世界海洋研究史

人類研究海洋的歷史非常悠久，從海洋科學(xué)發(fā)展的歷程看，可以劃分為三個(gè)歷史時(shí)期。從史前到18世紀(jì)末為海洋學(xué)建立以前的時(shí)期，是海洋知識(shí)逐步獲取和累積的時(shí)期；從19世紀(jì)到20世紀(jì)50年代，是海洋學(xué)的建立和發(fā)展時(shí)期；自20世紀(jì)50年代末以來(lái)，為海洋科學(xué)在全世界范圍內(nèi)向深度和廣度發(fā)展的時(shí)期。

海洋知識(shí)的累積時(shí)期(從史前到18世紀(jì)末)

　　海洋學(xué)知識(shí)的是在海洋生產(chǎn)實(shí)踐和航海探險(xiǎn)中開始累積的。在中國(guó)，5000年前就出現(xiàn)了獨(dú)木舟，3000年前就出現(xiàn)了木帆船。公元前200～公元100年，中國(guó)沿海航線已經(jīng)暢通，并開辟了通過(guò)朝鮮半島到達(dá)日本諸島，繞過(guò)中南半島到達(dá)印度和斯里蘭卡等航線。據(jù)文獻(xiàn)記載，公元12世紀(jì)初中國(guó)人已把指南針應(yīng)用于航海。

　　距今4000～5000年前，居住在地中海地區(qū)的美索不達(dá)米亞、埃及和希臘克里特島的居民，已具有一些海洋知識(shí)。公元前2000～前1000年左右，腓尼基人曾利用太陽(yáng)和行星的位置確定方位，開辟了從直布羅陀海峽遠(yuǎn)航大西洋的航線，發(fā)現(xiàn)了加那利群島。

　　公元前六世紀(jì)，腓尼基人通過(guò)紅海，進(jìn)行了環(huán)非洲的航行。公元前五世紀(jì)，出現(xiàn)了以地中海為中心的地圖。公元八世紀(jì)到十一世紀(jì)之間，挪威人曾越過(guò)大西洋，發(fā)現(xiàn)了格陵蘭和紐芬蘭，并在那里從事漁業(yè)活動(dòng)。

　　由于航線的開辟和航海活動(dòng)的發(fā)展，促進(jìn)了人們對(duì)海洋現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)，其中突出的是對(duì)潮汐現(xiàn)象及其成因的認(rèn)識(shí)。公元前四世紀(jì)，古希臘科學(xué)家亞里士多德在《氣象學(xué)》中記載了潮汐現(xiàn)象；古希臘皮西亞斯記錄了大潮與小潮，發(fā)現(xiàn)了潮汐主要起因于月球；公元前二世紀(jì)，巴比倫的賽留卡斯在波斯灣對(duì)潮汐進(jìn)行觀察，并與地中海(幾乎無(wú)潮汐)進(jìn)行了比較，還發(fā)現(xiàn)波斯灣日潮不相等現(xiàn)象。公元前一世紀(jì)，古希臘波西東尼斯在加的斯觀察潮汐，發(fā)現(xiàn)潮差受月球相位的影響。

　　公元一世紀(jì)，中國(guó)的王充明確地指出潮汐同月相的相關(guān)性；公元八世紀(jì)，中國(guó)的竇叔蒙在《海濤志》中，不僅指出了潮汐和月相的相關(guān)性，而且論述了海洋潮汐變化逐日、逐月、逐年的周期性，建立了現(xiàn)知世界上最早根據(jù)月球位置推算出每月和每天高、低潮的圖解表；公元11世紀(jì)，中國(guó)的燕肅在《海潮論》中分析了潮汐與太陽(yáng)和月球的關(guān)系，潮汐的月變化以及形成錢塘江涌潮的地理因素等。

　　海洋生物知識(shí)隨著航海也積累起來(lái)，如公元前300多年，亞里士多德在《動(dòng)物志》中記載了愛(ài)琴海170多種動(dòng)物；公元前二～前一世紀(jì)，中國(guó)的《爾雅》除記有海洋動(dòng)物外，還有海藻的記載。

