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“海漫漫，直下无底傍无边。”在科学还不发达的时代，人们心目中的大海往往都是漫无边际的，其深“无底”，其大“无边”。地球海洋面积为3.61亿平方千米，约占地球表面总面积的71％。人们按世界大洋的分布特点，把全球大洋分为太平洋、大西洋、印度洋和北冰洋四个大洋。各大洋边缘又分为许多“海”。主要的大海共有50 多个，如地中海、加勒比海、波罗的海、红海、南海等。
1519年9月，麦哲伦率领的探险队从西班牙出发，横穿大西洋，经过麦哲伦海峡，横渡太平洋、印度洋，绕过好望角进入大西洋，探险队于1522 年9 月返回西班牙，完成了人类历史上第一次环球航行。麦哲伦船队来到太平洋（曾被西班牙航海家起名为“南海”）时，天气晴朗，海面风平浪静，于是，他们将所到的这个“南海”称为“和平之海”，汉译为“太平洋”。
太平洋（Pacific Ocean）西南以塔斯马尼亚岛东南角至南极大陆的经线与印度洋分界，东南以通过南美洲最南端的合恩角的经线与大西洋分界，北经白令海峡与北冰洋连接，东经巴拿马运河和麦哲伦海峡、德雷克海峡沟通大西洋，西经马六甲海峡和巽他海峡通印度洋，总轮廓近似圆形。太平洋是地球上四大洋中最大、最深，且岛屿、珊瑚礁最多的海洋。它的南北长约1.6 万千米，东西最大宽度约2 万千米；它的面积约为1.8 亿平方千米，约占世界海洋总面积的50％，大于全球陆地面积的总和。
太平洋地理分区：通常以南、北回归线为界，分南、中、北太平洋；或以赤道为界分南、北太平洋；也有以东经160°为界，分东、西太平洋的。北太平洋：北回归线以北海域，地处北亚热带和北温带，主要属海有东海、黄海、日本海、鄂霍次克海和白令海。中太平洋：位于南、北回归线之间，地处热带，主要属海有南海、爪哇海、珊瑚海、苏禄海、苏拉威西海、班达海等。南太平洋：南回归线以南海域，地处南亚热带和南温带，主要属海有塔斯曼海、别林斯高晋海、罗斯海和阿蒙森海。
太平洋有很大一部分处在热带和副热带地区，故热带和副热带气候占优势，它的气候分布、地区差异主要是由于水面洋流及邻近大陆上空的大气环流影响所产生的。气温随纬度增高而递减。南、北太平洋最冷月平均气温从回归线到极地为20℃～ 16℃，中太平洋则常年保持在25℃左右。太平洋年均降水量一般为1 000 ～ 2 000毫米，多雨区可达3 000 ～5 000毫米，而降水量最少的地区不足100毫米。北纬40°以北、南纬40°以南区域常有海雾。太平洋水面气温平均为19.1℃，赤道附近最高达29℃，在靠近极圈的海面有结冰现象。太平洋上的吼啸狂风和汹涌波涛很著名，在寒暖流交接的过渡地带和西风带内，多狂风和波涛，尤以南、北纬40°附近海域为甚。
洋流是指大洋的表层海水常年沿着固定的方向流动。洋流的能量来源是太阳能，当太阳光照射到地球后，能量转换成各种形式的动能，进而影响大气和海水的运动，另外，风的吹送、海水的温度与盐度的差异等都可以影响洋流循环。它的流速是每小时3 ～ 4千米。
洋流对气候（气温、降水、雾）、海洋生物、海洋污染、海洋航行影响很大。
太平洋的洋流环流系统在各大洋中是最完整的。在盛行风系、邻近大陆的海岸轮廓、岛屿分布及地转偏向力的影响下，在赤道至南北纬40°左右的范围内，南北各形成一个完整的环流系统。北部为顺时针环流，由北赤道暖流、日本暖流（黑潮）、北太平洋暖流和加利福尼亚寒流组成；南部为逆时针环流，由南赤道暖流、东澳大利亚暖流、西风漂流和秘鲁寒流组成。这一环流系统因位于中纬度，水温较高，所以被称为暖水环流系统。在北纬40° ～ 50°以北的太平洋中又形成一个较完整的逆时针环流，由阿拉斯加暖流（阿留申暖流）与千岛寒流（又称亲潮）组成。千岛寒流同黑潮相遇后，其中一部分东流，随同北太平洋暖流回到极地海域，形成一个水温较低的寒水环流系统。在南纬50°以南直到南极大陆的高纬度地区，因无陆地阻挡，故西风漂流横贯太平洋、大西洋和印度洋南部，形成全球性的西风环流。两大环流之间为赤道逆流，由西向东运行，流速约每小时2 000米。
太平洋生长的动、植物，无论是浮游植物、海底植物还是鱼类和其他动物，都比其他大洋要丰富。
