海洋學
海洋學
海洋科學徠是研究海洋的自然現象、性質及其變化規律，以及與開發利用海洋有關的知識體系。它的研究對象是佔地球表面71%的海洋，包括海水、溶解和懸浮於海水中的物質、海洋中的生物、海底沉積和海底岩石圈，以及海面上的大氣邊界層和河口海岸帶等。海洋科學的研究領域十分廣泛，其主要內容包括對海洋的物理、化學、生物和地質過程的基礎研究，海洋資源開發利用，以及海上軍事活動等的應用研究。
海洋科學研究和科學理論呈現出日益增強的整體化趨勢。隨著海洋科學的發展，揭示的海洋現象越來越多，因此學科的劃分也就越來越細，研究領域也越來越廣。近幾十年來對海洋現象和過程的深入研究發現，各分支學科之間是彼此依存、相互交叉、相互滲透的，每一分支學科只有在整個海洋科學體系的相互聯繫中才能得到重大發展。
現代海洋科學的研究體系，大體可以分為基礎性學科研究和應用性技術研究兩部分。基礎性學科是直接以海洋的自然現象和過程為研究對象，探索其發展規律。應用性技術學科則是研究如何運用這些自然規律為人類服務。
海洋中發生的自然過程，按照內秉屬性，大體上可分為物理過程、化學過程、地質過程和生物過程四類，每一類又是由許多個別過程所組成的系統。對這四類過程的研究，相應地形成了海洋科學中相對獨立的四個基礎分支學科：海洋物理學、海洋化學、海洋地質學和海洋生物學。
海洋物理學是以物理學的理論、技術和方法研究發生於海洋中的各種物理現象及其變化規律的學科。主要包括物理海洋學、海洋氣象學、海洋聲學、海洋光學、海洋電磁學、河口海岸帶動力學等。
物理海洋學主要研究海水的各類運動(如海流、潮汐、波浪、行星波、湍流和海水層的微結構等)，海洋同大氣圈和岩石圈的相互作用規律，海洋中聲、光、電的現象和過程，以及有關海洋觀測的各種物理學方法。
海洋化學是研究海洋各部分的化學組成、物質分佈，化學性質和化學過程的學科。研究的內容主要是海洋水層和海底沉積以及誨洋一大氣邊界層中的化學組成、物質的分佈和轉化，以及海洋水體。海洋生物體和海底沉積層中的化學資源開發利用中的化學問題等。海洋化學包括化學海洋學和海洋資源化學等分支。
海洋地質學是研究地球被誨水淹沒部分的特徵和變化規律的學科。主要研究內容為：海岸和海底地形，海洋沉積的組成和形成過程，大洋地層學、洋底岩石的岩性、礦物和地球化學，海底地殼構造和大洋地質歷史，海底的熱流、重力異常、磁異常和地震波傳播速度等地球物理特性。海洋地質學當前研究的重大課題是海底礦產資源的分佈和成礦規律，大陸邊緣(包括島弧——海溝系)和大洋中脊為主的板塊構造，以及古海洋學等。
海洋生物學是研究海洋中一切生命現象和過程及其規律的學科，主要研究海洋中生命的起源和演化，海洋生物的分類和分佈、形態和生活史、生長和發育、生理和生化、遺傳，特別是生態的研究，以闡明海洋生物的習性和特點與海洋環境之間的關係，揭示海洋中發生的各種生物學現象及其規律，為開發、利用和發展海洋生物資源服務。海洋生物學包括生物海洋學、海洋生態學等分支學科。
如同自然科學中的其他學科一樣，海洋科學的各個基礎分支學科不僅互相聯繫，互相依存，而且互相滲透，不斷萌生出許多新的分支學科，如海洋地球化學、海洋生物化學、海洋生物地理學、古海洋學等。
另一方面，海洋科學的研究，特別是在早期，具有明顯的自然地理學方向，著重於從自然地理的地帶性和區域性的角度研究海洋現象的區域組合和相互聯繫，以揭示區域特點、區域環境質量、區域差異和關係，形成了區域海洋學。
