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海洋的起源、特征及其分类

2014-09-30 赵忠东等 溪流的海洋人生

【编者按:本文论述了海洋的起源、特征及其分类,另外说明了海洋的定义与分布,共计探讨了海洋的五个方面知识,文章内容详实,描述完整,分析透彻,具有极强的海洋科普价值。本文原标题为《海洋地理知识五题》,发表在《海洋测绘》1999年第1期上,是朋友们了解并认识海洋的基础,值得大家学习、分享与转发推广。赵忠东,男,1971年出生,河北张北人,硕士,1993年毕业于解放军信息工程大学,高级工程师,主要从事海洋军事地理研究与应用。】

文/赵忠东 赵峰 楼锡淳

一、海洋的定义

什么是海洋?一提起海洋,人们便会想起烟波浩淼、湛蓝湛蓝的海水。不错,海水是海洋的主体,但是海水不等于海洋。海水只是海洋的一个要素,而且海水不同于江河湖泊的水体。海水有两个显著的特点:第一,海水是咸的。然而湖水也有咸的,如我国青海湖等干旱地区的内陆湖。为了区别海水和咸水湖的水,科学家们又规定了海水的第二个特点,即世界海洋的海水是广大而连续的。因此,一般词典中给海洋下的定义是:地球表面包围陆地和岛屿的广大而连续的含盐水体。根据这个定义,我国的青海、西亚的死海、中亚的咸海、亚欧交界处的里海,名为海,实际上都不是海。因为它们的水虽然都是咸的,但它们的水体与广大的世界海洋并不连续,而被封闭在大陆中间,只是一些大的咸水湖。

上述定义,严格说来还不严密,因为定义中只提到海洋的主体--海水水体。现代海洋学界为海洋下了一个比较严密的定义:海洋是指作为海洋主体的海水水体,溶解和悬浮于其中的物质,生活于其中的海洋生物,邻近海面上空的大气,围绕海洋周缘的海岸与海底等部分组成的统一体。即海洋由四部分组成:一、海水水体--海洋的主体; 二、海岸--海洋的边缘;三、海底--托起海水的固体层;四、海空--海面以上的大气。可见,海洋是一个包括海水、水下、水上的立体概念,是具有固态、液态、气态三态物质组成的,有无机物和有生命的海洋生物并存的复杂的统一体。

二、海洋的起源

海洋的起源通常从两个方面来探讨,即:一、洋盆是怎样形成的? 二、海水是从哪里来的?

1. 洋盆的形成

洋盆的形成,曾有过多种不同的假说,比较著名的有:地球收缩说、月球分离说、大陆沉降说、板块构造说……,在这些假说中,板块构造说比较可信,它认为地球的岩石圈具有一定的刚性和脆性,是由多个板块组成的。在岩石圈之下是具有塑性的软流层即地幔。软流层由于地球内部的热能而形成许多对流环,并带动着岩石圈板块的移动。地幔物质对流上升的地方,在张力的作用下岩石圈板块发生破裂形成裂谷,地幔物质沿裂谷涌出填充裂谷,再冷却凝固成新的地壳,这就是洋盆的胚胎期,如东非裂谷。随着裂谷向两侧逐渐扩大,形成幼年期的洋盆,如现在的宽度在不断增大的红海和亚丁湾。大洋中脊也是地幔物质上升的地方。洋盆的进一步扩大,进人成年期,如现在的大西洋。此后,洋盆进人衰老期,如由泛大洋缩小而成的太平洋。继续发展则成为洋盆的终了期,如现代的地中海就是辽阔的古地中海的残余部分。两个大陆板块相撞,这种地中海的残余部分的生命就终结,成为洋盆的遗痕,如喜马拉雅山就是由印度板块和亚欧板块相撞挤压而形成的雄伟山脉。如果大洋板块和大陆板块相撞则形成另一种景观,即:海洋板块不断扩张,与相邻大陆板块碰撞,陆块受挤压上拱、隆起形成岛弧,同时,大洋板块的前缘俯冲到大陆板块之下,钻人地幔之中,俯冲地带产生托曳作用而下陷,使岛弧外缘产生深海沟,这就是大洋中的岛弧--海沟系统。按此理论,洋盆有一个从无到有、从小到大,又从大到小、从小到无的生长和消亡过程,即有胚胎期、幼年期、成年期、衰老期、终了期和消亡期的发展过程。

板块构造学说,建立在许多调查、勘测和科学研究的基础之上,不是一种没有根据的假说,并且已被不少地学现象所证实,是目前对洋盆形成比较合理的一种解释。

2. 海水的来源

海水的来源,目前主要有三种观点:

①来源于大气--这种观点认为:地球诞生时,周围有一层很热的大气围绕着。随着地球逐渐冷却,大气中的水汽相继凝成水滴,变成雨水降落到地表,然后流人洋盆中。但是经统计,海水质量比大气质量大280倍,如此多的水汽,大气圈是无法容纳的。而且大气圈本身是在地球冷却收缩过程中往外排气逐渐形成的。

