中降落下来的,从江河中流进去的。那么,大气和江河中的水,又是从哪里来的呢?归根结底还是从海洋里来的。据测算,每年从海洋上蒸发到空中的水量达到447980立方公里,这些水的大部分(约41 1600立方公里)在海洋上空凝结成雨,重新回落到海里;另一部分降到陆地上,以后又从地面或地下流回海洋。如此循环不已,所以海里的水总是那么多,永远不会干涸,更不见少。

那么,这么多的海水最初是从哪里来的呢?

普遍的看法认为,地球上的水是在它形成时,从那些宇宙物质中分离出来的;而在地球形成以后,从地球内部不断地析出水分聚集在地表。地表上水集中的地方就是江河湖海。这种看法由今天的火山活动就可以得到证实。从地下分离出来的水量现在也还很大,一次火山爆发喷出的水蒸气就可以达到几百万公斤。不难想象,在漫长的地球历史发展过程中,这样产生的水是难以数计的。而地球的引力之大,足以把地表上的水,包括海洋里的水吸引住,不让它逃逸到太空中去。

另外,地球表面温度的适宜,也是保持海水的重要条件。人类已经发现,在金星表面由于温度太高,水都化成了蒸气;在水星上,由于温度太低,水都被冻结起来了,那儿的凹地里都没有水。唯有在地球上,气候虽也有冷暖变化,并且也影响到海水的多少,但基本上能保持海水储量长时期无大变化。

海水的家族成员

海洋水是含有一定数量的无机质和有机质的溶液,主要溶解有氮、氧和二氧化碳等气体物质,以氯化物为主的各种盐类,以及其他许多种化学元素。

在为数众多的溶解于海洋水的元素中,氯化物和硫酸盐含量约占盐类总含量的99%,其中氯化钠、氯化镁等氯化物则占4/5以上。氯化钠(食盐)味道发咸,氯化镁和硫酸镁味道发苦,所以海洋水不仅有咸味,也有苦味。

全世界的海洋水里到底含有多少盐类呢?如果把它们全部提取出来,那是非常惊人的。

据科学家计算,全球海洋水中盐类总含量约5亿亿吨,体积有2200万立方。这个数字有多大呢?打个比方,如果把海水全部蒸发掉,整个大洋底部将平均有60米厚的盐层,如果把这么多盐类均匀地铺在地球表面,则有45米厚;如果把它们全部倒人北冰洋,不仅可以将北冰洋填平,而且会在洋面上堆起500米高的盐层;如果把它们堆积到印度半岛上,盐层的高度甚至可以把世界第一高峰——珠穆朗玛峰完全埋没。

微量元素的单位体积和海水内含量微乎其微,但由于海洋水总储量非常庞大,所以这些元素也十分可观。例如,1000吨海洋水中含铀仅有3克,但在整个海洋中铀的总储量高达40多亿吨,比陆地上已知铀的总储量大2000~3000倍,大约相当于燃烧8000万亿吨优质煤所释放的能量。1000吨海洋水中含金0.O004克,整个海洋就有500多万吨:在1000吨海洋水中含碘60克,整个海洋就多达930亿吨。

盐的“发祥地”

也许你会产生一个奇怪的问题:雨水是淡的,河水是淡的,千条江河滔滔奔流,日夜不停地汇人大海,可是,亿万年下来,海水却仍然是咸的。那么,海水里的盐分究竟是从哪儿来呢?

