海与洋
地球上被称为生物圈的空间约97%由海洋构成。不是巧合，作为地球上生命之源的水，97%也蕴藏在蔚蓝色的大海中。我们通常所说的海洋主要指太平洋、大西洋、印度洋、北冰洋四大洋以及连接洋与陆的海。粗略地说，近陆为海，远陆为洋。它们的水体相互沟通，均称为海水。大洋海水深，面积广阔，形态不受大陆直接影响；海洋水浅，范围局限，形态受陆地轮廓直接影响。海水总体积达13.7亿立方千米，占地球总水量的97%，海水中溶解有近80种元素，陆地上的天然元素在海水中不仅都存在，而且有17种元素是陆地上所稀少的。地球上80%的生物生活栖息于海洋，海产品目前为人类提供2%的食用蛋白质。
神秘的海底世界
来去匆匆的潮汐，大洋中激荡的海流，惊人的海浪都提醒着人们，地球上的海水是永远不会静止下来的。海水做大规模的定向流动称为洋流或海流，它既见于海水表面，也能形成于海水深部；既发生在近海地带，也分布于远海水域。定期到来的信风是引起洋流的主要原因。风对水面的拖曳力及施加于波浪迎风面的压力能使海水缓慢前进。赤道地区温度较高的海水流向高纬度地区，是为暖流；高纬度地区的寒冷海水流向赤道地区是为寒流。两者构成表层海水的循环。深部洋流的循环是受海水密度的控制。如高纬度地区表面海水结冰，所含盐分向下移动，从而提高了下层海水的密度，这种温度低，密度大的海水一面下沉，一面向赤道方向流动，相应地促使低纬度地区的海水上升并向高纬度方向流动，构成大规模海水的深部循环。
潮汐的起因
古希腊的哲学家和科学家们没有涉猎到一个课题就是潮汐（即每天海水的涨落）。在中国和冰岛这样相距万里之遥的不同地方，古代海的观察家们都对这个问题绞尽脑汁。希腊人的观察力很敏锐，但他们凑巧都住在一个几乎没有潮汐的内陆海边。在沿海地区发展起来的文明社会中，人们对每一天海水的涨落司空见惯并受其影响。虽然人们很早就弄清了月亮的位置和月象、潮汐的高度以及每天水位到达最高点的时间之间存在着一定的关系，但直到17世纪艾萨克.牛顿发现万有引力定律时，人们才弄清潮汐是由于月亮和太阳对海洋的引力所产生的结果。
地球和月亮通过万有引力强烈地互相吸引，引力在两个星球相对的一面要大一些。月亮对地球任何点的净引力，是两个球体之间巨大的恒定力的矢量和（大小加方向）。我们认为，这个巨大的恒定引力是由地球所有的质量集中在球心产生的。在地球表面各点所受的力，与该点到月球的距离有关，故各点所受的力有微小差异。这差异即是产生潮汐的力。这种力在固态的地球、海洋和大气中引起了微小的变化（月球亦然），固态地球的变形很弱，除很灵敏的仪器外不易觉察。但是，海水体积的膨胀要明显得多，所以很容易通过潮汐看出来。面对月球的海水所受的纯引力最大，而背离月球的那部分海水受到的纯引力最小。当地球自转时潮汐也环绕着地球移动，因而海潮有一次始终面对月亮，而另一次则恰恰相反。
太阳虽然离地球远得多，但它的质量非常大，因而也会引起潮汐。太阳潮汐的高度不到月亮潮汐高度的一半。两种潮汐是不同步的，太阳潮每24小时（即一个“太阳日”）发生一次。由于月亮绕地球转，地球相对月亮转动的时间比“太阳日”稍长，为24小时50分，在这24小时50分（即一个“月亮日”中），有两次潮汐和两次低潮。
当月亮、地球和太阳在一条直线上时，太阳和月亮的共同引力相互增强，从而引起了很高的潮汐——大潮。这样的高潮每隔两周（即满月和新月时）发生一次。最低的潮叫小潮，发生在上弦月和下弦月之间，这时太阳和月亮相对于地球互为直角。
