书城教材教辅海洋科学知识(青少年科普知识阅读手册)
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第14章

黑潮在自西向东流动中,沿途还汇合了其他水体,到达日本以南时,流速增强,流量增大,途径变异也最复杂。熊野滩以南经向断面上的地转流速分布显示了黑潮的典型结构。表层最大流速可达190厘米/秒以上,流轴(流速>50厘米/秒)宽约125千米,深约600米。流量约为71106米3/秒。约在北纬35°处,黑潮离开日本海岸后分为两支,其一为续流主干,向正东流动,保持狭窄强流性质,直到东经160°附近。它在东经150°附近又分出一支,为黑潮逆流几乎沿椭圆形途径向琉球群岛和台湾岛方向流动。另一支为续流分支,流向东北,直到北纬40°处又转向东流。这一分支与其西、北两侧的亲潮,形成了寒暖两流系十分显着的锋面,这里渔业资源很丰富。

黑潮的途径和流轴

黑潮的途径和流轴位置,流幅和伸展深度,流速、流量以及热盐结构等等,都无时不在变化之中。变化周期从十几年、几年直到几小时,甚至更长和更短。其中,日本以南的黑潮,由于其途径曾多次出现周期为几年或十几年的大弯曲现象(日本学者称为大蛇形),并在远州滩外伴生大冷水团。黑潮大弯曲现象的持续性非常突出。1934~1980年的47年间竟有25年黑潮途径发生弯曲。

黑潮的水不黑

黑潮的水并不黑,甚至比一般海水更清澈透明。这是因为黑潮水质极少杂质,能见度达30~40米深。不过,在太阳的散射光照射下,其他光波如红、黄等色为长波,被水分子吸引,只有黑蓝色的光波被反射,所以,当人们从上往下看海水时,海水成了蓝黑色。这样人们就习惯地称它为黑潮,以区别于其他的一般海水。

黑暗的深海环境

许多深海动物有一个共同特点,那就是自备发光器官。科学家们研究发现,深海动物身上发出的光,与太阳光是本质不同的两种自然光。太阳发出的是热光,而深海动物发出的是冷光。顾名思义,冷光就是不发热的光,或者叫生物光。黑暗的深海环境,不但使久居深海的鱼类自带有发光器,就连水母、枪乌贼等深海动物也带有发光器。科学家认为,它们自带发光器的目的之一是,用发光器作诱饵,来捕捉猎物。鱇鱼在头部的上方长有一个长长的触手,其顶端就有个发光器,专门用来引诱猎物上钩;还有模仿同类的功能。它不停顿地发出冷光,迷惑敌手,使敌人误认为它们是自己的同类。如果是猎物,它会毫不客气地发起攻击;如果是敌手,就用光进行伪装,保护自己。乌贼也是这方面的高手。乌贼的腹部有许多发光点,从下面看上去,好像是从水面射下来的昏暗光线,一方面能避免那些在它周围活动的敌手轻易发起攻击,而且,也能引诱小鱼等食物靠拢过来。

黄海

黄海为我国大陆与朝鲜半岛之间太平洋的边缘海,南以长江口北角与济州岛西南角连线为界与东海相连,东南经朝鲜海峡通日本海。面积约40万平方千米。属大陆架浅海,水产、矿产和油气资源丰富,沿岸有我国的大连、烟台、青岛、连云港,朝鲜的南浦,韩国的仁川、木浦等港口,是我国北方的海洋要区。

化学资源

海水中有丰富的化学物质,如氯化钠、镁、碘、钾、金、铀等。其中氯化钠总储量可达4亿亿吨;铀的储量约40亿吨,是陆地储量的四千多倍。

化学海洋学

化学海洋学也可以叫海洋化学,是用化学原理和化学技术,研究海洋中物质的性质和它们的化学作用的一门科学。化学海洋学研究的范围,涉及到一个庞大而复杂的领域——世界海洋。在广泛的实践中,化学海洋学研究的内容主要有以下四个方面:一是海水化学;二是海洋沉积物化学;三是活体海洋生物化学;四是海洋界面物理化学及与界面物相互作用的化学。因此,化学海洋学相对于海洋学的其他分支学科来说,所描述的内容和范围要更多、更广泛一些。具体来讲,化学海洋学主要是研究和测定海水的同位素、元素及分子能级,或者说,它是研究海洋中有机物和无机物的组成,包括这些物质的基本特性、来源、构造模式,还有在海洋地质、生物、物理、气象等领域中的特殊作用。