这个问题众说纷纭,目前还没有得出完全一致的解释。但通常有两种说法。

一种认为,海洋水中的盐类来自海底。地壳运动引起岩浆由地幔侵入地壳,海底火山的多次喷发,排放出大量的元素和其他化合物,这是海洋水中盐类的主要来源。同时,长期浸泡在海洋水中的底基岩,也可以向海洋水提供各种盐类。

另一种认为,海洋水中的盐类来自河流。大陆地壳的岩石,在外营力的风化和剥蚀作用下,水流溶解了岩石中的盐类,然后通过河水和地下水输送到海洋,使海水逐渐咸起来。

实际上,这两种说法都有一定道理,很可能把这两种说法合在一起,就是海洋水中盐类的真正来源。

河水不断把陆地上的盐分带人大海,海水会不会越来越咸呢?不会。因为从总量上看,河流人海的盐分所占比例较小,加上海洋生物消耗和人类不断从海水中提取盐类,因而大海的盐分基本上趋于稳定,不会有明显的变化。也就是说,与人类有着千丝万缕联系的海洋水,依然会带着它那特有的苦咸味,伴随人类的一生。

红、黄、黑、白四大海

前面讲到了影响海洋水颜色的两个主要因素,透明度与水色。除此之外,别的因素也能决定某一海区的海水颜色,著名的红、黄、黑、白四大海就是如此。

红海是印度洋的一个内陆海。它像印度洋的一条巨大的臂膀深深地插入非洲东北部和阿拉伯半岛之间,成为亚洲和非洲的天然分界线。

红海的海水颜色很怪,通常是蓝绿色的,但有时候会变为红褐色。这是为什么呢?

原来,在红海表层海水中繁殖着一种海藻,叫做蓝绿藻。这种浮游生物死亡以后,尸体就由蓝绿色变成红褐色。大量的死亡藻漂浮在海面上,久而久之,海面就像披上了一件红色外衣,把海面打扮得红艳艳的。同时,红海东西两侧狭窄的浅海中,有不少红色的珊瑚礁,两岸的山岩也是赭红色的,它们的衬托和辉映,使海水越发呈现出红褐的颜色,加上附近沙漠广布,热风习习,红色的砂粒经常弥漫天空,掉人海水中,把红海?染”得更红了。红褐色的海水,使它赢得了“红海”的美称。

黄海,位于中国大陆和朝鲜半岛之间,北起鸭绿江口,南到长江口北岸的启东角至朝鲜济州岛西南角。

黄海的海水透明度较低,水色呈浅黄色。由于黄海海水很浅,海水不能完全吸收红光、橙光和黄光,一部分被反射和散射出来。它们混合后,原本直使海水呈黄绿色。可是,因为历史上有很长一段时期,黄河曾从江苏北部磷带大量泥沙流人大海。以后,虽然黄河改道流人渤海,但长江、淮河等大小河流也带来大量泥沙,海水含沙量大,加上水层浅,盐分低,泥沙不易沉淀,把海水染成黄色。 “黄海”也就因此而得名了。

黑海,位于欧洲东南部的巴尔干半岛和西亚的小亚细亚半岛之间,是一个典型的深入内陆的内海。黑海的北部经狭窄的刻赤海峡与亚速海相连,西南部通过土耳其海峡与地中海相通。

黑海的含盐度比地中海低,但是水位却比地中海高,所以黑海表层的比较淡的海水通过土耳其海峡流向地中海,而地中海的又咸又重的海水从海峡底部流向黑海。黑海南部的水很深,下层不断接受来自地中海的深层海水,这些海水含盐多,重量大,和表层的海水上下很少对流交换,所以深层海水中缺乏氧气,好像一潭死水,并含有大量的硫化氢。由于硫化氢有毒性,使海洋中的贝类和鱼类无法在深海生存。上层海水中生物分泌的秽物和死亡后的动植物尸体,沉到深处腐烂发臭,并使海水变成了青褐色。乘船在黑海海面上航行,从甲板向下看去,就会发现海水的颜色很深, “黑海”这个称呼也就因此而来。也有人说,因为冬天黑海有强大的风暴,两岸高耸暗黑的峭壁,加上风暴来临时的天色,人们才叫它黑海。黑海的水其实并不黑,它的黑色只是海底淤泥衬托的结果。在正常的天气里,黑海是色黑而水清。