由於現代科學技術發展很快，海洋資源開發技術與日俱新，因此需要專門研究如何把基礎理論研究成果應用到實踐中去，解決生產技術問題。這樣，在海洋科學研究中就逐漸分化出一系列技術性很強的應用學科和專業技術研究領域。
如海洋工程，它始於為海岸帶開發服務的海岸工程。到了20世紀後半期，世界人口和經濟迅速增長，人類對蛋白質和能源的需求量也急劇增加，因此海洋工程又增加了深海採礦、經濟生物的增養殖、海水淡化和綜合利用、海洋能的開發利用、海洋水下工程、海洋空間開發等內容。
海洋科學研究成果的應用，由於服務對象不同，還相應地形成一些相對獨立的應用性學科，如海洋水文氣象預報、航海海洋學、漁場海洋學、軍事海洋學等。
但是，如同其他自然科學研究一樣，任何學科分類和體系都不是最終的封閉系統，隨著對海洋研究的深化和擴展，海洋科學的學科分類和體系將不斷地有所更新和發展。
海和洋的區分
廣闊的海洋，從蔚藍到碧綠，美麗而又壯觀。海洋，海洋。人們總是這樣說，但好多人卻不知道，海和洋不完全是一回事，它們彼此之間是不相同的。那麼，它們有什麼不同，又有什麼關係呢？
洋，是海洋的中心部分，是海洋的主體。世界大洋的總面積，約佔海洋麵積的89%。大洋的水深，一般在3000米以上，最深處可達1萬多米。大洋離陸地遙遠，不受陸地的影響。它的水溫和鹽度的變化不大。每個大洋都有自己獨特的洋流和潮汐系統。大洋的水色蔚藍，透明度很大，水中的雜質很少。世界共有4個，即太平洋、印度洋、大西洋、北冰洋。
海，在洋的邊緣，是大洋的附屬部分。海的面積約佔海洋的11%，海的水深比較淺，平均深度從幾米到二三千米。海臨近大陸，受大陸、河流、氣候和季節的影響，海水的溫度、鹽度、顏色和透明度，都受陸地影響，有明顯的變化。夏季，海水變暖，冬季水溫降低；有的海域，海水還要結冰。在大河入海的地方，或多雨的季節，海水會變淡。由於受陸地影響，河流夾帶著泥沙入海，近岸海水混濁不清，海水的透明度差。海沒有自己獨立的潮汐與海流。海可以分為邊緣海、內陸海和地中海。邊緣海既是海洋的邊緣，又是臨近大陸前沿；這類海與大洋聯繫廣泛，一般由一群海島把它與大洋分開。我國的東海、南海就是太平洋的邊緣海。內陸海，即位於大陸內部的海，如歐洲的波羅的海等。地中海是幾個大陸之間的海，水深一般比內陸海深些。世界主要的海接近50個。太平洋最多，大西洋次之，印度洋和北冰洋差不多。
海洋的形成
海洋是怎樣形成的？海水是從哪裡來的？
對這個問題目前科學還不能作出最後的答案，這是因為，它們與另一個具有普遍性的、同樣未徹底解決的太陽系起源問題相聯繫著。
現在的研究證明，大約在50億年前，從太陽星雲中分離出一些大大小小的星雲團塊。它們一邊繞太陽旋轉，一邊自轉。在運動過程中，互相碰撞，有些團塊彼此結合，由小變大，逐漸成為原始的地球。星雲團塊碰撞過程中，在引力作用下急劇收縮，加之內部放射性元素蛻變，使原始地球不斷受到加熱增溫；當內部溫度達到足夠高時，地內的物質包括鐵、鎳等開始熔解。在重力作用下，重的下沉並趨向地心集中，形成地核；輕者上浮，形成地殼和地幔。在高溫下，內部的水分汽化與氣體一起衝出來，飛升入空中。但是由於地心的引力，它們不會跑掉，只在地球周圍，成為氣水合一的圈層。