上面描述的是平衡海潮，即假定地球是均匀的条件下理论计算出来的潮汐。实际潮汐的高度随海洋位置的不同而各异，因为海洋的形态和大小各异，所以潮水的变化方式也相应很复杂。在夏威夷，高潮和低潮之间的高差只有0.5米左右，然而在西雅图，则约为3米，少数地区有异乎寻常的情况，如芳迪湾的海潮，高度可达12米以上；内陆湖泊，如大湖区则根本没有潮汐现象。世界上许多地区的海岸，尤其是那些具有重要商业海运和修建海港价值的海岸，已借助计算精确推算出未来若干年潮汐活动的资料。
沿着浅海岸一带，潮汐运动通过水和海底的摩擦释放出能量。这些能量最终必定来自地球和月亮的转动。摩擦作用损失的能量在一定程度上可减缓地球转动的速率。据计算，白天的平均长度在过100年中已增长了0.001秒。这个数字看来似乎可以忽略不计，但是经过千百万年的地质时代之后，减慢程度就相当可观。虽然地球绕太阳的时间未受影响，但地球的自转速率曾经一度要快得多。月亮绕地球旋转的速度也曾经一度比较快，而且月亮一度更接近地球。这意味着当时的潮汐一般要高得多，一年中的天数也要多一些，而且一天也较短。化石提供的证据强有力地证实了这一设想。珊瑚虫是一种能分泌碳酸钙以及建造碛代珊瑚礁的海栖无脊椎动物。它每天都要分泌薄薄的一层碳酸钙，一般夏天比冬天要厚些，仔细数一数这些化石珊瑚中的碳酸钙层数就可使许多古生物学家相信，在4亿年前，一年大约有400天。有关较强潮汐的证据还不那么完善，但一些研究过去古代潮汐沉积物的地质学家认为他们能够弄清较强潮流（即海洋浅处海水的迅速流动）的影响。
红潮和鱼灾
1957年6月，在阿拉伯海上，前苏联有一艘货船沿着科伦坡一亚丁航线上行驶。突然，人们发觉船头好像撞到什么密集的东西似的。船长立即跑上舰桥去看个究竟，顿时大吃一惊，那蓝艳艳的海水变成了红褐色，中间夹杂着银光闪闪的东西。原来，货船驶进了密密麻麻的死鱼群去了。
在这条4千米长、200千米宽的海面上，到处被死鱼充斥着，简直是个惊人的“巨坟”！据估计，死亡的鱼群有800万吨之多。
1980年5月，我国湛江港湾也出现过大面积的“红潮”现象。碧澄的海水变红变浑，清新的海风变腥变臭，死去的鱼虾漂浮在海上，枯萎的海藻拥塞航道，轮船穿过，溅起的泡沫，几千米不散。
1984年，日本熊野滩一带发生一次红潮，损失达50亿日元。
最近，我国浙江近海面上发现甲藻和夜光藻引起的大面积红潮，受到了各方面的关注。
这种突然出现的海洋生物漂浮海面的事情，原因很多，如海底火山爆发，地震引起海啸，不速之客的洋流出现，海水的盐度和温度突然变化等，其中，破坏最大的要算“红潮”了。
在非洲西部、墨西哥湾、美洲太平洋沿岸等地方不时会出现神秘的“红潮’。几天内，海水呈出现各种颜色：黄色、黄绿色、红色、淡红色或棕色。“红潮”不是潮汐引起的，也不全是红色的。
“红潮”随着海浪汹涌地冲向海岸，把大量海洋生物抛弃在几千米长的海滩上。对于大自然的这种“赐予”，人们伤透脑筋。那散发的臭味，几乎使人窒息；还得花费很多劳力才能把死鱼处理掉。
红色的海水早为人们注意到了。19世纪时，达尔文乘“贝格尔”号环球旅行时，在墨西哥湾曾发现过红潮。本世纪红潮出现过10次以上。
据统计，美国的佛罗里达半岛沿海区，在1916年～1948年的32年间，发生过三次红潮，造成了鱼类大量死亡，而现在几乎年年发生红潮。日本的濑户内海，1955年以前的几十年间，只发生过五次红潮，而在1971年一年内就发生了57次之多。因此，近来红潮已被公认为海洋污染的危险信号。佛罗达半岛沿海因红潮造成鱼类集体死亡。经过科学家研究，终于揭开了真相。原来，海水中生活着无数浮游生物，其中鞭毛虫纲的原生动物占多数，如腰鞭毛虫、夜光虫、鼎形虫等，它们体内含有红色的似脂物，一旦密度变大便会把海水“染”成棕色或红色。