   古代海洋探險(xiǎn)的另一大貢獻(xiàn)是證實(shí)地球的形狀。公元前五世紀(jì)，巴門尼德宣稱地球是圓的。公元前250年左右，厄拉多塞尼計(jì)算出地球的圓周長(zhǎng)為39690公里，與地球的實(shí)際周長(zhǎng)十分接近，并畫出了地球的經(jīng)緯線，提出了繞地球航海一周的想法。

　　公元二世紀(jì)中葉，托勒密就在地圖上繪有海洋，并指出大西洋和印度洋同地中海一樣，是閉合的大洋，并認(rèn)為地球東西兩點(diǎn)彼此十分接近，如果向西航行，則可以抵達(dá)東端。這一觀念在1300多年后，啟發(fā)了哥倫布的向西遠(yuǎn)航的設(shè)想。

　　公元九～十四世紀(jì)，歐洲經(jīng)歷了將近600年的黑暗時(shí)代，航海探險(xiǎn)活動(dòng)處于低潮，對(duì)海洋的認(rèn)識(shí)也處于停滯狀態(tài)；而阿拉伯國(guó)家和中國(guó)廣泛地利用季風(fēng)遠(yuǎn)航到東非、東南亞和印度等地，海洋知識(shí)得到了進(jìn)一步的發(fā)展。

　　十五世紀(jì)起，歐洲資本主義的產(chǎn)生和發(fā)展，刺激了海洋航海探險(xiǎn)活動(dòng)的開展和高漲，此后直至?xí)r七世紀(jì)，是人類歷史上的海洋探險(xiǎn)時(shí)代，史稱“地理大發(fā)現(xiàn)”時(shí)期。其代表人物有哥倫布、達(dá)伽馬、麥哲倫等。在后期的海洋探險(xiǎn)中，科學(xué)考察的成分逐漸增多。

　　十六世紀(jì)，荷蘭的巴倫支為探尋由北方通向中國(guó)和印度的航線，曾在北冰洋地區(qū)作了三次航行；十七世紀(jì)初，英國(guó)哈得孫曾屢次探索經(jīng)北冰洋通向中國(guó)的航路；斯霍特于1616年到達(dá)美洲南端的合恩角；荷蘭塔斯曼于1642～1643年環(huán)航澳大利亞，到達(dá)新西蘭和塔斯馬尼亞。這些航海在擴(kuò)大、豐富海洋地理知識(shí)的同時(shí)，也或多或少做了一些有關(guān)洋流、風(fēng)系等的科學(xué)考察工作，但直到英國(guó)庫(kù)克的航海探險(xiǎn)，才真正拉開海洋科學(xué)考察的序幕。

　　庫(kù)克從1768年開始直至1779年去世，曾四次跨越大洋進(jìn)行海洋地理考察。在1772～1775年間，他首先完成了環(huán)南極航行，探索了南極冰圈的范圍。庫(kù)克是繼哥倫布之后在地理學(xué)上發(fā)現(xiàn)最多的人，南半球的海陸輪廓很大部分都是由他發(fā)現(xiàn)的；他還在海上精確地測(cè)量經(jīng)緯度，取得了大量表層水溫、海流、大洋測(cè)深及珊瑚礁等科學(xué)考察資料。

　　這一時(shí)期，海洋學(xué)方面的成果還有1497年，意大利卡博特航行到紐芬蘭，發(fā)現(xiàn)拉布拉多寒流；1513年，西班牙阿拉米諾斯發(fā)現(xiàn)墨西哥灣流；1595年，荷蘭范·林斯霍特編成最早的航海志，敘述了大西洋的風(fēng)和海流；1686年，英國(guó)哈雷系統(tǒng)地研究了主要風(fēng)系與主要海流的關(guān)系，后又闡述了海洋蒸發(fā)現(xiàn)象；1770年，美國(guó)富蘭克林制作并出版了墨西哥灣流圖；1799年，德國(guó)洪堡德發(fā)現(xiàn)了秘魯海流等。