底部流向黑海。黑海南部的水很深,下层不断接受来自地中海的深层海水,这些海水含盐多,重量大,和表层的海水上下很少对流交换,所以深层海水中缺乏氧气,好像一潭死水,并含有大量的硫化氢。由于硫化氢有毒性,使海洋中的贝类和鱼类无法在深海生存。上层海水中生物分泌的秽物和死亡后的动植物尸体,沉到深处腐烂发臭,并使海水变成了青褐色。乘船在黑海海面上航行,从甲板向下看去,就会发现海水的颜色很深, “黑海”这个称呼也就因此而来。也有人说,因为冬天黑海有强大的风暴,两岸高耸暗黑的峭壁,加上风暴来临时的天色,人们才叫它黑海。黑海的水其实并不黑,它的黑色只是海底淤泥衬托的结果。在正常的天气里,黑海是色黑而水清。

白海看上去是一片洁白。然而,它的海水与其他海水没什么两样,也是无色透明的,并不是白色的,只是白海地处高纬地区,气候寒冷,一年的结冰期长达6个月。由于皑皑冰雪覆盖,白色冰山的漂浮,很少见到海面上常见的那种汹涌澎湃的波涛,使漫长的冬季形成一片白色的冰雪世界。举目望去,只见海面上白雪覆盖,无边无际,光耀夺目。因此,白海也就成了名副其实的“白色的海”了。

变色与发光的奥秘

1947年,美国佛罗里达半岛沿海出现过一种奇异的现象,那里的原本碧蓝的海水在短短的几天时间里突然变成了一片棕红。科学家们对此现象作了大量的调查。最后查明,原来是海洋甲藻大量繁殖引起的海水变色。那一带地处亚热带,海水中生活着大量浮游生物,最多的是鞭毛虫等原生动物。每当海水环境对其有利时,鞭毛虫会以惊人的速度繁殖,科学家测定,一个细胞经过25次分裂后,能生出3300多万个新虫,一滴海水中就能孳生6000个之多。它们体内含有红色的拟脂物,一旦环境突然发生变故,如海底火山爆发、地震产生海啸等,这些浮游生物就会大量死亡,把海水“染”成棕红色。这时,由于浮游生物迅速繁殖与死后分解,海水中氧气大量消耗,加上有毒物质的扩散,会使鱼类大量死亡。所以,赤潮现象对于海洋生物来说,实则是一种灾难。

1957年6月,一艘航行在印度洋北部阿拉伯海上的货船,正在万顷碧波中向前行驶。突然,船员发现周围海水变成了红褐色,其间分布着银光闪闪的死鱼群,密密麻麻地阻挡着货船。观察结果,在成千公里长、二百公里宽的辽阔海面上,到处都漂浮着成群的死鱼,总量可达几百万吨之多,使这一海域成为埋葬死鱼的巨大的海上坟墓。

1980年5月,我国广东沿海的湛江港附近海面,也曾发生奇异的赤潮现象。人们站在岸边眺望,只见碧蓝的海水变红变浑,海面上漂浮的死鱼随波逐浪,航行的海船由于枯萎的海藻的阻滞而溅起层层泡沫,海风吹来一阵阵又腥又臭的气味,情景十分恐怖和凄惨。

应该强调的是赤潮并不全是红色的,由于主要的浮游生物种类不同,海水会呈现出不同的颜色。例如,某种鞭毛藻会引起绿色的“赤潮”,某些硅藻能形成红褐色的“赤潮”……。

赤潮,给沿海地区带来不少麻烦。它随着海浪冲向海岸,使漫长的海滩上抛满了死鱼烂虾,不仅腥臭难闻,污染环境,而且给渔民的生产、生活带来很大影响。目前,由于对赤潮的出现还无法采取有效的措施,既不能准确地预报赤潮出现的时间,更不能事前制止赤潮的出现。所以, “赤潮”现象对于科学家来说,还是个不大不小的难题。

来很大影响。目前,由于对赤潮的出现还无法采取有效的措施,既不能准确地预报赤潮出现的时间,更不能事前制止赤潮的出现。所以, “赤潮”现象对于科学家来说,还是个不大不小的难题。