②来自地球内部--这种观点始于对火山喷出物质的研究。火山喷出物中有高温气体、岩浆和大量水汽。据统计,现在每年从陆地和海底火山喷出的水就达6600亿吨。而且在地球历史上曾经有过火山活动的旺盛期。持这种观点的学者还认为:地球内部分离出如此多的海水是完全可能的。因为全球水的体积虽达13.6亿立方公里,但它仅是地球体积的0.125% ,海水质量也只是地球总质量的0.023% 。地球平均半径达6371.1公里,而海水平均深度仅3.8公里,只是地球表面一个不连贯的薄层而已。

这些水又是如何从地球内部分离出来的呢? 他们认为:从太阳系中分化出来的地球的初期是一个接近均质的、结构松散的、没有明显分层的球体,内部有大量的气体和水分。此时,在强大的太阳辐射压的驱赶下,气体就向近处空间飘去,地球表面即使有水,也会蒸发成气态随着气体飘向远离地球的太空。地球内部的水是以结晶水的形式存在于地球内部。在地球温度的变化和重力作用下,均质的地球开始逐渐分化成地核、地幔和地壳。由于地球体积缩小,质量增加,引力增大,地球排放的气体不再飘向空间而聚集在地球外部形成大气圈。同时,岩石中的结晶水也逐渐释放出来,水蒸汽在大气层中凝结成水降到地面,汇至洋盆中成海水。

地球内部释放到大气中的水是淡的,但海水是咸的,这是因为洋盆的基岩中含有可溶解盐类;海底火山喷发物中也有一定数量的可溶性盐类;河流也会给海水带来盐类。而海面蒸发到大气中的水却是淡的。日久天长,海水中的盐类不断增加,其中碳酸盐被海洋生物大量吸收,氯化物却积存下来,形成现在以氯化物为主的、盐度达35‰左右的海水。

③来自宇宙--最近,以美国天文学家弗兰克为首的研究小组,长期研究了人造卫星发回的数千张地球大气紫外辐射图像后发现,在圆盘形状的地球图形上总有一些小黑斑,每个黑斑大约存在2~3分钟,面积约有2000平方公里。他们认为这些斑点是由一些冰块组成的小彗星冲入地球大气层,破裂和融化成水蒸汽造成的。他们还估计,每分钟约有20颗平均直径为10米的冰状小彗星进入大气,每颗释放的水约100吨。地球形成已有4O余亿年,正是由于这些小彗星不断供给水分而形成现在地球表面如此庞大的水体。

还有一些研究也证实了上述观点。如菲茨西蒙斯博士认为由冰构成的彗星具有和地球上的水近似的特点,美国研究人员在海尔-波普彗星上探测到的水中发现,一种称作氖的、氢的同位数的比例与它在海洋水中的比例相同;科学家们认为宇宙之水并不仅仅存在于地球,其他行星同地球一样也存在从太阳系中获得水分的机会。如美国“月球探险者”在1998年就发现月球上有冰;欧洲红外太空观测站的探测器也探测到,在其他星系的深处,以及我们自己所处的银河系,如木星、土星、天王星和海王星的低温大气中都发现了冰。

海水来源的后两种观点都有较充足的理由和依据,究竟哪一种可能性更大,或者两种可能都存在? 还有待科学家们进一步研究。

三、海陆分布

海洋的面积约3.6375亿平方公里,比全球陆地面积(约1.5亿平方公里)的两倍还要大,约占地球表面积的71%。

地球表面海洋和陆地的分布,有以下几个特点:

第一,世界海洋不仅面积广大,而且是互相连通的。各大洋之间都有宽阔的水域或者较狭窄的水道相连,即使是比较封闭的内陆海或陆间海,也都有海峡与其他海或洋相通。世界上陆地却都被海洋环抱着,相互之间比较隔离,除欧亚大陆和非洲大陆有苏伊士地峡、南北美洲之间有巴拿马地峡相连外,其他大陆都是被海洋包围。大陆是被世界海洋包围的“岛屿”,只不过人们把小于格陵兰岛的陆地称为岛,而把大于澳大利亚大陆的陆地都称为洲。

第二,海洋和陆地在地球表面分布很不均匀。全球陆地面积的67%集中在北半球,而世界海洋的57%集中在南半球。海洋面积在北半球约占海陆总面积的61%,在南半球约占81%。北纬60°至70°一带陆地占海陆总面积的71%,而南纬56°至65°之间几乎没有陆地。因而有人把北半球称为陆半球,把南半球称为水半球。当然,陆半球和水半球还有另外一种划分方法,即:以法国维莱纳河口的杜曼岛为中心的半球,包进了欧亚大陆、北美大陆和非洲大陆,称陆半球; 以新西兰东南面的安蒂波多岛为中心的半球,海洋面积占海陆总面积的90.5%,称为水半球。