　　在海洋潮汐研究方面。1687年，英國(guó)牛頓用引力定律對(duì)潮汐性質(zhì)作了精辟解釋；1740年，瑞士伯努利提出平衡潮學(xué)說(shuō)；1775年，法國(guó)拉普拉斯創(chuàng)立潮汐動(dòng)力學(xué)理論等。

　　在海洋生物研究方面。1551年，法國(guó)貝隆等人解剖了海豚并進(jìn)行了一系列的研究；1596年，中國(guó)的屠本脧撰寫出海洋水產(chǎn)動(dòng)物志《閩中海錯(cuò)疏》；1674年，荷蘭列文虎克最先發(fā)現(xiàn)海洋原生動(dòng)物；1685年，英國(guó)利斯特出版《貝類學(xué)大綱》；1754和1758年，瑞典林奈出版了《植物種志》和《自然系統(tǒng)》，為動(dòng)、植物分類學(xué)奠定了科學(xué)基礎(chǔ)。

　　在海圖方面。有中國(guó)的《鄭和航海圖》；哥倫布部下科薩繪制的美洲海圖；1521年出現(xiàn)了與現(xiàn)代海陸分布相近的世界海圖；1569年墨卡托發(fā)明正軸等角圓柱投影制圖法，奠定航海制圖基礎(chǔ)；1737年出現(xiàn)了海底等深線圖；1744年陳倫炯在《海國(guó)見(jiàn)聞錄》中附有一張中國(guó)沿海全圖等。

　　在海水鹽度和蒸發(fā)方面。1670年，英國(guó)玻意耳在研究海水中鹽度與密度關(guān)系基礎(chǔ)上發(fā)表《海水鹽度的觀測(cè)和實(shí)驗(yàn)》，開創(chuàng)海洋化學(xué)的研究；1772年，法國(guó)拉瓦錫首先測(cè)定了海水成分，發(fā)現(xiàn)水是氫和氧的化合物。

　　這一時(shí)期也先后發(fā)明了一些儀器和工具，如自記最低溫度深海水溫計(jì)、測(cè)深器、采水器和最低最高溫度計(jì)等。

海洋學(xué)建立和發(fā)展時(shí)期(19～20世紀(jì)50年代)

　　這個(gè)時(shí)期，世界性的海洋考察活動(dòng)日益增多，海洋學(xué)領(lǐng)域的研究在深度和廣度上都獲得了較大發(fā)展，并獨(dú)立發(fā)展成為一門學(xué)科。這個(gè)時(shí)期可以分為兩個(gè)大的發(fā)展階段：“挑戰(zhàn)者”號(hào)階段和“流星”號(hào)階段。

　　“挑戰(zhàn)者”號(hào)階段通常也稱為“挑戰(zhàn)者”號(hào)時(shí)代，它包括整個(gè)19世紀(jì)。在“挑戰(zhàn)者”號(hào)之前的十九世紀(jì)初到1872年，航海考察已不同于第一個(gè)時(shí)期的航海探險(xiǎn)，明確以海洋科學(xué)考察為主，但往往以個(gè)體單學(xué)科的考察為主。

　　1831～1836年，英國(guó)科學(xué)家、生物進(jìn)化論者達(dá)爾文參加了英國(guó)“貝格爾”號(hào)環(huán)球探險(xiǎn)，經(jīng)歷了大西洋、印度洋和太平洋，歷時(shí)五年。這次考察所獲得的資料，由“貝格爾”號(hào)船長(zhǎng)羅伊和達(dá)爾文整理編纂成《貝格爾號(hào)航海報(bào)告》。

　　1839～1843年英國(guó)的羅斯進(jìn)行了南極海域探險(xiǎn)，在南緯27°16'、西經(jīng)17°29'海域測(cè)得2425英尋(約4438米)的深度，創(chuàng)造了當(dāng)時(shí)深海測(cè)深的記錄；同時(shí)，羅斯在南極海域的深海生物取樣中，發(fā)現(xiàn)了與北大西洋相同的海底生物，從而提出大洋的底層水具有相同特性的結(jié)論；羅斯還發(fā)現(xiàn)了南磁極。