第二次世界大战太平洋战争期间,发生过这样一件事:一队正在驶往日本群岛作战的美国舰队,突然发现远处海面上闪动着明亮的火光,他们以为遇到了日本舰队,一阵慌乱之后,立即荷枪实弹进入了戒备状态。谁料不多一会儿,海面又恢复了平静,光亮消失得无影无踪,原来虚惊一场。

1909年8月11日,驶往斯里兰卡科伦坡港的“安姆布利亚”号轮船正在夜航,突然在东南方向发现一片亮光,船员雀跃欢呼,以为见到了海港闪烁的灯光。可过了不久,他们才发现那是海洋发出来的一道巨大的光带在欺骗他们。

这就是“海光”,一种海水发光现象。问题是,这种现象并不是在所有的海域里都会发生的。

海光非常迷人,有的像绚丽的礼花,有的如巨大光柱,有的仿佛是快速旋转的闪光的风车,有的又似串串火珠组成变幻莫测的几何图形……

那么,为什么会发生海光呢?为什么只在某些海域显出海光现象?为什么海光又旱现各种姿态呢?

科学家经过长期研究发现,海光是一些会发光的海洋生物跟人们开的小小玩笑。原来,海水中有的浮游生物有发光的本领,像夜光虫、多甲藻、裸沟鞭虫、红潮鞭虫和一些水母、鱼类等,都能在夜晚发出微弱的亮光。这些生物体内有特殊的发光细胞或器官,包含有荧光酶和荧光素,在海水搅动的影响下,可以发生氧化作用,同时发出细小的亮光。在茫茫的黑夜,这些微弱的亮光汇集起来,就形成神奇绚丽的海光。可见,发光生物的存在是海光形成的物质基础,而海水的搅动则是外部条件。科学家发现,海光与海底火山爆发引起的地震波密切相关。强大的地震波引起海水激烈振**,使海洋生物发出亮光。所以,在振**强弱不同的海域,可以显示千姿百态的海光。

拉丁美洲古巴岛附近的“夜明海”,就是世界上海光奇异的著名水域。那里生长着众多的海洋生物,死后磷质集聚,夜晚可以发出强烈的光芒,方圆可达十平方公里。每当轮船驶过,即使是在沉沉黑夜,船舷甲板上也非常明亮,甚至可以读书看报呢!

海底的真面目

海底地形指海水覆盖之下的固体地球表面形态。海底地形是复杂多样的,其复杂程度丝毫不亚于陆地。海洋底部有高耸的海山、起伏的海丘、绵长的海岭、深邃的海沟,也有坦**辽阔的深海平原。世界大洋的大体结构通常分为大陆边缘、大洋盆地和大洋中脊三大基本单位。

大陆边缘包括大陆架、大陆坡和大陆隆。大陆架又称大陆浅滩,是与大陆毗连的浅水区域和坡度平缓的区域,也就是陆地在海面以下自然延续的部分。

大洋盆地是在世界大洋中面积最大的地貌单元,其深度大致介于4000~6000米之间,占海洋总面积45%左右。由于海岭、海隆以及群岛的分隔,大洋盆地被分成近百个独立的洋盆。总体看来,大洋盆地就是大盆套小盆。最深的一个盆底深度11034米,这就是位于太平洋的马里亚纳海沟,这一深度远远超过了陆地上的最高峰珠穆朗玛峰的海拔高度。

大洋中脊又称中央海岭,是世界大洋最宏伟壮观的地貌单元。它纵贯于大洋中部,绵延8万公里,宽数百乃至数千公里,总面积堪与全球陆地相比,其长度和广度为陆地上任何山系所不及。

大海里的“草原”和“森林”

海洋里有l万多种植物,绝大多数都是低等的叶状植物,也就是海藻和海洋菌类。这些藻和菌类,大的如参天大树,小的肉眼难以看清。它们有的漂浮于海面,形成辽阔的海上草原;有的生长于海底,形成繁茂的海底森林。

