世界海洋研究史

人类研究海洋的历史非常悠久，从海洋科学发展的历程看，可以划分为三个历史时期。从史前到18世纪末为海洋学建立以前的时期，是海洋知识逐步获取和累积的时期；从19世纪到20世纪50年代，是海洋学的建立和发展时期；自20世纪50年代末以来，为海洋科学在全世界范围内向深度和广度发展的时期。

海洋知识的累积时期(从史前到18世纪末)

　　海洋学知识的是在海洋生产实践和航海探险中开始累积的。在中国，5000年前就出现了独木舟，3000年前就出现了木帆船。公元前200～公元100年，中国沿海航线已经畅通，并开辟了通过朝鲜半岛到达日本诸岛，绕过中南半岛到达印度和斯里兰卡等航线。据文献记载，公元12世纪初中国人已把指南针应用于航海。

　　距今4000～5000年前，居住在地中海地区的美索不达米亚、埃及和希腊克里特岛的居民，已具有一些海洋知识。公元前2000～前1000年左右，腓尼基人曾利用太阳和行星的位置确定方位，开辟了从直布罗陀海峡远航大西洋的航线，发现了加那利群岛。

　　公元前六世纪，腓尼基人通过红海，进行了环非洲的航行。公元前五世纪，出现了以地中海为中心的地图。公元八世纪到十一世纪之间，挪威人曾越过大西洋，发现了格陵兰和纽芬兰，并在那里从事渔业活动。

　　由于航线的开辟和航海活动的发展，促进了人们对海洋现象的认识，其中突出的是对潮汐现象及其成因的认识。公元前四世纪，古希腊科学家亚里士多德在《气象学》中记载了潮汐现象；古希腊皮西亚斯记录了大潮与小潮，发现了潮汐主要起因于月球；公元前二世纪，巴比伦的赛留卡斯在波斯湾对潮汐进行观察，并与地中海(几乎无潮汐)进行了比较，还发现波斯湾日潮不相等现象。公元前一世纪，古希腊波西东尼斯在加的斯观察潮汐，发现潮差受月球相位的影响。

　　公元一世纪，中国的王充明确地指出潮汐同月相的相关性；公元八世纪，中国的窦叔蒙在《海涛志》中，不仅指出了潮汐和月相的相关性，而且论述了海洋潮汐变化逐日、逐月、逐年的周期性，建立了现知世界上最早根据月球位置推算出每月和每天高、低潮的图解表；公元11世纪，中国的燕肃在《海潮论》中分析了潮汐与太阳和月球的关系，潮汐的月变化以及形成钱塘江涌潮的地理因素等。

　　海洋生物知识随着航海也积累起来，如公元前300多年，亚里士多德在《动物志》中记载了爱琴海170多种动物；公元前二～前一世纪，中国的《尔雅》除记有海洋动物外，还有海藻的记载。

   古代海洋探险的另一大贡献是证实地球的形状。公元前五世纪，巴门尼德宣称地球是圆的。公元前250年左右，厄拉多塞尼计算出地球的圆周长为39690公里，与地球的实际周长十分接近，并画出了地球的经纬线，提出了绕地球航海一周的想法。

　　公元二世纪中叶，托勒密就在地图上绘有海洋，并指出大西洋和印度洋同地中海一样，是闭合的大洋，并认为地球东西两点彼此十分接近，如果向西航行，则可以抵达东端。这一观念在1300多年后，启发了哥伦布的向西远航的设想。

　　公元九～十四世纪，欧洲经历了将近600年的黑暗时代，航海探险活动处于低潮，对海洋的认识也处于停滞状态；而阿拉伯国家和中国广泛地利用季风远航到东非、东南亚和印度等地，海洋知识得到了进一步的发展。

　　十五世纪起，欧洲资本主义的产生和发展，刺激了海洋航海探险活动的开展和高涨，此后直至时七世纪，是人类历史上的海洋探险时代，史称“地理大发现”时期。其代表人物有哥伦布、达伽马、麦哲伦等。在后期的海洋探险中，科学考察的成分逐渐增多。

