古代人类在生产活动中不断积累海洋知识,这些认知早期伴随各种与海洋有关的神话。
几乎所有民族都有关于海洋的神话,这些神话和传说是反映先人生活和认知的一面镜子,折射出古人的智慧闪光。我国有夸父追日、精卫填海、八仙过海、哪吒闹海、海上妈祖传说等神话。欧洲有美人鱼传说和海神波塞冬等。
古代科学技术不发达,人们对于海洋的认识基于不充分的观察,而这些认识反映了当时人们的一些直观和简陋的海洋学知识。虽不够科学,但不乏出色和精彩之处。
图18 哪吒闹海
图19 海神波塞冬
早期人类主要是利用海洋的生物资源和空间资源,他们从海洋中捕鱼,通过海水制盐,依靠海路航行进行通商和交通,逐渐注意到对海洋的探索和考察。
公元前7—公元前6世纪,古希腊的泰勒斯指出,水乃万物之源,大地漂浮于广大海水之上。
公元前2000—公元前1000年,腓尼基人利用太阳和行星的位置确定方位,开辟了从直布罗陀海峡至大西洋的航线,发现了加纳利群岛。公元前5世纪,出现了以地中海为中心的地图。
公元前4世纪,古希腊亚里士多德在《气象学》中记载了潮汐现象;古希腊皮西亚斯发现了潮汐与月球的关系。公元1世纪,中国王充明确地指出潮汐同月相的相关性。公元8世纪,中国窦叔蒙在《海涛志》中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。
海洋生物知识也随之增长,如公元前4世纪,亚里士多德在《动物志》中记载了爱琴海多达170多种动物;公元前2—前1世纪,中国的《尔雅》除记有海洋动物外,还出现了关于海藻的记载。
伴随着15世纪资本主义的兴起,对海洋的了解进一步加深。从15世纪到18世纪,欧洲进入了“大航海时代”,又称“地理大发现”。此一阶段,欧洲船队为开辟新的贸易路线而出现在世界各处的海洋上,此时的海洋知识以远航探险等活动所记述的全球海陆分布及海洋自然地理概况为主。
图20 最早出现海藻记载的《尔雅》
图21 地理大发现时期的西班牙大帆船
如1488年,B. 迪亚斯最先发现好望角,并绕过非洲南端进入印度洋。哥伦布于1492—1504年4次横渡大西洋到达南美洲。葡萄牙人麦哲伦于1519—1522年完成人类首次环球航行。
这些航海活动在扩大、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,但直到英国人詹姆斯·库克的航海探险才算真正意义上拉开了海洋科学考察的序幕。
詹姆斯·库克是继哥伦布之后在地理学上发现最多的人,并进行了最早的海洋科学考察。南半球的海陆轮廓很大部分是由他发现的。1772—1775年,他首先完成了环南极航行,探索了南极冰圈的范围。他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。英国在进入21世纪后,还将一艘新建的综合科考船命名为“詹姆斯·库克”号(JAMES COOK),足见英国人对这位伟大探险家的认可。
这一时期的很多科技成就,对海洋科学的影响是巨大而深远的。
图22 纪念詹姆斯·库克和他的海洋科学考察的邮票
1497年,意大利的卡博特发现了拉布拉多寒流;1513年,西班牙的阿拉米诺斯发现了墨西哥湾流;1595年,荷兰的范·林斯霍特编成了最早的航海志;1686年,英国的哈雷系统研究了主要风系与主要海流的关系,并阐述了海洋蒸发现象;1770年,美国的富兰克林绘制并出版了墨西哥湾流图;1799年,德国的洪堡发现了秘鲁海流等。
1687年,英国牛顿利用引力定律解释潮汐现象,奠定了海洋潮汐研究的基础;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。
1551年,法国贝隆等人解剖了海豚;1596年,中国屠本畯撰写了海洋水产动物志《闽中海错疏》;1674年,荷兰列文虎克最先发现了海洋原生动物;1685年,英国利斯特出版《贝类学大纲》;1754年和1758年,瑞典林奈出版了《植物种志》和《自然系统》,奠定了动、植物分类学的科学基础。
图23 《闽中海错疏》
有中国的《郑和航海图》;哥伦布的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年墨卡托发明航海制图的圆柱投影法;1678年出版了印度洋海洋图;1737年出现了海底等深线图;1744年陈伦炯在《海国闻见录》中附有一张中国沿海全图。
图24 《海国闻见录》
1670年,英国玻意耳研究了海水中盐度与密度关系,开创了海洋化学的研究;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。
图25 郑和航海图
扫码查看完整郑和航海图
这一时期也先后发明了一些海洋研究的仪器和工具,如自动记录最低温度深海水温计、测深仪、采水器和最低最高温度计等。
19世纪初至20世纪中叶这一阶段,是海洋知识逐步获取和累积的时期,其特点既表现在海洋探险逐渐转向为对海洋的综合考察,更为重要的标志是海洋学相关研究的深化、研究成果的众多和理论体系的形成。
英国人福布斯在19世纪40年代至50年代出版了《欧洲海的自然史》,美国人莫里1855年出版了《海洋自然地理学》,英国人达尔文1859年出版了《物种起源》。
图26 《物种起源》英文版
默里于1891年出版了《深海沉积》。
迪特玛于1884年证实了海水主要溶解组分之间的恒定比例关系。
桑德斯特朗和海兰汉森于1903年提出深海海流的动力学计算方法,埃克曼于1905年提出漂流理论。摩纳哥阿尔贝大公一世1904年发表《大洋水深图》,埃克曼1905年提出风海流理论,韦格纳1912年提出大陆漂移说,霍姆斯1929年提出地幔对流说,尤因1935年首次进行海洋地震测量,埃克曼1935年发表《海洋动物地理学》,雅科布森和克努曾1937年提出海水氯度新定义,赫斯1946年发现海底平顶山,佐贝尔1946年出版《海洋微生物学》,斯韦尔德鲁普1947年提出大洋环流理论,施托梅尔1948年提出西部边界流理论,谢泼德1948年发表《海底地质学》,蒙克1950提出大洋漂流理论等。
海洋科学建立的标志,是斯韦尔德鲁普、约翰逊和福莱明合著的《海洋》( The Oceans )一书的出版,这是一本海洋学集大成的学术著作,对海洋科学的发展和研究给出了全面、系统、深入的总结。
图27 韦格纳“大陆漂移说”图示