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，可以劃分為三個歷史時期。從史前到18世紀末為海洋學(xué)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(xué)的建立和發(fā)展時期；自20世紀50年代末以來，為海洋科學(xué)在全世界范圍內(nèi)向深度和廣度發(fā)展的時期。

海洋知識的累積時期(從史前到18世紀末)

　　海洋學(xué)知識的是在海洋生產(chǎn)實踐和航海探險中開始累積的。在中國，5000年前就出現(xiàn)了獨木舟，3000年前就出現(xiàn)了木帆船。公元前200～公元100年，中國沿海航線已經(jīng)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(jù)文獻記載，公元12世紀初中國人已把指南針應(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(fā)現(xiàn)了加那利群島。

　　公元前六世紀，腓尼基人通過紅海，進行了環(huán)非洲的航行。公元前五世紀，出現(xiàn)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(fā)現(xiàn)了格陵蘭和紐芬蘭，并在那里從事漁業(yè)活動。

　　由于航線的開辟和航�；顒拥陌l(fā)展，促進了人們對海洋現(xiàn)象的認識，其中突出的是對潮汐現(xiàn)象及其成因的認識。公元前四世紀，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，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(fā)現(xiàn)波斯灣日潮不相等現(xiàn)象。公元前一世紀，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，中國的王充明確地指出潮汐同月相的相關(guān)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(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，中國的燕肅在《海潮論》中分析了潮汐與太陽和月球的關(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(jīng)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(fā)了哥倫布的向西遠航的設(shè)想。

　　公元九～十四世紀，歐洲經(jīng)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(tài)；而阿拉伯國家和中國廣泛地利用季風(fēng)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(fā)展。

　　十五世紀起，歐洲資本主義的產(chǎn)生和發(fā)展，刺激了海洋航海探險活動的開展和高漲，此后直至?xí)r七世紀，是人類歷史上的海洋探險時代，史稱“地理大發(fā)現(xiàn)”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(xué)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(qū)作了三次航行；十七世紀初，英國哈得孫曾屢次探索經(jīng)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(huán)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(guān)洋流、風(fēng)系等的科學(xué)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(xué)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(huán)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(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量經(jīng)緯度，取得了大量表層水溫、海流、大洋測深及珊瑚礁等科學(xué)考察資料。

　　這一時期，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，美國富蘭克林制作并出版了墨西哥灣流圖；1799年，德國洪堡德發(fā)現(xiàn)了秘魯海流等。

　　在海洋潮汐研究方面。1687年，英國牛頓用引力定律對潮汐性質(zhì)作了精辟解釋；1740年，瑞士伯努利提出平衡潮學(xué)說；1775年，法國拉普拉斯創(chuàng)立潮汐動力學(xué)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(chǎn)動物志《閩中海錯疏》；1674年，荷蘭列文虎克最先發(fā)現(xiàn)海洋原生動物；1685年，英國利斯特出版《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、植物分類學(xué)奠定了科學(xué)基礎(chǔ)。

　　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(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《海國見聞錄》中附有一張中國沿海全圖等。

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

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

海洋學(xué)建立和發(fā)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(xué)領(lǐng)域的研究在深度和廣度上都獲得了較大發(fā)展，并獨立發(fā)展成為一門學(xué)科。這個時期可以分為兩個大的發(fā)展階段：“挑戰(zhàn)者”號階段和“流星”號階段。

　　“挑戰(zhàn)者”號階段通常也稱為“挑戰(zhàn)者”號時代，它包括整個19世紀。在“挑戰(zhàn)者”號之前的十九世紀初到1872年，航海考察已不同于第一個時期的航海探險，明確以海洋科學(xué)考察為主，但往往以個體單學(xué)科的考察為主。

　　1831～1836年，英國科學(xué)家、生物進化論者達爾文參加了英國“貝格爾”號環(huán)球探險，經(jīng)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(jīng)17°29'海域測得2425英尋(約4438米)的深度，創(chuàng)造了當(dāng)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(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)。

　　英國海洋生物學(xué)創(chuàng)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(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”號在從地中海2200米深處打撈上來的電纜上，發(fā)現(xiàn)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(jié)論；1868年，英國“閃電”號在設(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“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(dāng)多的生物，尤其是采到了被認為是白堊紀以后已經(jīng)絕種的海膽；1872年湯姆孫根據(jù)“閃電”和“豪豬”號的考察結(jié)果，撰寫了當(dāng)時權(quán)威的海洋學(xué)著作《深�！�。

