1. 海洋運動的尺度

在太陽系的行星中,，地球處于“得天獨厚”的位置,。地球的大小和質(zhì)量,、地球與太陽的距離、地球的繞日運行軌道以及自轉(zhuǎn)周期等因素相互的作用和良好配合,，使得地球表面大部分區(qū)域的平均溫度適中(約15℃),，以致它的表面同時存在著三種狀態(tài)(液態(tài)、固態(tài)和氣態(tài))的水,，且絕大部分是以液態(tài)海水的形式形成一個全球規(guī)模的含鹽水體——世界大洋,。因此，我們的地球又稱為“水的行星”,。

全球海洋總面積約3.6億平方公里,，約占地表總面積的71%。全球海洋的平均深度約3800米,，最大深度11034米,。全球海洋的容積約為13.7億立方公里，占地球總水量的97%以上,。如果地球的地殼是一個平坦光滑的球面,，那么就會是一個表面被2600多米深的海水所覆蓋的“水球”。

世界海洋每年約有50.5萬立方公里的海水在太陽輻射作用下被蒸發(fā),，向大氣供應(yīng)87.5%的水汽,。從海洋或陸地蒸發(fā)的水汽上升凝結(jié)后，又作為雨或雪降落在海洋和陸地上,。陸地上每年約有4.7萬立方公里的水在重力的作用下,，或沿地面注入河流，或滲入土壤形成地下水,，最終注入海洋,，從而構(gòu)成了地球上周而復(fù)始的水文循環(huán)。

海水是—種含有多種溶解鹽類的水溶液,。在海水中,，水占96.5%左右，其余則主要是各種各樣的溶解鹽類和礦物,，還有來自大氣中的氧,、二氧化碳和氮等溶解氣體。世界海洋的平均含鹽量約2.5%,，而世界大洋的總鹽量約為4.8億億噸。假若將全球海水里的鹽分全部提煉出來,，均勻地鋪在地球表面上,，便會形成厚約40米的鹽層。

目前在海水中已發(fā)現(xiàn)的化學(xué)元素超出80種。組成海水的化學(xué)元素,，除了構(gòu)成水的氫和氧以外,，絕大部分呈離子狀態(tài)，主要有氯,、鈉,、鎂、硫,、鈣,、鉀、溴,、碳,、鍶、硼,、氟等11種,，它們占海水中全部溶解元素含量的99%；其余的元素含量甚微,，稱為海水微量元素,。

溶解于海水中的氧、二氧化碳等氣體,，以及磷,、氮、硅等營養(yǎng)鹽元素,，對海洋生物的生存極為重要,。海水中的溶解物質(zhì)不僅影響著海水的物理化學(xué)特征，而且也為海洋生物提供了營養(yǎng)物質(zhì)和生態(tài)環(huán)境,。

海洋對于生命具有特別重要的意義,。海水中主要元素的含量和組成，與許多低等動物的體液幾乎一致,，而一些陸地高等動物,，甚至人的血清所含的元素成分也與海水類似。研究證明,，地球上的生命起源于海洋,，而且絕大多數(shù)的動物生活在海洋中。在陸地上,，生物集中棲息在地表上下數(shù)十米的范圍內(nèi),，可是在海洋中，生物棲息范圍可深達(dá)一萬米,。因此,，研究生命起源的學(xué)者把海洋稱作“生命的搖籃”,。

海洋作為地球水圈的重要組成部分，同大氣圈,、巖石圈以及生物圈相互依存,，相互作用，成為控制地球表面的環(huán)境和生命特征的一個基本環(huán)節(jié),。

由于水具有很高的熱容量,，因此世界海洋是大氣中水汽和熱量的重要來源，并參與整個地表物質(zhì)和能量平衡過程,，成為地球上太陽輻射能的一個巨大的儲存器,。在同一緯度上，由于海陸反射率的固有差異,，海面單位面積所吸收的太陽輻射能約比陸地多25～50%,。因此，全球大洋表層海水的年平均溫度要比全球陸地上的平均溫度約高10℃,。

由于太陽輻射能在地球表面上分布的固有差異,，赤道附近的水溫顯著地高于高緯度海區(qū)，因此,，在海洋中導(dǎo)致暖流從赤道流向高緯度,、寒流從高緯度流向赤道的大尺度循環(huán)。從而引起能量重新分布,，使得赤道地區(qū)和兩極的氣候不致過分懸殊,。

海面蒸發(fā)產(chǎn)生的大量水汽，可被大氣環(huán)流及其他局部空氣運動攜帶至數(shù)千公里以外,，重新凝結(jié)成雨雪降落到所有大陸的表面,，成為地球表面淡水的源泉。由此可見,，海洋對全球天氣和氣候的形成,，以至地球表面形態(tài)的塑造都有深遠(yuǎn)的影響。