在北大西洋中心,就有一块马尾藻形成的海上草原。由于这里风平浪静,水流微弱,飘浮的马尾藻不能远游,便在这里定居下来,并不断繁衍,盖满了大约450万平方公里的海面,远远看去真像是一片辽阔无边的草原。使这片海域有了“马尾藻海”的称号。

海洋植物不仅可以构成一片片海上草原,而且那些长得高大的海藻,也可以形成巨大的海底森林。长在海底的藻类,不像陆地上的植物那样,扎根于土壤。而是用假根附着在海底或岩石上,直接从海水里获得营养物质。在南太平洋沿岸生长的“海藻树”,高3—15米,粗如人腿,退潮时才露出上部的枝叶。在北美洲的一些沿海地区,生长着一种“棕榈”,长在海底岩石上,不怕风浪冲击,高达90余米。有一种巨藻,是藻类之王,高几十米到百余米,有的甚至达到500米,其“叶片”就有40—100厘米长,它的寿命有12年之久。就是这些巨藻形成了海底森林。

海洋“草原”和“森林”对人类来说,也是宝贵财富。许多海藻营养价值很高,如紫菜、海带、江篱、石花菜、海萝等,都是人们常吃的海菜。许多海藻的药用价值相当大,如海带含碘多,可治粗脖子病;紫菜可治高血压;海人草、铜藻、铁丁菜、青虫子等可入药驱蛔虫;萱藻、马尾藻、海蒿子等还可以提炼出抗癌药物呢!还有许多海藻是很好的氮肥和钾肥及重要的牲畜饲料。因此,人类正在努力开发利用海上草原和海底森林。

海洋里的财宝

浩瀚的海洋,处于地球的最低处,宛如盛满了水的盆子。这难以计量的大盆子里,蕴藏着比陆地上丰富得多的资源和宝藏,是一个取之不尽的“聚宝盆”。

这聚宝盆底的表层,广泛分布着一种海底矿物资源——锰结核。这种东西的形状就像土豆一样,是一种黑色的铁和锰氧化物的凝结块。里面除含铁和锰之外,还含有铜、钴及镍等55种金属和非金属元素。整个海底大约覆盖着3万亿吨锰结核。并且还在不断增生,是取之不尽,用之不竭的。海底表面还蕴藏着制造磷肥的磷钙石,储量可达3000多亿吨,如开发出来,可供全世界使用几百年,海底岩层中还有丰富的铁、煤、硫和岩盐等矿藏。

石油是最宝贵的燃料。目前已探知的海底石油就已有1350亿吨,占世界可开采石油的45%。我国近海、波斯湾沿海、北海等近海地区的储量最大。

在全球135亿亿吨的海水中,溶存着80多种元素,可提取5亿亿吨盐,3100万亿吨镁,3050万亿吨硫,660万亿吨钙,620万亿吨钾,12万亿吨锶,7万亿吨硼。此外,还有锂、铷、铀、铜等元素。

3100万亿吨镁,3050万亿吨硫,660万亿吨钙,620万亿吨钾,12万亿吨锶,7万亿吨硼。此外,还有锂、铷、铀、铜等元素。纪80年代以来,又发现了海底热液矿藏,总体积约3932万立方米,是金、银等贵金属的又一来源。因而,它又被称为“海底金银库”。

波涛汹涌的海水,永不停息地运动着。其中潜藏着无尽的能量。海水不枯竭,这能量就用不完,因此海水是可再生能源。全部海洋能大约有1528亿千瓦,这种能量比地球上全部动植物生长所需要的能量还要大几百倍。可以说,海洋是永不枯竭的电力来源。

海洋中有20多万种生物,其中动物18万种,植物2.5万种。海洋动物中有16000多种鱼类、甲壳类、贝类及海参、乌贼、海蜇、海龟、海鸟等,还有鲸鱼、海豹、海豚等哺乳动物。海洋植物中有大家熟知的海带、紫菜等。有人统计,海洋生物的蕴藏量约342亿吨,它提供给人类的食品能力,等于全世界陆地上可耕种面积所提供农产品的1000倍。