太平洋渔业：太平洋浅海渔场面积约占世界各大洋浅海渔场总面积的1/2，海洋渔获量占世界渔获量的一半以上，秘鲁、日本、中国舟山群岛、美国及加拿大西北沿海都是世界著名渔场，盛产鲱鱼、鳕鱼、鲑鱼、鳙鱼、鳟鱼、鲣鱼、沙丁鱼、金枪鱼、比目鱼等鱼类，还有海豹、海象、海熊、海獭、鲸等海兽。
太平洋矿物资源：近海大陆架的石油、天然气、煤很丰富，深海盆地有丰富的锰结核矿层（含锰、镍、钴、铜等矿物），海底砂锡矿、金红石、锆、钛、铁及铂金砂矿储量也很丰富。
太平洋在国际交通上具有重要意义，许多条联系亚洲、大洋洲、北美洲和南美洲的重要海、空航线都经过太平洋。东侧的巴拿马运河和西南侧的马六甲海峡，分别是通往大西洋和印度洋的捷径和世界主要航道。海运航线主要有东亚—北美西海岸航线，东亚—加勒比海、北美东海岸航线，东亚—南美西海岸航线，东亚沿海航线，东亚—澳大利亚、新西兰航线，澳大利亚、新西兰—北美东、西海岸航线等。太平洋沿岸有众多的港口。纵贯太平洋的180°经线为“国际日期变更线”，船只由西向东越过此线，日期减去一天；反之，日期便加上一天。太平洋第一条海底电缆是1902 年由英国敷设的，1905 年美国在太平洋也敷设了海底电缆。目前，加拿大至澳大利亚、美国至菲律宾、日本至印度尼西亚、中国香港至菲律宾与越南、南美洲沿海各国之间都有海底电缆。近年在太平洋上空开始利用人造通信卫星进行联系。
大西洋（Atlantic Ocean）位于南、北美洲和欧洲、非洲、南极洲之间，呈南北走向，似“S”形的洋带，面积8 221.7 万平方千米，是世界第二大洋。根据最新海洋地质探察资料可知，它是在古生代末的“联合古陆”的基础上，通过2亿年以来的岩石圈板块扩张运动，逐渐形成的一个年轻大洋。以赤道为界，大西洋分为北大西洋和南大西洋。
大西洋北连北冰洋，东面界线为欧洲、非洲，并连接地中海、黑海；东南面与印度洋连接，以东经20°非洲南端厄加勒斯角的经线为界线，向南至南极洲；西南面与太平洋连接，连接处为德雷克海峡，以南美洲南端合恩角的经线（西经67°16′）为界；西面界线为南美洲及北美洲。与大西洋相接的海域有墨西哥湾、比斯开湾、地中海、黑海、挪威海、北海、波罗的海、加勒比海、斯科舍海、几内亚湾、凯尔特海等。重要海峡有英吉利海峡、多佛尔海峡、直布罗陀海峡、土耳其海峡。
大西洋中的墨西哥湾暖流（又称“湾流”）是世界上最大的暖流，其宽度达60 ～ 80千米，厚700余米，流速达每昼夜150千米。这股暖流的北部延伸部分叫作“北大西洋暖流”，对于西欧、北欧的气候有着加温加湿的作用。如欧洲西岸，要比同纬度的加拿大东岸的气温平均高10℃左右。
大西洋海洋资源非常丰富。北海和纽芬兰附近，由于寒暖流交汇，形成世界四大渔场中的两大渔场。在加勒比海、墨西哥湾、北海、几内亚湾和地中海，蕴藏有丰富的海底石油。
大西洋是世界上航运最为发达的大洋。欧洲至北美洲间的北大西洋航线为世界海运最繁忙的航线。大西洋两岸海港众多，拥有世界海港总数的3/4，全球海洋货运周转量的2/3，货物吞吐量的3/5。其中，荷兰的鹿特丹港为世界最大海港，年吞吐量常在3 亿～3.5亿吨。大西洋的海运相当发达，东、西两侧分别经苏伊士运河和巴拿马运河与印度洋和太平洋相沟通。
印度洋（Indian Ocean）位于亚洲、非洲、大洋洲和南极洲之间，大部分在南半球。面积7 491万平方千米，约占世界海洋总面积的21.1％，是世界第三大洋。印度洋西南以南非厄加勒斯角与大西洋分界；东南以塔斯马尼亚岛与太平洋分界；北面为陆地所封闭，向南至南极洲。印度洋的主要属海和海湾是红海、阿拉伯海、亚丁湾、波斯湾、阿曼湾、孟加拉湾、安达曼海、阿拉弗拉海、帝汶海、卡奔塔利亚湾、大澳大利亚湾、莫桑比克海峡等。
印度洋北部海流随着季节的不同，会出现独特的“季风海流”。其流动方向随季节而有规律地变化：冬季受亚洲大陆高气压和赤道低气压制约，印度洋北部会吹东北季风，形成逆时针方向的海流；夏季印度洋西北部是低气压中心，夏季风由西南向东北运动，形成顺时针方向海流。印度洋主体部分处于赤道带、热带和亚热带气候区内，因而人们称其为“热带性海洋”。这里的水面平均温度可达到20℃～ 27℃。