海洋中的動物約16～20萬種,，植物一萬多種,。海洋中的生物，如同整個生物圈中的生物一樣,，絕大多數(shù)直接地或間接地依賴于光合作用而生存,。海洋生物由海洋光合植物、食植性動物和食肉性動物逐級依賴和制約,，組成了海洋食物鏈,。

海洋作為一個物理系統(tǒng)，其中發(fā)生著各種不同類型和不同深度的海水運動和過程,，對于海洋中的生物,、化學(xué)和地質(zhì)過程有著顯著的影響,。海水運動按其成因，大致分為：海水密度變化產(chǎn)生的“熱鹽”運動,，如海面蒸發(fā)、冷卻和結(jié)冰,，以及海水混合等,；海面風(fēng)應(yīng)力驅(qū)動形成的風(fēng)生運動，如風(fēng)海流和風(fēng)生環(huán)流等,；天體引力作用產(chǎn)生的潮汐運動,；海水運動速度切變產(chǎn)生的湍流運動；各種擾動產(chǎn)生的波動,，如風(fēng)浪,、慣性波和行星波等。

海洋是生物的生存環(huán)境,，海水運動等物理過程會導(dǎo)致生物環(huán)境的改變,。因此，不同的流系,、水團(tuán)具有不同的生物區(qū)系和不同的生物群落,。海水運動或波動是海洋中的溶解物質(zhì)、懸浮物和海底沉積物搬運的重要動力因素,，因此,，海洋中化學(xué)元素的分布和海洋沉積，以及海岸地貌的塑造過程都是不能脫離海洋動力環(huán)境的,。反過來,，海水的運動狀況也與特定的地理環(huán)境、化學(xué)環(huán)境有關(guān),。這就是海洋自然環(huán)境的統(tǒng)一性的具體表現(xiàn),。

大洋地殼作為全球地殼的一個結(jié)構(gòu)單元，具有不同于大陸地殼的一系列特點,。陸殼較輕,、較厚，比較古老,；洋殼較重,、較薄(缺失花崗巖層)，相對年輕,。在地殼的均衡作用下,，陸殼質(zhì)輕而浮起，洋殼質(zhì)重而深陷,。地球之所以存在著如此深廣的海洋,，是與洋殼的物質(zhì)組成有關(guān)的,。

由于海水的覆蓋，海底地殼是難以直接觀察的,。近半個世紀(jì)以來,，深海考察發(fā)現(xiàn)了海洋中有深度超過萬米的海溝,，長達(dá)上千公里的斷裂帶以及眾多的海山：而給人印象最深的是存在著一條環(huán)繞全球,、縱貫大洋盆地、延伸達(dá)80000公里的水下山脈體系,。這條水下山脈縱貫大西洋和印度洋的洋盆中部,，所以稱為大洋中脊。在大洋中脊頂部發(fā)育有一條被斷裂帶錯開的縱向的大裂谷,，稱為中央裂谷,。

20世紀(jì)70年代以來，海洋學(xué)者乘坐潛水器考察大洋中脊和裂谷,，發(fā)現(xiàn)從裂谷底噴涌出來的熱泉,。原來，冷海水沿裂隙滲入熾熱的新生洋殼內(nèi)部,，變成熱海水,，熱海水和洋殼玄武巖之間發(fā)生強(qiáng)烈的化學(xué)反應(yīng)。玄武巖中的鐵,、錳,、銅、鋅等被淋濾出來進(jìn)入熱海水,，從而噴出富含金屬的熱泉,。由河流帶入海洋中的鎂、硫酸根,，在上述過程中也大部分被中脊軸部的洋殼所吸收,。據(jù)估計，沿著八萬公里長的大洋中脊只需800～1000萬年,，與世界海洋等量的海水就可以經(jīng)過脊軸洋殼循環(huán)一遍,。這對于海水化學(xué)成分的演化，產(chǎn)生了十分深遠(yuǎn)的影響,。

總之,，海洋中發(fā)生的各種自然過程，在不同程度上同大氣圈,、巖石圈和生物圈都有耦合關(guān)系,，并且同全球構(gòu)造運動以及某些天文因素密切相關(guān)，這些自然過程本身也相互制約,，彼此間通過各種形式的物質(zhì)和能量循環(huán)結(jié)合在一起,，構(gòu)成一個具有全球規(guī)模的,、多層次的海洋自然系統(tǒng)。正是這樣一個系統(tǒng),，決定著海洋中各種過程的存在條件,，制約著它們的發(fā)展方向。

海洋科學(xué)研究的目的,，就在于通過觀察,、實驗、比較,、分析、綜合,、歸納,、該繹以及科學(xué)抽象方法，去揭示這個系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能,，認(rèn)識海洋中各種自然現(xiàn)象和過程的發(fā)展規(guī)律,，并利用這些規(guī)律為人類服務(wù)。