当环境适宜的时候，如大雨使海水盐浓度降低，水温变得有利，没有风的吹刮等，加上工业污水、生活污水大量流入海洋，海水中的磷、氮等营养盐和铁、锰等微量元素及某些有机化合物的大量增加，这些鞭毛虫就繁殖得很快，突然激增。一个细胞经过25次分裂后，能产生出3300万个鞭毛虫，一滴海水中就会孳生到6000个。如果海洋环境发生变化，鞭毛虫大量死亡时，也会把海水“染”红。
当红潮来袭时，鱼儿为什么会大量死亡呢？科学家对此有不同的解说。有的认为，可能是特殊物质——代谢产物的有害影响，向四周散出大量细菌而造成的；有的认为，浮游生物大量繁殖和死后分解时，消耗去许多海水中的溶解氧、使鱼虾、贝类因缺氧窒息死亡；有的认为，腰鞭毛虫会在水中放出一种毒素，使鱼类等麻痹，最后死去。
科学家通过实验表明，红潮是否出现还同水中所含铁、锌、钴等元素的多少关。乎时，海水中鞭毛虫数量较少。但蛤蜊贝等有积存腰鞭毛虫毒素的能力，在体内不断富集，人们吃了这种贝壳肉，有时会中毒。
红潮生物耗尽海水溶解氧以后，就使局部海区失去自净能力，如果仍有污染物质继续注入海洋，就会使海区遭到更加严重的污染，甚至发生另一次红潮。海水污染引起红潮，红潮加重海水污染，这种恶性循环，最终将彻底破坏海洋生物资源。
更加可怕的是，红潮生物含有多种毒素，其中有的比眼镜蛇的毒性大80倍。人们若误食有红潮毒素的海产品，轻则呕吐，腹泻，重则死亡，据印度太平洋地区几个国家的不完全统计，自1972年～1984年，中毒人数达1.2万多人，死亡71人。
红潮形成的原因很复杂，奥秘没有完全揭开，所以预报“红潮”还有困难，人们还缺少同红潮作斗争的办法。它仍旧在危害着海洋渔业。现在，许多国家正在进行长期的海洋调查，包括了解浮游生物的生活和变化规律，希望能够在“红潮”发生之前，采取各种措施，阻止鞭毛虫的激增。
但是，科学家大多认为，红潮发生的主要原因是环境污染，为此，必须加强海洋环境管理。如果沿海附近有红潮发生，切勿在那里游泳，不要吃食当地海产品，以免发生意外。
黑潮
黑潮是仅次于湾流的第二大暖流，它的水温高，透明度大，水色深蓝，从远处看，几乎是一片蓝黑色，因此得名。
黑潮源远流长。太平洋的北赤道暖流，乘风跨浪从东向西流动，即达菲律宾东北部海域。这里是黑潮开始的地方。由于岛屿的阻挡，黑潮只能折向北上，它北流经台湾和琉球群岛间进入东海，在亚洲东部的岛屿两侧流动，沿途有明显的分叉。主流经日本九州岛南面的吐噶喇群岛出东海，然后沿日本群岛向东北流去，到东经160。附近后接北太平洋暖流；支流向北流，到济州岛附近海域，分成两支：东支对马暖流北流经朝鲜海峡进人日本海；西支黄海暖流进入黄海和渤海。在台湾东北海域，黑潮还有一个小分支，沿福建、浙江北流，到长江口附近，受江水影响，折向东南。
黑潮是一支强大的暖流，全长约6000千米，宽度平均为100千米，厚度平均约400千米。在台以东海域，宽280千米，厚500米，流速每小时2千米～3千米。进入东海后，它宽度虽然变狭为150千米，流速却加快到每小时5千米，厚度增加到600米。黑潮流动最快时，可达每次小时7千米～8千米。黑潮每秒钟输送4500万立方米的水量，比陆地上所有的河流总流量大20倍。
黑潮这条“巨河”里的水，不是一般河流里的水，而是温度达30℃的热水！海水是在赤道地区被太阳加热的，它经过长途跋涉，到达日本南方海区时，仍能保持在27℃以上；即使在寒风凛冽的隆冬，这里的海水也有20℃的热度。这条巨大的“热河流”，每秒钟输送的热量约3800亿千卡，相当于燃烧3800吨石油所放出的热量。