　　十六世纪，荷兰的巴伦支为探寻由北方通向中国和印度的航线，曾在北冰洋地区作了三次航行；十七世纪初，英国哈得孙曾屡次探索经北冰洋通向中国的航路；斯霍特于1616年到达美洲南端的合恩角；荷兰塔斯曼于1642～1643年环航澳大利亚，到达新西兰和塔斯马尼亚。这些航海在扩大、丰富海洋地理知识的同时，也或多或少做了一些有关洋流、风系等的科学考察工作，但直到英国库克的航海探险，才真正拉开海洋科学考察的序幕。

　　库克从1768年开始直至1779年去世，曾四次跨越大洋进行海洋地理考察。在1772～1775年间，他首先完成了环南极航行，探索了南极冰圈的范围。库克是继哥伦布之后在地理学上发现最多的人，南半球的海陆轮廓很大部分都是由他发现的；他还在海上精确地测量经纬度，取得了大量表层水温、海流、大洋测深及珊瑚礁等科学考察资料。

　　这一时期，海洋学方面的成果还有1497年，意大利卡博特航行到纽芬兰，发现拉布拉多寒流；1513年，西班牙阿拉米诺斯发现墨西哥湾流；1595年，荷兰范·林斯霍特编成最早的航海志，叙述了大西洋的风和海流；1686年，英国哈雷系统地研究了主要风系与主要海流的关系，后又阐述了海洋蒸发现象；1770年，美国富兰克林制作并出版了墨西哥湾流图；1799年，德国洪堡德发现了秘鲁海流等。

　　在海洋潮汐研究方面。1687年，英国牛顿用引力定律对潮汐性质作了精辟解释；1740年，瑞士伯努利提出平衡潮学说；1775年，法国拉普拉斯创立潮汐动力学理论等。

　　在海洋生物研究方面。1551年，法国贝隆等人解剖了海豚并进行了一系列的研究；1596年，中国的屠本睃撰写出海洋水产动物志《闽中海错疏》；1674年，荷兰列文虎克最先发现海洋原生动物；1685年，英国利斯特出版《贝类学大纲》；1754和1758年，瑞典林奈出版了《植物种志》和《自然系统》，为动、植物分类学奠定了科学基础。

　　在海图方面。有中国的《郑和航海图》；哥伦布部下科萨绘制的美洲海图；1521年出现了与现代海陆分布相近的世界海图；1569年墨卡托发明正轴等角圆柱投影制图法，奠定航海制图基础；1737年出现了海底等深线图；1744年陈伦炯在《海国见闻录》中附有一张中国沿海全图等。

　　在海水盐度和蒸发方面。1670年，英国玻意耳在研究海水中盐度与密度关系基础上发表《海水盐度的观测和实验》，开创海洋化学的研究；1772年，法国拉瓦锡首先测定了海水成分，发现水是氢和氧的化合物。

　　这一时期也先后发明了一些仪器和工具，如自记最低温度深海水温计、测深器、采水器和最低最高温度计等。

海洋学建立和发展时期(19～20世纪50年代)

　　这个时期，世界性的海洋考察活动日益增多，海洋学领域的研究在深度和广度上都获得了较大发展，并独立发展成为一门学科。这个时期可以分为两个大的发展阶段：“挑战者”号阶段和“流星”号阶段。

　　“挑战者”号阶段通常也称为“挑战者”号时代，它包括整个19世纪。在“挑战者”号之前的十九世纪初到1872年，航海考察已不同于第一个时期的航海探险，明确以海洋科学考察为主，但往往以个体单学科的考察为主。

　　1831～1836年，英国科学家、生物进化论者达尔文参加了英国“贝格尔”号环球探险，经历了大西洋、印度洋和太平洋，历时五年。这次考察所获得的资料，由“贝格尔”号船长罗伊和达尔文整理编纂成《贝格尔号航海报告》。