位於地表的一層地殼，在冷卻凝結過程中，不斷地受到地球內部劇烈運動的衝擊和擠壓，因而變得褶皺不平，有時還會被擠破，形成地震與火山爆發，噴出岩漿與熱氣。開始，這種情況發生頻繁，後來漸漸變少，慢慢穩定下來。這種輕重物質分化，產生大動蕩、大改組的過程，大概是在45億年前完成了。
地殼經過冷卻定形之後，地球就像個久放而風乾了的蘋果，表面皺紋密布，凹凸不平。高山、平原、河床、海盆，各種地形一應俱全了。
在很長的一個時期內，天空中水氣與大氣共存於一體；濃雲密布。天昏地暗，隨著地殼逐漸冷卻，大氣的溫度也慢慢地降低，水氣以塵埃與火山灰為凝結核，變成水滴，越積越多。由於冷卻不均，空氣對流劇烈，形成雷電狂風，暴雨濁流，雨越下越大，一直下了很久很久。滔滔的洪水，通過千川萬壑，彙集成巨大的水體，這就是原始的海洋。
原始的海洋，海水不是鹹的，而是帶酸性、又是缺氧的。水分不斷蒸發，反覆地形雲致雨，重又落回地面，把陸地和海底岩石中的鹽分溶解，不斷地彙集於海水中。經過億萬年的積累融合，才變成了大體勻的鹹水。同時，由於大氣中當時沒有氧氣，也沒有臭氧層，紫外線可以直達地面，靠海水的保護，生物首先在海洋里誕生。大約在38億年前，即在海洋里產生了有機物，先有低等的單細胞生物。在6億年前的古生代，有了海藻類，在陽光下進行光合作用，產生了氧氣，慢慢積累的結果，形成了臭氧層。此時，生物才開始登上陸地。
總之，經過水量和鹽分的逐漸增加，及地質歷史上的滄桑巨變，原始海洋逐漸演變成今天的海洋。
中國科學院海洋研究所（青島）
中國科學院南海海洋研究所（廣州）
中國科學院煙台海岸帶研究所（煙台）
國家海洋局第一海洋研究所（青島）
國家海洋局第二海洋研究所（杭州）
國家海洋局第三海洋研究所(單位網址鏈接 廈門)
中國水產科學院黃海水產研究所（青島）
中國水產科學院東海水產研究所（上海）
中國水產科學院南海水產研究所（廣州）
青島海洋地質研究所
中國海洋大學（青島）
廈門大學海洋與地球學院
同濟大學海洋與地球科學學院
南京大學地理與海洋科學學院
浙江大學海洋科學與工程學系
北京大學大氣與海洋科學系（籌）
中國地質大學（武漢）資源學院
華東師範大學河口海岸科學研究院
河海大學港口海岸與近海工程學院
大連理工大學海洋工程研究所
徠國家海洋局天津海水淡化與綜合利用研究所
國家海洋局海洋發展戰略研究所（北京）
中國科學院聲學研究所（北京）
山東省科學院海洋儀器儀錶研究所（青島）
中國極地研究中心
國家海洋技術中心（天津）
國家衛星海洋應用中心（北京）
國家海洋環境預報中心（北京）
國家海洋信息中心（天津）
國家海洋環境監測中心（大連）
國家海洋局北海分局（青島）
國家海洋局東海分局（上海）
國家海洋局南海分局（廣州）
及各漁業局下屬水產研究機構、海洋環境預報和海洋環境監測站
人類認識海洋的歷史，是在沿海地區和海上從事生產活動開始的。古代人類已具有關於海洋的一些地理知識。但直到19世紀70年代，英國皇家學會組織的“挑戰者”號完成首次環球海洋科學考察之後，海洋學才開始逐漸形成為一門獨立的學科。20世紀50～60年代以後，海洋學獲得大發展，形成為一門綜合性很強的海洋科學。
從古代到18世紀末是海洋知識的積累時期，也是海洋學萌芽時期。