　　不過影響最大的還是“挑戰(zhàn)者”號的科學(xué)考察活動，在英國皇家學(xué)會的支持下，湯姆孫率領(lǐng)“挑戰(zhàn)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(shù)百個站位進行了測深、測溫、采水、取樣、拖網(wǎng)等，采集到大量海洋生物標本、底質(zhì)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(shù)據(jù)(8180米)。

　　“挑戰(zhàn)者”號考察不但開創(chuàng)了海洋綜合調(diào)查的時代，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多年才完成考察報告的編寫，共計50卷，29500多頁，涉及海洋生物、海洋地質(zhì)、海洋物理、海水化學(xué)等多個方面，為海洋學(xué)的建立奠定了堅實的基礎(chǔ)。

　　“挑戰(zhàn)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(huán)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。

　　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(diào)查，這是繼英國“挑戰(zhàn)者”號之后的又一次劃時代的科學(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”號首次應(yīng)用電子回聲測深儀，獲得了七萬個以上的海洋深度數(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)波觀測等內(nèi)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(diào)查，弄清了極峰帶的復(fù)雜海況。通過幾個國家反復(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，瑞典國立海洋研究所所長彼得松率領(lǐng)12名科學(xué)家乘坐“信天翁”號考察船進行深海調(diào)查。這次調(diào)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(fēng)帶的深海觀測，以補充英國“挑戰(zhàn)者”號調(diào)查船無法在無風(fēng)帶區(qū)域進行深海觀測的空白。

　　“信天翁”號調(diào)查觀測了南北緯度20°以內(nèi)的赤道海流器，可取長23米的巖心，發(fā)現(xiàn)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(diào)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(xué)、海底地殼熱量測定等方面也有所貢獻�！靶盘煳獭碧栒{(diào)查，為深海地球物理研究開創(chuàng)了先例。

　　為了進一步研究深海生物，丹麥“鎧甲蝦”號調(diào)查船于1950年10月至1952年9月，周航世界進行海洋調(diào)查。考察隊在海底取樣時，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(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法測定海洋生物初級生產(chǎn)力，并測量了深海地磁。

　　1949～1958年，前蘇聯(lián)“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(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米長的海底柱狀樣品，分析研究了長達1000萬年的地質(zhì)史；發(fā)現(xiàn)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(shù)公里規(guī)模的浮游生物的垂直移動。調(diào)查結(jié)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(nèi)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(fā)現(xiàn)-I、發(fā)現(xiàn)-II號、斯科列斯比號、挑戰(zhàn)者-8號，蘇聯(lián)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(xiàn)代海洋科學(xué)時期(20世紀50年代以來)

　　二十世紀50年代后期以來，海洋調(diào)查研究工作進入了一個全新的歷史時期。1957年國際科學(xué)聯(lián)合會理事會下屬的海洋研究科學(xué)委員會，和1960年聯(lián)合國教科文組織的政府間海洋學(xué)委員會建立后，積極組織和協(xié)調(diào)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(xué)術(shù)交流，制訂各海區(qū)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(fā)展。

　　直到二十世紀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，各國開始設(shè)計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。

　　為開展對深海的研究，海洋學(xué)家們還設(shè)計出各種海洋調(diào)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(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，研究海洋的手段擴大到太空。在60年代初，利用氣象衛(wèi)星開始從太空監(jiān)測海洋。

　　1978年美國發(fā)射專用海洋衛(wèi)星，所收集到的大量海洋資料，至今仍有價值。這樣在70年代，海洋調(diào)查已由過去的單一調(diào)查船，擴大到空中飛機、衛(wèi)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(tǒng)。

　　另外，許多新技術(shù)，如電子計算機技術(shù)、紅外技術(shù)、微波技術(shù)、聲學(xué)技術(shù)、激光技術(shù)、遙感遙測技術(shù)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(xué)海流計、精密回聲測深儀，側(cè)掃聲吶、水下攝影機和地球物理調(diào)查儀器等，使海洋調(diào)查研究的能力取得了長足的進步，從而促進了海洋科學(xué)的迅速發(fā)展。