　　1839～1843年英国的罗斯进行了南极海域探险，在南纬27°16'、西经17°29'海域测得2425英寻(约4438米)的深度，创造了当时深海测深的记录；同时，罗斯在南极海域的深海生物取样中，发现了与北大西洋相同的海底生物，从而提出大洋的底层水具有相同特性的结论；罗斯还发现了南磁极。

　　1842～1847年，美国海军上尉莫里系统研究了大洋的风和海流，并根据记录绘制成海图，出版了《海洋自然地理学》，为人们提供了第一部海洋学经典著作；他还于1854年出版了第一幅北大西洋海盆的水深图，为铺设大西洋海底电缆提供了科学依据。

　　英国海洋生物学创始人福布斯对西欧、南欧、北非等海域的生物进行了多次考察和研究，第一次提出海洋生物分布的分带概念：认为深度越大，生物越少，550米以下为无生物带。1836年，爱伦贝格发现欧洲大陆的许多岩石中都含有硅藻、海绵和放射虫等海洋生物残骸，认为生物大量沉积海底是形成这些沉积岩的原因，指出这样的沉积物现在还在形成。

　　1860年“斗犬”号在从地中海2200米深处打捞上来的电缆上，发现附有大量珊瑚类生物和软体动物，打破了海中550米以下是无生物带的结论；1868年，英国“闪电”号在设得兰群岛和法罗群岛之间海域1100米深处采集了大量的生物；1869～1870年，英国“豪猪”号在爱尔兰西部、比斯开湾和法罗水道一带1800～44604深处取样16次，每次取样都获得相当多的生物，尤其是采到了被认为是白垩纪以后已经绝种的海胆；1872年汤姆孙根据“闪电”和“豪猪”号的考察结果，撰写了当时权威的海洋学著作《深海》。

　　不过影响最大的还是“挑战者”号的科学考察活动，在英国皇家学会的支持下，汤姆孙率领“挑战者”号于1872年12月启航，至1876年5月返航，三年半的时间，共航行12万多公里。在太平洋、大西洋、印度洋和南极海数百个站位进行了测深、测温、采水、取样、拖网等，采集到大量海洋生物标本、底质标本以及海水样品。这次航海采集到很多深海珍奇动物标本，包括夏威夷群岛北方海域5500米以下的动物，测得太平洋马里亚纳海沟的深度数据(8180米)。

　　“挑战者”号考察不但开创了海洋综合调查的时代，而且获得了十分丰富的海洋资料。几十位科学家潜心研究了20多年才完成考察报告的编写，共计50卷，29500多页，涉及海洋生物、海洋地质、海洋物理、海水化学等多个方面，为海洋学的建立奠定了坚实的基础。

　　“挑战者”号考察激起了各国海洋考察的热潮，德国“羚羊”号、俄国“勇士”号进行了环球考察，奥地利“极地”号在红海和地中海考察，美国“布莱克”号在加勒比海考察，但其中最为著名的是挪威海洋学家南森的北极海探险。

　　1925～1927年，德国“流星”号考察船对南大西洋进行了历时两年零三个月的调查，这是继英国“挑战者”号之后的又一次划时代的科学考察。这次考察以海洋物理学为主，采用了各种电子技术和近代科学方法。

　　“流星”号首次应用电子回声测深仪，获得了七万个以上的海洋深度数据；首次清晰地揭示了大洋底部起伏不平的轮廓；揭示了海洋环流和大洋热量、水量平衡的基本概况。出版了16卷考察报告，包括海底、海洋物理、海洋化学、海洋生物、海洋气象，以及内波观测等内容。

　　1929～1935年和1937～1938年，“流星”号还分别在冰岛海域和东北大西洋进行了调查，弄清了极峰带的复杂海况。通过几个国家反复的同步调查，清楚地绘制出墨西哥湾流的续流。

　　1947～1948年，瑞典国立海洋研究所所长彼得松率领12名科学家乘坐“信天翁”号考察船进行深海调查。这次调查历时15个月，航程13万公里，重点进行了大西洋、太平洋、印度洋赤道无风带的深海观测，以补充英国“挑战者”号调查船无法在无风带区域进行深海观测的空白。