海洋里的药材

广袤无垠的大海中,不仅藏着石油和多种矿物,还藏有丰富的药材,种类繁多的海洋动植物,就是永不枯竭的医药来源。

我国早在唐代时,就有人撰写了专门研究海洋药材的著作《海药本草》。可见大海从很早起就开始为人类贡献药材了。

像鱼肝油、琼胶、鹧鸪菜、精蛋白、胰岛素以及中药所用的一些海味,都是历史悠久、疗效甚佳的海洋药物。近年来,人们又从海洋动植物中提取了抗菌素、止血药、降血压药、麻醉药,甚至抗癌药。有一种杀菌能力很强的头孢霉素及其化合物就是从海洋微生物中提取的。它不仅能消灭革兰氏阳性、阴性杆菌,对青霉素都不能杀死的葡萄球菌也有效力,而且没有抗药性。

食用海带,可以弥补碘的不足,这是尽人皆知的。其实,.从海带中提取的药材,对治疗高血压、气管炎哮喘以及治疗外出血都颇有疗效。从马尾藻中可以分离出一种广谱抗菌素,而海洋中的马尾藻是取之不尽的。珍珠贝壳的珍珠层粉具有治疗神经衰弱、风湿性心脏病等10多种疾病的功能。乌贼墨在治疗功能性子宫出血和其他类型的出血症方面大显神通,既实用又经济。因为乌贼是我国四大海产之一,产量很高。海龙、海马也是很重要的药用动物,早在《本草纲目》中对它们的功用就有描述。现代中医对海马的评价是,具有“补肾壮阳、镇静安神、舒筋活络、散淤消肿、止咳平喘、止血、催产”等作用。海龙的药效与海马相似。

海洋动物中有很大一部分具有毒性,有的毒性大得惊人。从某些有毒的鱼类中提取的有毒成分制成的麻醉剂,其效果比常用麻醉剂大上万倍,简直令人难以置信;从海绵动物中分离出来的药物,对病毒感染和白血症有明显疗效;从海蛇中可提取能缩短凝血时间的化合物;从柳珊瑚中能够提取前列腺素。

另外,某些海洋生物体内含有抗癌物质,如从河豚肝中提炼制成的药品,对食道癌、鼻咽癌、结肠癌、胃癌都有一定疗效。从玳瑁身上可提取治肺癌的药物。

海洋生物不断繁衍生长,无有穷尽。因此这个药材库也是永远用不完的。

海洋的呼吸——潮汐

世界上大多数地方的海水每天都有两次涨落。白天海水上涨,叫做

“潮”;晚上海水上涨,叫做“汐”。海水为什么会时涨时落呢?这个问题从古代起就引起了人们的注意。直到英国物理学家牛顿发现了万有引力,揭穿潮汐的秘密才有了科学依据。

现在人们弄清了,潮汐现象主要是由月球的“引潮力”引起的。这个引潮力是月球对地面的引力,加上地球、月球转动时的惯性离心力所形成的合力。

月亮像个巨大的磁盘,吸引着地球上的海水,把海水引向自己,同时,由于地球也在不停地作圆运动,海水又受到离心力的作用。一天之内,地球任何一个地方都有一次对着月球,一次背着月球。对着月球地方的海水就鼓起来,形成涨潮。与此同时,地球的某个另一点上的惯性离心力也最大,海水也要上涨。所以,地球上绝大部分地方的海水,每天总有两次涨潮和落潮,这种潮称为“半日潮”。而有一些地方,由于地区性原因,在一天内只有一次潮起潮落,这种潮称为“全日潮”。