河口化学

河口化学是研究各种物质在河口区的河水和海水不断交汇过程中的通量、相互作用、物质变化及其过程的学科。

霍尔木兹海峡

霍尔木兹海峡位于阿拉伯半岛东北部吉巴勒角与伊朗拉里斯坦之间,是世界“石油宝库”波斯湾进入印度洋的惟一通道。长约150千米,宽55~95千米。一般水深60~90米,平均水深70米。主航道宽3.3千米,最浅水深50米,可通航大型舰船。

J

海兽是生活在海洋里的哺乳动物,包括鲸目、鳍脚目、海牛目的全部和食肉目中的海獭。

海兽中,鲸类的种类、数量最多,经济价值也最大。它构成了海兽的主体。全世界共有鲸类90种,从近海到远洋,从南极到北极,到处都有鲸上下出没的身影。鲸类中以蓝鲸最大,已知最大个体可达33米长,190吨重,比陆地上最大的动物——象,还要大三四十倍,堪称“兽中之王”。南极海域是世界上最大的捕鲸渔场,捕鲸量几乎占世界上总捕量的80~90%。

海狮、海象、海豹也是重要的海洋生物资源,它们分布广泛,世界各海区都有。

棘皮动物

棘皮动物是一种高级的无脊椎动物,具有与其他无脊椎动物外骨骼不同的、由中胚层分泌的内骨骼,并有可呼吸及运动的水管系统,体腔明显,幼年期两侧对称,成年期则多为辐射对称。体不分节,无头部,体表具瘤粒或棘刺,故名棘皮动物。现生的海星、海胆、海参等都属本门动物。棘皮动物的内骨骼多为球形、梨形、瓶形、薄饼形、或星形的钙质壳,壳由许多骨板组成。壳上有口、肛门、水孔等。并有五条自口向外辐射对称排列的步带,步带之间为间步带。有的且有由许多骨板组成的茎及腕。壳及茎等均易保存化石。

巨大的淡水资源

地球的两极有着极为丰富的淡水资源。特别是南极,世界上70%以上的淡水集中在这里。有人估计,南极海域的冰山大约有22万座,是北冰洋海域冰山数量的5倍。当海水结冰时,溶解在海水中的绝大部分盐分都被排斥在外,少量没有来得及跑掉的盐分被包围在冰块里形成盐泡。世界上最大的冰山长335千米、宽97千米,总面积3100多平方千米。人们简直不可想象如何从水中搬运如此巨硕的超级冰山。美国发明家约瑟夫·科纳尔提出了一个设想:利用温差产生的动力驱使冰山自己航行。他认为,冰山底下的海水温度要比冰山本身高11℃,这个温度足以把液态氟里昂变成气体了。这样,受热膨胀的气体压力足以推动冰山,从而使得冰山像轮船一样可以自己行驶起来。同时,在冰山里钻洞埋管,气态的氟里昂就可送入冰山深处,靠那里的低温再使氟里昂重新凝成液体,继续循环使用。为了具有说服力,约瑟夫还进行有关具体计算,结果得出只要有12个氟里昂动力系统,由40名机组人员操作,就完全能推动一座小型冰山行驶。还有人想出了使用核动力的强力推进器推动冰山。当然,其中最主要的是要解决冰山拖运过程中易融化,以及冰山运抵目的地后如何提取淡水等关键问题。无论如何,对利用冰山彻底解决淡水问题是一个有益的尝试。

巨尾鱼奇特的眼睛

巨尾鱼的眼睛具有望远镜一般的结构。不同的是,这种巨尾鱼的眼框不是向上凸起,而是向前冲出,就好像鱼雷快艇施放鱼雷的两个发射筒。还有一种柄眼鱼,眼睛更为奇特,这种鱼的一对眼长在头部的两侧向外延伸的末端部位,就好像飞机机翼外端生出两只大眼睛。事实上,这种鱼的体形真与飞机差不多,在深海游动起来,就像一架飞翔的小飞机。不同的是,这种鱼拖着一条长长的尾巴,行动起来来回摆动。