2. 海洋水體運動的三種形式

水循環(huán)分為海陸間循環(huán)（大循環(huán)）以及陸地內(nèi)循環(huán)和海上內(nèi)循環(huán)（小循環(huán)）,。從海洋蒸發(fā)出來的水蒸氣,，被氣流帶到陸地上空，凝結(jié)為雨,、雪,、雹等落到地面，一部分被蒸發(fā)返回大氣,，其余部分成為地面徑流或地下徑流等,，最終回歸海洋。

這種海洋和陸地之間水的往復(fù)運動過程,，稱為水的大循環(huán),。僅在局部地區(qū)(陸地或海洋)進(jìn)行的水循環(huán)稱為水的小循環(huán)。環(huán)境中水的循環(huán)是大,、小循環(huán)交織在一起的,，并在全球范圍內(nèi)和在地球上各個地區(qū)內(nèi)不停地進(jìn)行著。

水循環(huán)是指地球上不同的地方上的水,，通過吸收太陽的能量,，改變狀態(tài)到地球上另外一個地方。例如地面的水分被太陽蒸發(fā)成為空氣中的水蒸氣,。而水在地球的狀態(tài)包括固態(tài),、液態(tài)和氣態(tài)。

而地球中的水多數(shù)存在于大氣層,、地面,、地底,、湖泊、河流及海洋中,。水會通過一些物理作用,，例如：蒸發(fā)、降水,、滲透,、表面的流動和地底流動等，由一個地方移動到另一個地方,。如水由河川流動至海洋,。

水循環(huán)是多環(huán)節(jié)的自然過程，全球性的水循環(huán)涉及蒸發(fā),、大氣水分輸送,、地表水和地下水循環(huán)以及多種形式的水量貯蓄降水、蒸發(fā)和徑流是水循環(huán)過程的三個最主要環(huán)節(jié),，這三者構(gòu)成的水循環(huán)途徑?jīng)Q定著全球的水量平衡,，也決定著一個地區(qū)的水資源總量。

3. 海洋運動的主要動力

鸚鵡螺號所使用的動力來源是電,。電主要依靠的是利用海洋里的化學(xué)能或者溫差等手段進(jìn)行發(fā)電,，并且通過取得海水中的電解質(zhì)納，制成納電池,，供給鸚鵡螺號所使用,。

在小說中，鸚鵡螺被描述為一艘長70米,、寬8米的細(xì)長梭形潛艇,，具有卓越的導(dǎo)航性能，最高時速50海里,。

這是一艘理想的潛艇,，完全由電力驅(qū)動，從海水中提取鈉,，并將鈉與汞混合,，形成一種合金，取代原電池中的鋅,，鋅被轉(zhuǎn)化為電,，儲存在電池中。

食物全是魚,、海藻等,，所以能量和船員的必需品都來自海洋。它根本不需要土地供應(yīng)，可以無限期地在海上航行,。

4. 海洋運動的尺度可以跨7個數(shù)量級

當(dāng)然是海洋生物多了,，只是一部分海洋生物通過進(jìn)化，能適應(yīng)陸地的生活,，而其實絕大多數(shù)生物都繼續(xù)保留在海洋生活的能力,，因而從數(shù)量來說，應(yīng)該說海洋生物數(shù)量不知道是陸地生物的多少倍,，可能要差好多個數(shù)量級

5. 海洋運動形式

海水運動有三種主要形式：波浪,、潮汐和洋流1、波浪 波浪按成因分類,，風(fēng)浪是最常見的一種波浪,，受風(fēng)力作用而產(chǎn)生。

風(fēng)吹拂海面時,，海水會不斷起伏形成波浪,，風(fēng)力風(fēng)速越大，波浪的規(guī)模,、能量越大。

海嘯－－一種特殊性質(zhì)的波浪,，它規(guī)模巨大,，破壞力相當(dāng)強(qiáng)。

它可分為兩類：一類是由海底地震,，深海地震或火山爆發(fā)而引起的地震海嘯,；另一類是由風(fēng)暴而產(chǎn)生的氣象海嘯，也叫風(fēng)暴潮,。掀起形成的滔天巨浪幾十米高,，可以吞沒整個海岸地區(qū)，摧毀建筑,、村鎮(zhèn),，造成重大災(zāi)害。

海嘯能以每小時800km以上速度橫掃海面,。

潮汐－－在海岸邊,，能看到漲潮、落潮,，海面上升,、下降。

潮汐是海水在月球和太陽引力作用下發(fā)生的周期性漲落現(xiàn)象,，漲潮時,，海面上升，落潮時海面下降,。

日,、地月成直線 日月引力疊加,形成大潮（朔,、望）日、地月成直角關(guān)系 日,、月引力分散形成小潮（上弦月,、下弦月） 海水受到引力較分散 一天中海水漲落兩次?一天有兩次漲潮和兩次落潮？