四、洋和海的区别

洋和海共同组成世界海洋。根据海洋的地理特点,人们把世界海洋划分成洋和海。

洋,又称大洋,地球表面特殊广裹的水域,是海洋的中心主体部分,犹如地球上水域的心腹。各洋区彼此相连,面积广大,约为3.35亿平方公里,占海洋总面积的89%。地球上大洋共有四个,即太平洋、大西洋、印度洋和北冰洋,各大洋之间相互连系且水文交换畅通。洋的深度较大,一般2000~6000米之间;水文要素受陆地影响小,比较稳定,变化小;盐度除北冰洋较低外,其他各大洋平均约为35‰,且变化小;水温一般随纬度的增高而降低,北半球平均水温为19.2℃ ,南半球为16℃;大洋具有独立的风、潮波系统和洋流系统。太平洋、大西洋和印度洋以赤道为界,南北各有一个环流系统,北半球为顺时针方向,南半球为逆时针方向;洋底地貌主要有大洋盆地和大洋中脊两大类型;洋底沉积物多为钙质软泥、硅质软泥和红粘土,并蕴藏有丰富的矿产资源,据估计1 平方公里的洋底就有多金属结核l~5万吨。洋是各大陆之间海运的公共水域,是人类走向海洋最广阔的空间。

海,是各大洋的附属部分,犹如地球上水域的肢体。通常靠近大陆的边缘,并由陆地、岛屿或洋底隆起与大洋分隔开。全球海的面积约0.36亿平方公里,占海洋总面积的11%。海的水文特征受洋的支配,又受陆地的影响,变化较大。海水温度一般有明显的季节变化。盐度取决于注入海中的淡水量和表层海水的蒸发量。在没有淡水流入而蒸发量大的海,盐度较高,如红海的盐度高达42‰,反之,如波罗的海,平均盐度仅7~8‰。海的水色较低,透明度较小,没有独立的潮汐和海流系统。海分边缘海、陆间海和内陆海三类。边缘海的海底地貌以大陆架和大陆坡为主要形态,陆间海和内陆海的海底地貌一般与周围陆地地貌相关。沉积物多为沙、泥沙和生物碎屑等。蕴藏有丰富的矿物、生物、化学和动力等资源。海靠近陆地,与人类生活息息相关。可调节沿海地区的气候,也是沿海国家发展水上交通、开发海洋资源和进行海防建设的重要水域。

五、海的分类

海按形态和与陆地的关系可分为海、海湾和海峡三类。

海,通常一至二面邻近陆地,但不深入陆地,其余面以开阔的水域或若干海峡与其他海或洋相连。但也有个别海不邻近陆地,因其特殊的水文等特征区别于周围水域成独立的海而位于大洋之中,如北大西洋西部的马尾藻海。

海湾,伸入陆地的海域。海湾与海或洋之间有一条或多条海峡、水道相通。海湾多由沿海陆地沉降、海面上升淹没沿海凹地、河谷等形成。不少海湾湾口有岛屿或群岛作屏障,有的海湾在出口的另一端通向另一个海或海湾,如亚丁湾、阿曼湾的出口为阿拉伯海,而其另一端分别经曼德海峡、霍尔木兹海峡通向红海、波斯湾。湾口宽而深的海湾,水文、生物特征与海洋基本相同,其中某些面积大的,如墨西哥湾、比斯开湾、孟加拉湾等,实际上是海。也有一些小的海,如马尔马拉海、亚速海,实际上是湾。海湾伸如陆地,资源丰富,自然条件优越,是人类走向海洋的基地。

海峡,是指两块陆地之间连接两个海洋水域的较峡窄的水道。海峡有天然海峡、人工海峡两种。天然海峡成因有:由海底扩张形成大洋边缘的岛弧,产生岛间、岛与大陆间众多的海峡; 大陆漂移,板块相对运动,形成裂谷及裂谷的扩张,形成海峡; 地层陷落成为海峡;第四纪冰川重压、磨蚀成海峡;沿岸大陆沉降、海底火山爆发、珊瑚岛礁形成也可形成海峡。人工海峡是指在地峡上开凿沟通两侧海洋的运河。海峡多为交通要道,在经济、军事上都具有重要地位。

海按照性质和所在位置,可分为边缘海、陆间海和内陆海三种。

边缘海,简称“缘海”或“边海”,亦称“陆缘海”。位于大陆边缘,一侧以大陆为界,但不深入大陆;另一侧以半岛、岛屿或群岛与大洋分隔,有海峡或水道与大洋相连,水流交换畅通。如我国东部的黄海、东海等。边缘海水文特征外侧受大洋影响,内侧受大陆影响,变化较大。

陆间海,亦称“地中海”,是处于几个大陆之间的海,有海峡与毗邻洋或海相通,如欧、亚、非三大洲之间的地中海,安的列斯群岛、中美和南美大陆之间的加勒比海。陆间海的面积和深度都较大,其海盆不仅分割着大陆上部,且分隔着大陆的基部。有人将内陆海和陆间海统称为地中海,或将内陆海称为小地中海,而把陆间海称为大地中海。

内陆海,亦称“内海”,是深入大陆内部的海。四周被大陆或岛屿、群岛所包围,有较狭窄的水道或海峡与大洋或边缘海相通。如我国的渤海、欧洲的波罗地海、亚欧之间的黑海等。内陆海面积较小,海水较浅。其水文特征受周围大陆影响比较显著。

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