人類研究海洋的歷史非常悠久，從海洋科學發展的歷程看，可以劃分為三個歷史時期。從史前到18世紀末為海洋學建立以前的時期，是海洋知識逐步獲取和累積的時期；從19世紀到20世紀50年代，是海洋學的建立和發展時期；自20世紀50年代末以來，為海洋科學在全世界范圍內向深度和廣度發展的時期。 海洋知識的累積時期(從史前到18世紀末) 海洋學知識的是在海洋生產實踐和航海探險中開始累積的。在中國，5000年前就出現了獨木舟，3000年前就出現了木帆船。公元前200～公元100年，中國沿海航線已經暢通，并開辟了通過朝鮮半島到達日本諸島，繞過中南半島到達印度和斯里蘭卡等航線。據文獻記載，公元12世紀初中國人已把指南針應用于航海。 距今4000～5000年前，居住在地中海地區的美索不達米亞、埃及和希臘克里特島的居民，已具有一些海洋知識。公元前2000～前1000年左右，腓尼基人曾利用太陽和行星的位置確定方位，開辟了從直布羅陀海峽遠航大西洋的航線，發現了加那利群島。 公元前六世紀，腓尼基人通過紅海，進行了環非洲的航行。公元前五世紀，出現了以地中海為中心的地圖。公元八世紀到十一世紀之間，挪威人曾越過大西洋，發現了格陵蘭和紐芬蘭，并在那里從事漁業活動。 由于航線的開辟和航海活動的發展，促進了人們對海洋現象的認識，其中突出的是對潮汐現象及其成因的認識。公元前四世紀，古希臘科學家亞里士多德在《氣象學》中記載了潮汐現象；古希臘皮西亞斯記錄了大潮與小潮，發現了潮汐主要起因于月球；公元前二世紀，巴比倫的賽留卡斯在波斯灣對潮汐進行觀察，并與地中海(幾乎無潮汐)進行了比較，還發現波斯灣日潮不相等現象。公元前一世紀，古希臘波西東尼斯在加的斯觀察潮汐，發現潮差受月球相位的影響。 公元一世紀，中國的王充明確地指出潮汐同月相的相關性；公元八世紀，中國的竇叔蒙在《海濤志》中，不僅指出了潮汐和月相的相關性，而且論述了海洋潮汐變化逐日、逐月、逐年的周期性，建立了現知世界上最早根據月球位置推算出每月和每天高、低潮的圖解表；公元11世紀，中國的燕肅在《海潮論》中分析了潮汐與太陽和月球的關系，潮汐的月變化以及形成錢塘江涌潮的地理因素等。 海洋生物知識隨著航海也積累起來，如公元前300多年，亞里士多德在《動物志》中記載了愛琴海170多種動物；公元前二～前一世紀，中國的《爾雅》除記有海洋動物外，還有海藻的記載。 古代海洋探險的另一大貢獻是證實地球的形狀。公元前五世紀，巴門尼德宣稱地球是圓的。公元前250年左右，厄拉多塞尼計算出地球的圓周長為39690公里，與地球的實際周長十分接近，并畫出了地球的經緯線，提出了繞地球航海一周的想法。 公元二世紀中葉，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，并認為地球東西兩點彼此十分接近，如果向西航行，則可以抵達東端。這一觀念在1300多年后，啟發了哥倫布的向西遠航的設想。 公元九～十四世紀，歐洲經歷了將近600年的黑暗時代，航海探險活動處于低潮，對海洋的認識也處于停滯狀態；而阿拉伯國家和中國廣泛地利用季風遠航到東非、東南亞和印度等地，海洋知識得到了進一步的發展。 十五世紀起，歐洲資本主義的產生和發展，刺激了海洋航海探險活動的開展和高漲，此后直至時七世紀，是人類歷史上的海洋探險時代，史稱“地理大發現”時期。其代表人物有哥倫布、達伽馬、麥哲倫等。在后期的海洋探險中，科學考察的成分逐漸增多。 