在科學不發達的古代，人們對海洋自然現象的認識和探索，主要依靠很不充分的觀察和簡單的邏輯推理。雖然當時只限於直觀地、籠統地把握海洋的一些性質，但也提出了不少精彩的見解。例如，公元前7～前6世紀古希臘的泰勒斯認為，水是萬物的本源，而大地則浮在浩瀚無際的海洋之中。公元前11～前6世紀中國的《詩經》中，已有江河“朝宗於海”的記載。公元前四世紀，古希臘思想家中知識最淵博的亞里士多德在《動物志》中，已描述和記載170多種愛琴海的動物。公元一世紀，中國東漢王充曾科學地指出了潮汐運動和月亮運行的對應關係。
從15世紀到18世紀末，自然科學和航海事業的發展，促進了海洋知識的積累。這時的海洋知識以遠航探險等活動所記述的全球海陸分佈和海洋自然地理概況為主。1405～1433年中國明朝鄭和率領船隊七次橫渡印度洋；1492～1504年義大利航海家哥倫布4次橫渡大西洋，併到達美洲；1519～1522年葡萄牙航海家麥哲倫等完成了人類歷史上第一次環球航行；1768～1779年英國庫克在海洋探險中最早進行科學考察，取得了第一批關於大洋表層水溫、海流和誨深以及珊瑚礁等資料。
這些活動和成果，不僅使人們弄清了地球的形狀和海陸分佈的大體形勢，而且直接推動了近代自然科學的發展，為海洋學各個主要分支學科的形成奠定了基礎。如1670年英國玻意耳研究海水含鹽量和海水密度的變化關係，開創了海洋化學研究；1674年荷蘭列文虎克在荷蘭海域最先發現原生動物；1687年，英國牛頓用引力定律解釋潮汐，奠定了潮汐研究的科學基礎；1740年瑞士科學家貝努利提出潮汐靜力學理論；1772年法國拉瓦錫首先測定海水成分；1775年法國拉普拉斯首創大洋潮汐動力學理論，等等。
19世紀初到20世紀中，機器大工業的產生和發展，有力地促進了海洋學的建立和發展。
英國科學家、生物進化論的創始人達爾文在1831～1836年隨“貝格爾”號環球航行，對海洋生物、珊瑚礁進行了大量研究，於1842年出版《珊瑚礁的構造和分佈》，提出了珊瑚礁成因的沉降說；於1859年出版《物種起源》，建立了生物進化理論。
英國生物學家福布斯在19世紀40、50年代提出了海洋生物分佈分帶的概念，出版了第一幅海產生物分布圖和海洋生態學的經典著作《歐洲海的自然史》。美國學者莫里為海洋學的建立作出了更為顯著的貢獻，其1855年出版的《海洋自然地理學》被譽為近代海洋學的第一本經典著作。
1872～1876年，英國“挑戰者”號考察被認為是現代海洋學研究的真正開始。“挑戰者”號在12萬多公里航程中，作了多學科綜合性的海洋觀測，在海洋氣象、海流、水溫、海水化學成分、海洋生物和海底沉積物等方面取得大量成果，使海洋學從傳統的自然地理學領域中分化出來，逐漸形成獨立的學科。
1925～1927年，德國“流星”號在南大西洋的科學考察，第一次採用電子回聲測深法，測得七萬多個海洋深度數據等資料，揭示了大洋底部並不是平坦的，它像陸地地貌一樣變化多端。同時，海洋物理學、海洋化學、海洋地質學和海洋生物學等各基礎分支學科的研究也取得顯著進展，發現和證實了一些海洋自然規律。
1957年，海洋研究科學委員會（SCOR）和1960年政府間海洋學委員會（IOC）的成立，促進了海洋科學的迅速發展。美國的深潛器“的里雅斯特2”號1960年曾深潛到10919米的海洋深處，美國核潛艇“鸚鵡螺”號1950年從冰下穿越北極，表明海洋的任何部分都能為人類所征服。但是，1963年美國潛艇“脫粒機”號和1960年“蠍子”號失事，全體乘員喪生，又從反面證明海洋環境仍然是難以掌握的。事實上，從技術的角度來說，人類要在深海海底上行走比在月球上漫步還要困難。