印度洋及其属海和海湾石油资源极为丰富。波斯湾、红海、阿拉伯海、孟加拉湾、苏门答腊岛与澳大利亚西部沿海都蕴藏有丰富的海底石油。波斯湾是世界海底石油最大的产区。印度洋海水上层浮游生物很丰富，飞鱼、金枪鱼、马鲛鱼、鲸、海豹、企鹅数量众多，还盛产海胆、海参、海百合等棘皮动物。海生哺乳动物中的儒艮是印度洋的特产，由于这种动物形状似人，又有“人鱼”之称。波斯湾和斯里兰卡岛盛产珍珠。此外，各种藻类及各种红树林资源也很丰富，构成了一道奇特的海滨森林景观。
印度洋的地理位置非常重要，是沟通亚洲、非洲、欧洲和大洋洲的交通要道。向东通过马六甲海峡可以进入太平洋，向西绕过好望角可达大西洋，向西北通过红海、苏伊士运河可入地中海。海上航线主要有亚、欧航线和南亚、东南亚、南非、大洋洲之间的航线。其中，从波斯湾到西欧、中国、日本、美国的航线，成为世界上最主要的石油运输线。印度洋的海底电缆多分布在北部，重要的线路有亚丁—孟买—马德拉斯—新加坡线、亚丁—科伦坡线、东非沿岸线。塞舌尔群岛的马埃岛、毛里求斯岛和科科斯群岛是主要的海底电缆枢纽站。沿岸港口终年不冻，四季通航。
北冰洋（Arctic Ocean）又称北极海，位于北极圈内，大致以北极点为中心。北冰洋是世界四大洋中最小、最浅的。面积1 405.6 万平方千米，约占世界大洋面积的3.6％。平均深度1 200 ～ 1 300米。北冰洋海岸线曲折，多岛屿，主要岛屿有格陵兰岛、斯瓦尔巴群岛、北极群岛等。北冰洋有巴伦支海、波弗特海、楚克奇海、东西伯利亚海、格陵兰海、哈得逊湾、哈得逊海峡、喀拉海、拉普捷夫海、白海和巴芬湾等边缘海和陆间海。
北冰洋大部分海域处在北极圈内，因此太阳辐射量非常少，全年水温都低于0℃。冬半年（11月至次年4月）绝大部分海域气温平均为－40℃～-20℃，即使是最高温的7、8月份，平均气温也只有0℃～ 6℃。这里的降水形式主要是飘雪，降水量为75 ～ 150 毫米。北冰洋是世界上最寒冷的大洋，由于气候极度严寒，北冰洋海域大部分为长年不化的浮冰，约占北冰洋面积的2/3，厚度多为2 ～ 4米。中央的海冰已持续存在300万年，是永久性的海冰。水温大部分时间在0℃以下。当海水向南流进大西洋时，瓦解的冰山就随之流入大西洋，给航运带来威胁。1912年4月15 日，泰坦尼克号客轮就是撞到漂流的冰山而沉没的。
北冰洋大陆架广阔，现已发现大量的石油、天然气资源，沿海岛屿富藏煤、铁、铜、铅、锌、镍、锡、金、钠等矿产。除矿产外，北极特有的动物也较多，如北极熊、海象、海豹、海豚、北极狐、雪兔、鹿、鲸、绒鸭等。巴伦支海和格陵兰海为世界著名的渔场，盛产鲱鱼、鳕鱼等海产。由于气候严寒，北冰洋区域内的植物种类较少，植物以地衣、苔藓为主。
由于北冰洋多为厚冰覆盖，海上航行极为不便。目前，北冰洋沿岸已有固定的航空线和航海线，主要有从摩尔曼斯克到符拉迪沃斯托克（海参崴）的北冰洋航海线和从摩尔曼斯克到雷克雅未克和伦敦的航线。由于世界人口主要分布于北半球，因此，就目前而言，北冰洋对人类的综合影响远比南极对人类的影响要大得多。
北冰洋虽然海运困难，但其上空是重要的空中要道和捷径。北冰洋周围由亚洲、欧洲和北美洲三大洲环绕，北冰洋上空是亚洲北部（日本、中国、韩国、俄罗斯远东部分）、北美洲北部（美国、加拿大）、欧洲北部（北欧、东欧、西欧）三个地区之间来往的重要空中走廊和最短航线。如“日本东京—北极—丹麦哥本哈根”的航空线，由原来的15 600千米缩短了2 700千米。
北极地区主要由北冰洋、周边陆地以及岛屿组成，而所有陆地分属俄罗斯、美国、加拿大、丹麦、挪威、冰岛、瑞典和芬兰8个环北极国家。我国第一个北极科学考察站——中国北极黄河站（78°55′N，11°56′E）在挪威斯瓦尔巴群岛的新奥尔松建成，并于2004年7月投入使用。
北极地区人类干扰较少，是科学研究的天然试验室。在北极地区建立科学考察站，可以形成一个国际平台，便于国际交流。
我国北极科考将围绕全球气候变化及对我国气候和环境的影响、极区空间环境和空间天气、极地环境中的生命特征与过程等问题，重点开展海洋、大气、冰雪、空间物理、遥感、地质、地球物理、生物和生态的长期观测和研究。