十六世紀，荷蘭的巴倫支為探尋由北方通向中國和印度的航線，曾在北冰洋地區作了三次航行；十七世紀初，英國哈得孫曾屢次探索經北冰洋通向中國的航路；斯霍特于1616年到達美洲南端的合恩角；荷蘭塔斯曼于1642～1643年環航澳大利亞，到達新西蘭和塔斯馬尼亞。這些航海在擴大、豐富海洋地理知識的同時，也或多或少做了一些有關洋流、風系等的科學考察工作，但直到英國庫克的航海探險，才真正拉開海洋科學考察的序幕。 庫克從1768年開始直至1779年去世，曾四次跨越大洋進行海洋地理考察。在1772～1775年間，他首先完成了環南極航行，探索了南極冰圈的范圍。庫克是繼哥倫布之后在地理學上發現最多的人，南半球的海陸輪廓很大部分都是由他發現的；他還在海上精確地測量經緯度，取得了大量表層水溫、海流、大洋測深及珊瑚礁等科學考察資料。 這一時期，海洋學方面的成果還有1497年，意大利卡博特航行到紐芬蘭，發現拉布拉多寒流；1513年，西班牙阿拉米諾斯發現墨西哥灣流；1595年，荷蘭范·林斯霍特編成最早的航海志，敘述了大西洋的風和海流；1686年，英國哈雷系統地研究了主要風系與主要海流的關系，后又闡述了海洋蒸發現象；1770年，美國富蘭克林制作并出版了墨西哥灣流圖；1799年，德國洪堡德發現了秘魯海流等。 在海洋潮汐研究方面。1687年，英國牛頓用引力定律對潮汐性質作了精辟解釋；1740年，瑞士伯努利提出平衡潮學說；1775年，法國拉普拉斯創立潮汐動力學理論等。 在海洋生物研究方面。1551年，法國貝隆等人解剖了海豚并進行了一系列的研究；1596年，中國的屠本脧撰寫出海洋水產動物志《閩中海錯疏》；1674年，荷蘭列文虎克最先發現海洋原生動物；1685年，英國利斯特出版《貝類學大綱》；1754和1758年，瑞典林奈出版了《植物種志》和《自然系統》，為動、植物分類學奠定了科學基礎。 在海圖方面。有中國的《鄭和航海圖》；哥倫布部下科薩繪制的美洲海圖；1521年出現了與現代海陸分布相近的世界海圖；1569年墨卡托發明正軸等角圓柱投影制圖法，奠定航海制圖基礎；1737年出現了海底等深線圖；1744年陳倫炯在《海國見聞錄》中附有一張中國沿海全圖等。 在海水鹽度和蒸發方面。1670年，英國玻意耳在研究海水中鹽度與密度關系基礎上發表《海水鹽度的觀測和實驗》，開創海洋化學的研究；1772年，法國拉瓦錫首先測定了海水成分，發現水是氫和氧的化合物。 這一時期也先后發明了一些儀器和工具，如自記最低溫度深海水溫計、測深器、采水器和最低最高溫度計等。 海洋學建立和發展時期(19～20世紀50年代) 這個時期，世界性的海洋考察活動日益增多，海洋學領域的研究在深度和廣度上都獲得了較大發展，并獨立發展成為一門學科。這個時期可以分為兩個大的發展階段：“挑戰者”號階段和“流星”號階段。 “挑戰者”號階段通常也稱為“挑戰者”號時代，它包括整個19世紀。在“挑戰者”號之前的十九世紀初到1872年，航�？疾煲巡煌诘谝粋�時期的航海探險，明確以海洋科學考察為主，但往往以個體單學科的考察為主。 1831～1836年，英國科學家、生物進化論者達爾文參加了英國“貝格爾”號環球探險，經歷了大西洋、印度洋和太平洋，歷時五年。這次考察所獲得的資料，由“貝格爾”號船長羅伊和達爾文整理編纂成《貝格爾號航海報告》。 1839～1843年英國的羅斯進行了南極海域探險，在南緯27°16'、西經17°29'海域測得2425英尋(約4438米)的深度，創造了當時深海測深的記錄；同時，羅斯在南極海域的深海生物取樣中，發現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論；羅斯還發現了南磁極。 