如果把湾流比作一个巨大的暖水管，那么，黑潮便是气候的调节器，天然的气象哨兵。
渤海近岸的许多海域，冬季有结冰现象，可是纬度比这些地方高的秦皇岛，却是个冬季不冻的良港，这是来自黄海的暖流给它送来了热量。
黑潮源源不断把巨大的热量由南方送到北方，它免费向日本和亚洲东岸各国供应暖气，减低了这些沿海地区冬天寒冷的程度，并且对整个东亚地区气候产生重大的影响。它调节了北方海域的水温，有利于海洋生物的生长和繁殖。
黑潮虽然没有贴近大陆边缘流动，离大陆有相当远的距离，可是它却常常影响着中国的气候。科学家记录了50年代我国出现的旱涝等灾害。1954年，我国长江流域出现百年未见的大水；1958年，我国长江流域发生严重的旱灾；1959年，长江流域再次发生旱灾，而华北地区出现水灾。对照黑潮流动位置的变迁记录。1953年，黑潮的平均位置，偏离了常年的轨道，向南移动了大约170千米；1957年，黑潮的平均位置比常年北移了；1958年，黑潮的平均位置再次北偏，更加显著。
由以上可以看出，黑潮对中国大陆的气候影响是巨大的。
科学工作者研究了旱涝的出现和黑潮的变动，他们认为我国东部沿海地区，受黑潮暖流的影响很大。它在北流过程中，使南北海水温度发生差异，形成海洋中的“锋区"。黑潮位置如果向南偏移，就使大气锋区和雨带移动到较南的纬度带，持续较长时间，因此江淮地区出现了水灾；它如果向北偏移，大气锋区和雨带也就相应偏北，越过华北，造成长江流域梅雨空缺，连续出现两年旱灾。
多年的观察和研究还发现，黑潮的流量、温度和流动的位置，都处在不断的变化中。一般说来，黑潮在春秋两季变化强些，冬夏两季弱些。它的流量每月不相同，流量最大在11月，每秒达5000万立方米，最小在6月每秒只2200万立方米，相差一倍多。
黑潮没有河床，流动比较自由，时而北进，时而南退，有几十千米，成百千米之差。更奇特的是，在日本南面的远州滩附近，当那里出现一个很大的冷水团的时候（直径200千米～300千米），黑潮就不再像从前那样照直前进，而是绕着冷水团迂回前进了。这种现象叫黑潮的“蛇行”，意思是像蛇那样蜿蜒曲折而行。据记载，1934年5月间出现过一次弯曲，到1938年达到最盛，直到1945年才逐渐消失，前后历时15年之久。
厄尔尼诺
在秘鲁利马以南的沿海，碧波翻滚的海洋上，镶嵌着一个钦查群岛，栖息了成千上万只海鸟，从早到晚，近百种不同羽色的海鸟，密密麻麻地挤集一起，时而起飞，时而降落，往来不绝，鸟声鼎沸，热闹非凡，整处鸟岛仿佛铺上了一层绚丽幻变的地毯。有时，兀鹰、秃鹰飞来猎食，鸟儿受惊群飞，顿时，遮天蔽日，天空成了黑压压的一片。
这是秘鲁沿海的自然奇景，也是秘鲁的“宝岛”，一个天然的肥料工厂。大量鸟儿栖居，长年累月的积聚，在岛上形成了厚达几十米的鸟类化石层。早在印加时代，印第安人就利用鸟粪来肥田了，今天，鸟粪肥料已成为秘鲁的一项重要的出口物资。
1972年以来，这个闻名世界的鸟岛，飞禽的王国却出现了衰亡的景象，成群小鸟饿死在岛上，许多鸟儿被逼离开故乡熟土，远走高飞。
这是怎么一回事呢？原来，鸟岛的兴衰同秘鲁渔场鲲鱼的产量密切相关。1972年，秘鲁的鲲鱼产量突然锐减到440万吨，1973年又猛跌到290万吨，真是一落千丈。世界渔业史上出现的这种波动，引起了科学家的普遍关注。