　　1842～1847年，美國(guó)海軍上尉莫里系統(tǒng)研究了大洋的風(fēng)和海流，并根據(jù)記錄繪制成海圖，出版了《海洋自然地理學(xué)》，為人們提供了第一部海洋學(xué)經(jīng)典著作；他還于1854年出版了第一幅北大西洋海盆的水深圖，為鋪設(shè)大西洋海底電纜提供了科學(xué)依據(jù)。

　　英國(guó)海洋生物學(xué)創(chuàng)始人福布斯對(duì)西歐、南歐、北非等海域的生物進(jìn)行了多次考察和研究，第一次提出海洋生物分布的分帶概念：認(rèn)為深度越大，生物越少，550米以下為無(wú)生物帶。1836年，愛(ài)倫貝格發(fā)現(xiàn)歐洲大陸的許多巖石中都含有硅藻、海綿和放射蟲等海洋生物殘骸，認(rèn)為生物大量沉積海底是形成這些沉積巖的原因，指出這樣的沉積物現(xiàn)在還在形成。

　　1860年“斗犬”號(hào)在從地中海2200米深處打撈上來(lái)的電纜上，發(fā)現(xiàn)附有大量珊瑚類生物和軟體動(dòng)物，打破了海中550米以下是無(wú)生物帶的結(jié)論；1868年，英國(guó)“閃電”號(hào)在設(shè)得蘭群島和法羅群島之間海域1100米深處采集了大量的生物；1869～1870年，英國(guó)“豪豬”號(hào)在愛(ài)爾蘭西部、比斯開灣和法羅水道一帶1800～44604深處取樣16次，每次取樣都獲得相當(dāng)多的生物，尤其是采到了被認(rèn)為是白堊紀(jì)以后已經(jīng)絕種的海膽；1872年湯姆孫根據(jù)“閃電”和“豪豬”號(hào)的考察結(jié)果，撰寫了當(dāng)時(shí)權(quán)威的海洋學(xué)著作《深海》。

　　不過(guò)影響最大的還是“挑戰(zhàn)者”號(hào)的科學(xué)考察活動(dòng)，在英國(guó)皇家學(xué)會(huì)的支持下，湯姆孫率領(lǐng)“挑戰(zhàn)者”號(hào)于1872年12月啟航，至1876年5月返航，三年半的時(shí)間，共航行12萬(wàn)多公里。在太平洋、大西洋、印度洋和南極海數(shù)百個(gè)站位進(jìn)行了測(cè)深、測(cè)溫、采水、取樣、拖網(wǎng)等，采集到大量海洋生物標(biāo)本、底質(zhì)標(biāo)本以及海水樣品。這次航海采集到很多深海珍奇動(dòng)物標(biāo)本，包括夏威夷群島北方海域5500米以下的動(dòng)物，測(cè)得太平洋馬里亞納海溝的深度數(shù)據(jù)(8180米)。

　　“挑戰(zhàn)者”號(hào)考察不但開創(chuàng)了海洋綜合調(diào)查的時(shí)代，而且獲得了十分豐富的海洋資料。幾十位科學(xué)家潛心研究了20多年才完成考察報(bào)告的編寫，共計(jì)50卷，29500多頁(yè)，涉及海洋生物、海洋地質(zhì)、海洋物理、海水化學(xué)等多個(gè)方面，為海洋學(xué)的建立奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

　　“挑戰(zhàn)者”號(hào)考察激起了各國(guó)海洋考察的熱潮，德國(guó)“羚羊”號(hào)、俄國(guó)“勇士”號(hào)進(jìn)行了環(huán)球考察，奧地利“極地”號(hào)在紅海和地中海考察，美國(guó)“布萊克”號(hào)在加勒比海考察，但其中最為著名的是挪威海洋學(xué)家南森的北極海探險(xiǎn)。