1842～1847年，美國海軍上尉莫里系統研究了大洋的風和海流，并根據記錄繪制成海圖，出版了《海洋自然地理學》，為人們提供了第一部海洋學經典著作；他還于1854年出版了第一幅北大西洋海盆的水深圖，為鋪設大西洋海底電纜提供了科學依據。 英國海洋生物學創始人福布斯對西歐、南歐、北非等海域的生物進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：認為深度越大，生物越少，550米以下為無生物帶。1836年，愛倫貝格發現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在還在形成。 1860年“斗犬”號在從地中海2200米深處打撈上來的電纜上，發現附有大量珊瑚類生物和軟體動物，打破了海中550米以下是無生物帶的結論；1868年，英國“閃電”號在設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“豪豬”號在愛爾蘭西部、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多的生物，尤其是采到了被認為是白堊紀以后已經絕種的海膽；1872年湯姆孫根據“閃電”和“豪豬”號的考察結果，撰寫了當時權威的海洋學著作《深�！�。 不過影響最大的還是“挑戰者”號的科學考察活動，在英國皇家學會的支持下，湯姆孫率領“挑戰者”號于1872年12月啟航，至1876年5月返航，三年半的時間，共航行12萬多公里。在太平洋、大西洋、印度洋和南極海數百個站位進行了測深、測溫、采水、取樣、拖網等，采集到大量海洋生物標本、底質標本以及海水樣品。這次航海采集到很多深海珍奇動物標本，包括夏威夷群島北方海域5500米以下的動物，測得太平洋馬里亞納海溝的深度數據(8180米)。 “挑戰者”號考察不但開創了海洋綜合調查的時代，而且獲得了十分豐富的海洋資料。幾十位科學家潛心研究了20多年才完成考察報告的編寫，共計50卷，29500多頁，涉及海洋生物、海洋地質、海洋物理、海水化學等多個方面，為海洋學的建立奠定了堅實的基礎。 “挑戰者”號考察激起了各國海洋考察的熱潮，德國“羚羊”號、俄國“勇士”號進行了環球考察，奧地利“極地”號在紅海和地中�？疾�，美國“布萊克”號在加勒比�？疾�，但其中最為著名的是挪威海洋學家南森的北極海探險。 1925～1927年，德國“流星”號考察船對南大西洋進行了歷時兩年零三個月的調查，這是繼英國“挑戰者”號之后的又一次劃時代的科學考察。這次考察以海洋物理學為主，采用了各種電子技術和近代科學方法。 “流星”號首次應用電子回聲測深儀，獲得了七萬個以上的海洋深度數據；首次清晰地揭示了大洋底部起伏不平的輪廓；揭示了海洋環流和大洋熱量、水量平衡的基本概況。出版了16卷考察報告，包括海底、海洋物理、海洋化學、海洋生物、海洋氣象，以及內波觀測等內容。 1929～1935年和1937～1938年，“流星”號還分別在冰島海域和東北大西洋進行了調查，弄清了極峰帶的復雜海況。通過幾個國家反復的同步調查，清楚地繪制出墨西哥灣流的續流。 1947～1948年，瑞典國立海洋研究所所長彼得松率領12名科學家乘坐“信天翁”號考察船進行深海調查。這次調查歷時15個月，航程13萬公里，重點進行了大西洋、太平洋、印度洋赤道無風帶的深海觀測，以補充英國“挑戰者”號調查船無法在無風帶區域進行深海觀測的空白。 “信天翁”號調查觀測了南北緯度20°以內的赤道海流器，可取長23米的巖心，發現深海沉積層中有第四紀氣候變動旋回的記錄；利用地層剖面儀調查了大洋沉積物的厚度；用放射性同位素測出沉積物的生成年代和沉積速率。此外，在濁流、底水化學、海底地殼熱量測定等方面也有所貢獻�！靶盘煳獭碧栒{查，為深海地球物理研究開創了先例。 為了進一步研究深海生物，丹麥“鎧甲蝦”號調查船于1950年10月至1952年9月，周航世界進行海洋調查�？疾礻犜诤５兹訒r，使用了12000米長的鋼絲繩，從大于10000米深的菲律賓海溝的底質中，采集到大量的活體微生物。在這次考察中，還首次采用碳14法測定海洋生物初級生產力，并測量了深海地磁。 1949～1958年，前蘇聯“勇士”號主要在太平洋考察�！坝率俊碧栐诳疾熘羞M行了測深，更正了遠東近海和太平洋水深圖，還發現了一些斷裂帶、海底山脈、海山等。在馬里亞納海溝發現了世界最深的查林杰海淵為11034米；在千島-勘察加海溝發現了深海淵(10382米)；在考察中取得了40米長的海底柱狀樣品，分析研究了長達1000萬年的地質史；發現了深層水在不斷流動，并在1000～3000米的深度上測量到速度高達30厘米/秒的強大層流；弄清了深海水強烈的垂直混合和數公里規模的浮游生物的垂直移動。調查結果表明，在一萬米以深的最深海溝處，也有許多種生物存在。1959年以后，“勇士”號還在印度洋從事考察。 在這個階段從事海洋考察活動的還有美國卡內基號、鸚鵡螺號、貝爾德號、地平線號，挪威莫德號，德國高斯號，丹麥丹納-I和丹納-II號，法國法蘭西人號和帕斯號，英國發現-I、發現-II號、斯科列斯比號、挑戰者-8號，蘇聯西比利亞科夫號和謝多夫號破冰船、羅蒙諾索夫號、鄂畢號等。 現代海洋科學時期(20世紀50年代以來) 二十世紀50年代后期以來，海洋調查研究工作進入了一個全新的歷史時期。1957年國際科學聯合會理事會下屬的海洋研究科學委員會，和1960年聯合國教科文組織的政府間海洋學委員會建立后，積極組織和協調各國的海洋考察，開展各會員國之間及與其他世界組織的學術交流，制訂各海區中長期海洋研究計劃，有力地促進了世界海洋考察、研究的發展。 直到二十世紀60年代初，傳統的海洋調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，各國開始設計建造了專以海洋研究為目的的調查船，為海洋科學研究提供理想的平臺。 為開展對深海的研究，海洋學家們還設計出各種海洋調查潛水器、水下實驗室，使人們有可能下潛到深海親自觀測和取樣，最有代表性的潛水器是美國“阿爾文”號，它曾多次下潛到幾千米深的海底熱泉口進行觀測。 為研究海洋歷史需鉆取海底巖心，在20世紀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米未擾動的連續沉積巖心，從而使海洋調查研究的能力由海面深入到海底和海底以下。同時，研究海洋的手段擴大到太空。在60年代初，利用氣象衛星開始從太空監測海洋。 1978年美國發射專用海洋衛星，所收集到的大量海洋資料，至今仍有價值。這樣在70年代，海洋調查已由過去的單一調查船，擴大到空中飛機、衛星、海面研究船、浮標、水下潛水器、海底實驗室、海底深鉆和取樣的立體觀測系統。 另外，許多新技術，如電子計算機技術、紅外技術、微波技術、聲學技術、激光技術、遙感遙測技術和深潛的海洋觀測儀器，如鹽溫深測量儀、拋棄式溫深計、電磁海流計、聲學海流計、精密回聲測深儀，側掃聲吶、水下攝影機和地球物理調查儀器等，使海洋調查研究的能力取得了長足的進步，從而促進了海洋科學的迅速發展。 |