鲲鱼为什么减产呢？有些科学家认为，这主要是由于捕捞过度而引起的。据估计，每年大约有250万吨鲲鱼要被鸟岛上的海鸟吞食掉，而秘鲁的年捕鱼量连续保持1000万吨达十年之久，连许多小鱼也在捕捞之列，影响了鲲鱼繁衍后代。“竭泽而鱼”，导致了资源量的急剧的衰退。
有的科学家认为，秘鲁沿海气候和海流的变化也是重要的原因。原来，秘鲁西海岸，是个缺雨地区，可是，1925年3月，特鲁希略地方降水量突然猛增到395毫米，相等于历史上3月份平均降水量的90倍。1941年，还出现过更大的降水量。1972年，附近海域的水温比正常水温高7℃，盐分降低，造成大量鱼儿逃离或死亡。海面上满布死鱼，有机物质经过分解，变成硫化氢，使海水变色发臭，甚至把海滩和停泊海港的渔轮外壳都染黑（油漆含有铅，与硫化氢化合，变为硫化铅，呈黑色）了。人们把这称为“鱼灾”。几十年前，人们在秘鲁海域发现了一股热的洋流一厄尔尼诺暖流。这股暖流大约每隔7年出现一次，在“圣诞节”前后来到，秘鲁人又叫它“耶稣之子”。它沿着中美洲西海岸南下，越过赤道，行踪莫测。有时见不到它的影子，有时它长驱直入，伸进秘鲁寒流区，热水覆盖在寒流之上，厚达30米，水温顿时升高，使冷水性的浮游生物遭到灭顶之灾，一部分鱼虾逃离，相当多的鱼虾丧生了。1972年，厄尔尼诺高温洋流，突然冲过南纬2°直捣南纬12°附近，就造成了海洋生物的大灾难，使秘鲁渔业开始衰落。
鱼儿变少了，靠鲲鱼为食的海鸟因为捕猎不易，不是飞走，就只能饿死，鸟岛也就跟着衰落了。厄尔尼诺暖流出没无常，在1941年～1986年间已出现了十次。它往往是突然出现的，并没有明显的周期可循。经过海洋与气象工作者多年研究，谜底已经逐渐揭开。
原来，地球上的海洋面并不是水平的。从整个太平洋来说，在正常情况下，它的西部亚洲沿岸水面比它的东部南美洲沿岸水面要稍高一些，看起来整个太平洋自西向东倾斜着。太平洋东部赤道地区海水温度比较低，是一片冷水域，上面的空气冷却下沉，并在低空转向西去；而太平洋西部赤道地区海水温度较高，是暖水域，上面的空气受热上升，到高空转向东流，在太平洋赤道附近地区形成了一个东部空气冷却下沉、西部空气受热上升的大环流圈——沃克环流。所以沃克环流强烈、上升气流区的印度尼西亚是世界上雨量稀少，成为世界上千旱的地区。
当厄尔尼诺现象出现时，秘鲁寒流减弱；秘鲁沿岸冷水上泛减弱，表面海水温度增高；厄尔尼诺暖流南下侵袭秘鲁沿岸。据研究，这些现象同赤道太平洋的东西坡度及从西向东的赤道逆洋流强度变化有关，而这种变化又同南半球大范围信风系统的强弱有关。
大气环流往往动一环便牵动全局，伴随厄尔尼诺现象的天气异常几乎是全球性的。例如1982年，世界气候剧烈多变。南亚、大洋洲和非洲干旱严重，斯里兰卡、印尼和澳大利亚发生几十年来最严重的干旱严重，斯里兰卡、印尼和澳大利亚发生几十年来最严重的干旱。而在阿根廷、乌拉圭、秘鲁和厄瓜多尔等地却连降暴雨。在美国，强风暴频繁，波兰遭到特大冰雹和飓风的袭击，德国科隆市内一片汪洋，当时的苏联出现了百年未遇的暖冬。在中国，夏季江南出现干热高温，华北西北降水很少，中部地区暴雨多，雨季长。
1987年，中美海洋气象人员在西太平洋考察发现，对世界气候影响极大的1986年～1987年厄尔尼诺现象已退化，代之而呈现的是拉尼娜年水文现象。
“拉尼娜”是西班牙语“上帝之女”的意思，它是在厄尔尼诺年之后出现的一种水文现象，这种水文现象将使太平洋东部水温下降，出现干旱，与此相反的是西部水温上升，呈出多雨现象，甚至比正常年份更明显。
随船考察的科学家说：“拉尼娜”这种水文现象对世界气候不会产生重大影响，但会给中国东南沿海带来较多的并持续一定时期的降雨。