　　1925～1927年，德國(guó)“流星”號(hào)考察船對(duì)南大西洋進(jìn)行了歷時(shí)兩年零三個(gè)月的調(diào)查，這是繼英國(guó)“挑戰(zhàn)者”號(hào)之后的又一次劃時(shí)代的科學(xué)考察。這次考察以海洋物理學(xué)為主，采用了各種電子技術(shù)和近代科學(xué)方法。

　　“流星”號(hào)首次應(yīng)用電子回聲測(cè)深儀，獲得了七萬(wàn)個(gè)以上的海洋深度數(shù)據(jù)；首次清晰地揭示了大洋底部起伏不平的輪廓；揭示了海洋環(huán)流和大洋熱量、水量平衡的基本概況。出版了16卷考察報(bào)告，包括海底、海洋物理、海洋化學(xué)、海洋生物、海洋氣象，以及內(nèi)波觀測(cè)等內(nèi)容。

　　1929～1935年和1937～1938年，“流星”號(hào)還分別在冰島海域和東北大西洋進(jìn)行了調(diào)查，弄清了極峰帶的復(fù)雜海況。通過(guò)幾個(gè)國(guó)家反復(fù)的同步調(diào)查，清楚地繪制出墨西哥灣流的續(xù)流。

　　1947～1948年，瑞典國(guó)立海洋研究所所長(zhǎng)彼得松率領(lǐng)12名科學(xué)家乘坐“信天翁”號(hào)考察船進(jìn)行深海調(diào)查。這次調(diào)查歷時(shí)15個(gè)月，航程13萬(wàn)公里，重點(diǎn)進(jìn)行了大西洋、太平洋、印度洋赤道無(wú)風(fēng)帶的深海觀測(cè)，以補(bǔ)充英國(guó)“挑戰(zhàn)者”號(hào)調(diào)查船無(wú)法在無(wú)風(fēng)帶區(qū)域進(jìn)行深海觀測(cè)的空白。

　　“信天翁”號(hào)調(diào)查觀測(cè)了南北緯度20°以內(nèi)的赤道海流器，可取長(zhǎng)23米的巖心，發(fā)現(xiàn)深海沉積層中有第四紀(jì)氣候變動(dòng)旋回的記錄；利用地層剖面儀調(diào)查了大洋沉積物的厚度；用放射性同位素測(cè)出沉積物的生成年代和沉積速率。此外，在濁流、底水化學(xué)、海底地殼熱量測(cè)定等方面也有所貢獻(xiàn)。“信天翁”號(hào)調(diào)查，為深海地球物理研究開創(chuàng)了先例。

　　為了進(jìn)一步研究深海生物，丹麥“鎧甲蝦”號(hào)調(diào)查船于1950年10月至1952年9月，周航世界進(jìn)行海洋調(diào)查。考察隊(duì)在海底取樣時(shí)，使用了12000米長(zhǎng)的鋼絲繩，從大于10000米深的菲律賓海溝的底質(zhì)中，采集到大量的活體微生物。在這次考察中，還首次采用碳14法測(cè)定海洋生物初級(jí)生產(chǎn)力，并測(cè)量了深海地磁。

　　1949～1958年，前蘇聯(lián)“勇士”號(hào)主要在太平洋考察。“勇士”號(hào)在考察中進(jìn)行了測(cè)深，更正了遠(yuǎn)東近海和太平洋水深圖，還發(fā)現(xiàn)了一些斷裂帶、海底山脈、海山等。在馬里亞納海溝發(fā)現(xiàn)了世界最深的查林杰海淵為11034米；在千島-勘察加海溝發(fā)現(xiàn)了深海淵(10382米)；在考察中取得了40米長(zhǎng)的海底柱狀樣品，分析研究了長(zhǎng)達(dá)1000萬(wàn)年的地質(zhì)史；發(fā)現(xiàn)了深層水在不斷流動(dòng)，并在1000～3000米的深度上測(cè)量到速度高達(dá)30厘米/秒的強(qiáng)大層流；弄清了深海水強(qiáng)烈的垂直混合和數(shù)公里規(guī)模的浮游生物的垂直移動(dòng)。調(diào)查結(jié)果表明，在一萬(wàn)米以深的最深海溝處，也有許多種生物存在。1959年以后，“勇士”號(hào)還在印度洋從事考察。