　　“信天翁”号调查观测了南北纬度20°以内的赤道海流器，可取长23米的岩心，发现深海沉积层中有第四纪气候变动旋回的记录；利用地层剖面仪调查了大洋沉积物的厚度；用放射性同位素测出沉积物的生成年代和沉积速率。此外，在浊流、底水化学、海底地壳热量测定等方面也有所贡献。“信天翁”号调查，为深海地球物理研究开创了先例。

　　为了进一步研究深海生物，丹麦“铠甲虾”号调查船于1950年10月至1952年9月，周航世界进行海洋调查。考察队在海底取样时，使用了12000米长的钢丝绳，从大于10000米深的菲律宾海沟的底质中，采集到大量的活体微生物。在这次考察中，还首次采用碳14法测定海洋生物初级生产力，并测量了深海地磁。

　　1949～1958年，前苏联“勇士”号主要在太平洋考察。“勇士”号在考察中进行了测深，更正了远东近海和太平洋水深图，还发现了一些断裂带、海底山脉、海山等。在马里亚纳海沟发现了世界最深的查林杰海渊为11034米；在千岛-勘察加海沟发现了深海渊(10382米)；在考察中取得了40米长的海底柱状样品，分析研究了长达1000万年的地质史；发现了深层水在不断流动，并在1000～3000米的深度上测量到速度高达30厘米/秒的强大层流；弄清了深海水强烈的垂直混合和数公里规模的浮游生物的垂直移动。调查结果表明，在一万米以深的最深海沟处，也有许多种生物存在。1959年以后，“勇士”号还在印度洋从事考察。

　　在这个阶段从事海洋考察活动的还有美国卡内基号、鹦鹉螺号、贝尔德号、地平线号，挪威莫德号，德国高斯号，丹麦丹纳-I和丹纳-II号，法国法兰西人号和帕斯号，英国发现-I、发现-II号、斯科列斯比号、挑战者-8号，苏联西比利亚科夫号和谢多夫号破冰船、罗蒙诺索夫号、鄂毕号等。

 现代海洋科学时期(20世纪50年代以来)

　　二十世纪50年代后期以来，海洋调查研究工作进入了一个全新的历史时期。1957年国际科学联合会理事会下属的海洋研究科学委员会，和1960年联合国教科文组织的政府间海洋学委员会建立后，积极组织和协调各国的海洋考察，开展各会员国之间及与其他世界组织的学术交流，制订各海区中长期海洋研究计划，有力地促进了世界海洋考察、研究的发展。

　　直到二十世纪60年代初，传统的海洋调查船基本是由旧军舰、商船或货船改装成的。但到了60年代中期以后，各国开始设计建造了专以海洋研究为目的的调查船，为海洋科学研究提供理想的平台。

　　为开展对深海的研究，海洋学家们还设计出各种海洋调查潜水器、水下实验室，使人们有可能下潜到深海亲自观测和取样，最有代表性的潜水器是美国“阿尔文”号，它曾多次下潜到几千米深的海底热泉口进行观测。

　　为研究海洋历史需钻取海底岩心，在20世纪20年代只能钻取一米，30年代为5.6米，70年代就可获得200～300米未扰动的连续沉积岩心，从而使海洋调查研究的能力由海面深入到海底和海底以下。同时，研究海洋的手段扩大到太空。在60年代初，利用气象卫星开始从太空监测海洋。

　　1978年美国发射专用海洋卫星，所收集到的大量海洋资料，至今仍有价值。这样在70年代，海洋调查已由过去的单一调查船，扩大到空中飞机、卫星、海面研究船、浮标、水下潜水器、海底实验室、海底深钻和取样的立体观测系统。

　　另外，许多新技术，如电子计算机技术、红外技术、微波技术、声学技术、激光技术、遥感遥测技术和深潜的海洋观测仪器，如盐温深测量仪、抛弃式温深计、电磁海流计、声学海流计、精密回声测深仪，侧扫声呐、水下摄影机和地球物理调查仪器等，使海洋调查研究的能力取得了长足的进步，从而促进了海洋科学的迅速发展。