現代海洋學對於具體的海洋自然現象或特定海區的研究，普遍地從傳統的靜態定性描述和簡單的因果分析向著動態定量分析發展，重視基礎理論、現場實驗和功能模擬研究。
海洋科學各分支學科之間、海洋科學和相鄰基礎科學之間的相互結合、相互滲透，並逐步形成了一系列跨學科的有高度綜合性的研究課題。例如，海洋-大氣相互作用和長期氣候預報、海洋生態系統、海洋中的物質循環和轉化、洋底構造以及有關海洋與地球的起源，海洋生命起源這樣一些根本問題。
深海鑽探和海洋地球物理探測技術的發展，使海洋科學（特別是海洋地質學）以及地球科學的研究方法和理論出現新的突破。例如，被譽為20世紀地球科學最重大成就之一的板塊構造理論，主要就是通過對海洋地質和地球物理探測成果的研究建立起來的。
20世紀60年代以來海洋科學中所有的重大進展都同新的觀測儀器、研究手段和方法的研製成功，以及廣泛而密切的國際合作有關。例如，卓有成效的海洋觀測，數據傳輸、處理系統的應用，航天遙感、遙測技術和水聲技術的應用，國際地球物理年、國際印度洋考察、黑潮及鄰近水域的合作研究、國際海洋考察十年、全球大氣研究計劃大西洋熱帶實驗、深海鑽探計劃，以及世界（海洋科學）資料中心的建立等國際性海洋科學合作研究。
海洋科學具有明顯的區域性特徵，即使是同一區域，海洋、水文、化學要素及生物分佈也是互相各異、多層次性的。因此，很難在實驗室里對各類海洋現象和過程，以及它們之間的相互作用進行精細的實驗，也不能只靠數學分析和數學模擬來進行研究，而是要充分利用科學設備在自然條件下進行觀察研究。
直接的觀察研究，既為實驗室研究和數學研究的模式提供確切的可靠資料，又可以驗證實驗室和數學方法研究結論的可靠性。因此，在自然條件下進行長期的、周密的、系統的海洋考察是海洋科學研究的基本方法。
在海洋科學研究中，海洋觀測儀器和技術設備起著重要的作用，有時甚至是決定性的作用。海水深而廣，具有大密度和流動性，給人們的直接觀測帶來極大困難。從海面向下大約每增加10米，壓力就要增加一個大氣壓，在萬米深處，海水的壓力作用可以把潛水鋼球的直徑壓縮幾個厘米，人類很難在這樣大的深處活動。即使在海洋上層，海水處於不斷的流動和波動狀態，依靠一個點上的觀測資料，也很難說明面上的情況。因此，只有大力發展海洋觀測儀器和技術設備，才能取得所需要的大量海洋資料，以推動海洋科學的發展。
20世紀60年代以來，海洋科學的發展表明，幾乎所有主要的重大進展都和新的觀察實驗儀器、裝備的建造，新的技術的發明和應用，觀察實驗的精度，以及數據處理能力的提高有緊密關係。例如，浮標觀測技術、航天遙感技術和計算技術的應用，促成了關於海洋環流結構、海-氣相互作用、中尺度渦旋、鋒區、上升流、內波和海洋表面現象等理論和數值模型的建立；回聲測深、深海鑽探、放射性同位素和古地磁的年齡測定、海底地震和地熱測量等新技術的興起和發展，對海底擴張說和板塊構造說的建立作出了重要貢獻。
海洋科學的觀察主要是在自然條件下進行的，因而受到自然條件的限制。各種海洋現象和過程，有的“時過境遷”，有的“浩瀚無際”，有的因時間尺度太長，短時間的觀測資料不足以揭示其歷史演變規律。加之其中各種作用相互交叉、隨機起伏，因此在自然條件下的觀察只能獲得關於海況的一些片斷的、局部的信息。即使獲得某一海區近百年的海況和海洋生物種群動態的觀測序列，那也只是整個海洋生態環境和生物種群動態總體中的一個小小的樣本。