　　在這個(gè)階段從事海洋考察活動(dòng)的還有美國(guó)卡內(nèi)基號(hào)、鸚鵡螺號(hào)、貝爾德號(hào)、地平線號(hào)，挪威莫德號(hào)，德國(guó)高斯號(hào)，丹麥丹納-I和丹納-II號(hào)，法國(guó)法蘭西人號(hào)和帕斯號(hào)，英國(guó)發(fā)現(xiàn)-I、發(fā)現(xiàn)-II號(hào)、斯科列斯比號(hào)、挑戰(zhàn)者-8號(hào)，蘇聯(lián)西比利亞科夫號(hào)和謝多夫號(hào)破冰船、羅蒙諾索夫號(hào)、鄂畢號(hào)等。

 現(xiàn)代海洋科學(xué)時(shí)期(20世紀(jì)50年代以來(lái))

　　二十世紀(jì)50年代后期以來(lái)，海洋調(diào)查研究工作進(jìn)入了一個(gè)全新的歷史時(shí)期。1957年國(guó)際科學(xué)聯(lián)合會(huì)理事會(huì)下屬的海洋研究科學(xué)委員會(huì)，和1960年聯(lián)合國(guó)教科文組織的政府間海洋學(xué)委員會(huì)建立后，積極組織和協(xié)調(diào)各國(guó)的海洋考察，開展各會(huì)員國(guó)之間及與其他世界組織的學(xué)術(shù)交流，制訂各海區(qū)中長(zhǎng)期海洋研究計(jì)劃，有力地促進(jìn)了世界海洋考察、研究的發(fā)展。

　　直到二十世紀(jì)60年代初，傳統(tǒng)的海洋調(diào)查船基本是由舊軍艦、商船或貨船改裝成的。但到了60年代中期以后，各國(guó)開始設(shè)計(jì)建造了專以海洋研究為目的的調(diào)查船，為海洋科學(xué)研究提供理想的平臺(tái)。

　　為開展對(duì)深海的研究，海洋學(xué)家們還設(shè)計(jì)出各種海洋調(diào)查潛水器、水下實(shí)驗(yàn)室，使人們有可能下潛到深海親自觀測(cè)和取樣，最有代表性的潛水器是美國(guó)“阿爾文”號(hào)，它曾多次下潛到幾千米深的海底熱泉口進(jìn)行觀測(cè)。

　　為研究海洋歷史需鉆取海底巖心，在20世紀(jì)20年代只能鉆取一米，30年代為5.6米，70年代就可獲得200～300米未擾動(dòng)的連續(xù)沉積巖心，從而使海洋調(diào)查研究的能力由海面深入到海底和海底以下。同時(shí)，研究海洋的手段擴(kuò)大到太空。在60年代初，利用氣象衛(wèi)星開始從太空監(jiān)測(cè)海洋。

　　1978年美國(guó)發(fā)射專用海洋衛(wèi)星，所收集到的大量海洋資料，至今仍有價(jià)值。這樣在70年代，海洋調(diào)查已由過(guò)去的單一調(diào)查船，擴(kuò)大到空中飛機(jī)、衛(wèi)星、海面研究船、浮標(biāo)、水下潛水器、海底實(shí)驗(yàn)室、海底深鉆和取樣的立體觀測(cè)系統(tǒng)。

　　另外，許多新技術(shù)，如電子計(jì)算機(jī)技術(shù)、紅外技術(shù)、微波技術(shù)、聲學(xué)技術(shù)、激光技術(shù)、遙感遙測(cè)技術(shù)和深潛的海洋觀測(cè)儀器，如鹽溫深測(cè)量?jī)x、拋棄式溫深計(jì)、電磁海流計(jì)、聲學(xué)海流計(jì)、精密回聲測(cè)深儀，側(cè)掃聲吶、水下攝影機(jī)和地球物理調(diào)查儀器等，使海洋調(diào)查研究的能力取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，從而促進(jìn)了海洋科學(xué)的迅速發(fā)展。