地球每天自轉(zhuǎn)一周,，地球上各個地方在一天里面,，向著月球時，形成漲潮,、落潮,，背著月球時也會形成漲潮落潮（例A、B）,。潮汐的影響,，潮水會淹沒潮間帶，使海底泥沙遷移,。

潮間帶：退潮時露出水面,，漲潮時被潮水淹沒的海岸地帶。

由于航海和海岸 工程建設(shè)比如筑港要利用潮間帶,，因而要掌握潮汐和潮流的特性.潮汐現(xiàn)象還與地形有關(guān)系,。

錢塘江大潮在浙江海岸一帶，能與杭州灣地形有關(guān),，由于杭州灣地形是三角形海灣,，外部開口大，內(nèi)部狹窄,，每當(dāng)潮水涌入三角形海灣中,，潮位堆高，潮差增大,，海水在海灣中疊加暴漲,。

第二個原因是氣象條件：每年夏秋季節(jié)，夏季風(fēng)（東南季風(fēng)）盛行,，在東南季風(fēng)作用下形成的風(fēng)浪,，加劇了潮勢。

第三個原因是天文因素：當(dāng)日,、地,、月成一直線時（朔望月），潮差較大,，所以有“八月十八觀潮”之說,。針對杭州灣受潮影響的特點，一方面我們選擇好時機(jī)，可以觀賞錢塘潮壯美景象,；另一方面還要采取防御潮水入侵措施—修筑海堤,。

洋流－－海水常年大規(guī)模的定向流動，例墨西哥灣暖流（具有相對穩(wěn)定的流速流向,，非常大的規(guī)模）時間方向穩(wěn)定,。

在三種形式中，主要研究洋流,，洋流是海水主要的運動形式,，按照洋流形成原因，可以分為三類：

1,、風(fēng)海流 大氣運動和近地面風(fēng)帶,，是海洋水體運動的主要動力。

盛行風(fēng)吹拂海面 ,，推動海洋水隨風(fēng)漂流,，并使上層海水帶動下層海水，形成規(guī)模很大的洋流,，叫做風(fēng)海流,。

2、密度流由于各海域海水的溫度,、鹽度不同,，引起海水密度的差異，導(dǎo)致海水的流動,，叫做密度流。

密度流不只分布在直布羅陀海峽一處,，再比如,，（曼德海峽)紅海與印度洋，紅海與地中海,，波羅的海與北海,，地中海與黑海。

密度流分布規(guī)律：在封閉海區(qū)與開闊海洋之間的海峽,，密度流的分布一般都很明顯,。

3、補(bǔ)償流—海水的連續(xù)性,，補(bǔ)償流失由風(fēng)力和密度差異所形成的洋流,，使海水流出的海區(qū)海水減少，由于海水連續(xù)性要求,，補(bǔ)償流失,，相鄰海區(qū)的海水便會流來補(bǔ)充，這樣形成的洋流叫做補(bǔ)償流。

補(bǔ)償流形成與風(fēng)海流,，密度流緊密聯(lián)系,。可分 垂直補(bǔ)償流主要發(fā)生在沿岸地區(qū),，在海岸附近,，海水受風(fēng)力作用發(fā)生運動，受離岸風(fēng)或迎岸風(fēng)的影響,。

受離岸風(fēng)影響 由于離岸風(fēng)吹送,，表層海水離岸而去，導(dǎo)致鄰近海區(qū)海水流速來補(bǔ)償海水缺失,，下層海水也上升到海面,，來補(bǔ)償流去的海水，形成上升流（低緯信風(fēng)帶大陸兩岸）寒流,。

當(dāng)表層海水遇到海岸或島嶼阻擋時,，海水聚集在水平方向上發(fā)生分流，在垂直方向上產(chǎn)生下降流,。影響：上升流能把底層的營養(yǎng)鹽類物質(zhì)帶到表層,，使浮游生物大量生長，為魚類提供餌料,，因此,，上升流海區(qū)往往形成重要的漁場，比如秘魯漁場得益于秘魯寒流（上升補(bǔ)償流）,。洋流的形成除了受上面這些因素影響外,，還受到陸地形狀和地轉(zhuǎn)偏向力影響，陸地形狀和地轉(zhuǎn)偏向力會迫使洋流在運動過程中,，洋流的流動方向發(fā)生改變,。洋流形成是受多種因素綜合作用的結(jié)果，這使洋流的分布很復(fù)雜,，但也是有一定規(guī)律的,。