不光月亮对地球产生引潮力,太阳也具有引潮力,只不过比月球的要小得多,只有月球引潮力的5/11。但当它和月球引力迭加在一起的时候,就能推波助澜,使潮水涨得更高。每月农历初一时,月亮和太阳转到同一个方向,两个星球在同一个方向吸引海水;而每月十五,月亮和太阳转到相反的方向,月亮的明亮部分对着地球,一轮明月高空挂,这时,两个星球在两头吸引海水,海潮涨落也比平时大。我国人民把初一叫做“朔”,把十五叫“望”,因此这两天产生的潮汐就叫做“朔望大潮”。

能源宝库

潮汐不仅可供人们观赏,对人民生活也有更深远的影响。最显而易见的,是它能赐予人们丰富的海产品。每当潮水一落,海滨的人们就赶到海滩上,去拣鱼虾、螃蟹和贝壳等有用的海洋生物。潮汐的最大用处是,它能为人类提供能源。

据估算,全世界海洋的潮汐能量大约有10亿多千瓦,每年发电量达1.2亿度。我国利用潮汐发电有得天独厚的条件:我国海岸线漫长,潮汐蕴藏量丰富,沿海潮汐能量约有1.9亿千瓦,每年可发电2750亿度。潮汐能优于煤、石油等燃料,在供人类利用时,不会排出大量的废气和废物,污染极少。所以世界各国都很重视对它的开发和利用。

我国从1958年开始,陆续在沿海地带建立了一些小型潮汐电站,为建立大电站,更好地利用潮汐积累了经验。潮汐发电,过程很简单:在岸边设闸门,闸门两侧放置水轮机和发电机。涨潮时,闸门外的水面开始上升,满潮后,打开闸门,潮流涌进来,冲动水轮机,水轮机便可以带动发电机发电了。落潮时,先关掉闸门,闸门外的水面开始下降,最后,打开闸门,潮流涌人大海,同样可以带动水轮机,再带动发电机工作。

这样,潮流一来一去都没有“走瞎道”,而是充分发挥了它的作用。这法子想得多妙啊!

海 浪

坐过海轮和到过海边的人,都会发现,辽阔的海洋几乎没有平静的时候,即使在风平浪静的日子里,大海也是微波涟漪,不会真正地静下来。至于惊涛骇浪,那种躁动的力量,则不得不令人叹服。

在美国西部太平洋沿岸的哥伦比亚河入海口附近,有一座高高的灯塔,旁边的小屋里住着一个灯塔看守人。1894年12月的一天,一个黑色怪物突然击穿屋顶迅猛地撞了下来。吓坏了的看守人,哆哆嗦嗦地走近黑色怪物一看,原来是一块重达64千克的大石头。

经过勘察和专家的细心研究,发现这块石头是被巨大的海浪卷到40米的高空后,又不偏不倚地砸到了看守人居住的小屋上,演出了飞石穿顶的惊险一幕。

海浪能有那么大的力气吗?海洋学家的回答是:有。据测定,海浪拍岸时给海岸的冲击力每平方米可达20—40吨。大的甚至可达50~60吨。巨浪冲击海岸时,能激起60—70米高的浪花。在英国苏格兰的威克港,一次大风暴中,巨浪曾将1370吨重的混凝土块移动了10多米;斯里兰卡海岸上的一座高60米的灯塔,也曾经被印度洋袭来的海浪打坏;有人看到过一个巨大的海浪甚至把13吨重的巨石抛到10米高的空中。

1952年12月16日,一艘美国轮船正航行在地中海意大利西部附近的海面上。此时正值狂风大作,突然,船上爆发出一声震耳欲聋的巨响,整个船体在瞬间被折成两半。一半被抛上了海岸,重重地落在沙滩上;另一半连同14名船员一起被冲入大海,葬身鱼腹。

这次海滩事故发生后,引起了人们的普遍关注。经过反复的调查研究,排除了人为破坏的种种可能,终于找到了真正的罪魁祸首,原来就是海浪。

说到这里,你想必该明白了,那块落人灯塔看守人小屋里的石头,对于力大无穷的海浪来说,难道不是一个任其玩弄于股掌之上的小小玩物吗?