较早的一条海底铁路隧道

1942年,日本在下关和门司之间修筑了一条长6.3千米的海底隧道。这是较早的一条海底铁路隧道。

架设海上桥梁

架设海上桥梁一般只适用于狭窄海域地带。上桥梁一般采用多桥墩支承钢架式和少桥墩拉索式两种方式。因为海洋环境恶劣,风浪海流都很大,不利于修建多个桥墩,现代的跨海大桥多采用拉索式钢铁吊桥。国外的跨海大桥都采用少桥墩拉索式钢铁吊桥。

与海上桥梁类似的构造物,如栈桥、人工堤坝,在我国早已出现。青岛栈桥就属于海上桥梁,是青岛着名的风景区。至于人工堤坝,是对侵蚀海岸防护的重要手段。架设海上桥梁,开凿海底隧道也是人类利用高新工程技术,开发利用海洋空间的伟大实践。

K

空间资源

陆地已全部被人类占有,海洋和宇宙空间是两个待开发的领域。比较来说,海洋对人类活动更为现实一些。事实上,人们在海洋空间利用方面已做了不少工作,如围海造地、滩涂利用、浅海养殖、跨海架桥、开凿海底隧道、海洋运输、建人工岛、发展海洋旅游业等。随着科学技术和海洋开发利用的发展,海洋将越来越成为人类活动的空间。

开采滨海煤矿的方法

开采滨海煤矿,一般是从岸上开井口,由此向海底延伸。也有利用天然岛屿和人工岛开井口的。人们采掘方法有所不同,主要有洞室法、矿柱法、长壁开采法、阶梯长壁采矿法等。这些采砂法与陆地采煤差不多,所采用的设备也大致相同。不过,目前有的国家正在研究采用汽化法开采海底煤田。

勘探开发形势

(1)墨西哥湾和海湾地区仍然是主要海上产油气区,其中美国为2.9亿石油当量吨(按1000m3天然气折合1吨石油计算,下同),阿拉伯国家超过2亿吨;

(2)北海地区的大型油田都已投入开发,在世界海洋油气产量中所占比例有大的突破,其中英国的产量达2.3亿吨,挪威的产量达2.2亿吨;

(3)拉丁美洲地区的墨西哥石油产量已达1.1亿吨,巴西和委内瑞拉也是主要产油国,产量合计为1.1亿吨;

(4)俄罗斯在巴伦支海近海发现斯托史曼考耶巨型天然气田(4700亿立方米),又在阿卜谢隆海峡等海域发现沙法格油田,估计石油储量11亿吨;天然气8.5万立方米;

(5)亚洲地区的海上石油开发也有新的发展,印度尼西尼亚在东爪哇岸外和纳土纳海盆中勘探近期内可能发现新油田,马来西亚的勘探开发,集中于马来盆地中的特伦加努近海,沙巴,沙捞近海,该工区的海上石油产量将达2亿多吨;

(6)澳大利亚海域的石油储量为85亿吨,今后几年将有新的勘探开发成果;

(7)非洲的主要海上产油区位于地中海的苏伊士湾,利比亚在地中海水深150米处发现地质储量6.6~7.9亿吨,可采储量7000万吨;埃及海域也有比较丰富的油气资源,刚果海域发现了储量达1.5亿吨的大油田正在勘探之中。

克伦威尔海流

1952年,年轻的美国科学家在伦威尔正,在太平洋赤道海域进行鲔鱼科鱼类生活环境条件的研究。研究考察的方法并不复杂,就是把玻璃浮子用绳子串在一起,布放在16~20千米长的海面上,然后,再从绳子上引出若干钓绳,挂上铅锤和鱼钩沉入海中。这套钓鱼工具白天放下去,晚上收回来,工作是很辛苦的。他选择的这个海区是稳定的东南信风盛行的地方,是向西流动的南赤道海流的流经区。按照通常看法,既然海流是朝西流动的,布下的钓鱼工具应当向西漂。然而,科学家发现,沉到海面下的钓具并不向西漂,而是一反常规地向东漂动着。在赤道海域的表层流下,存在着一支像湾流那样强大而稳定的向东逆流。在地球赤道海域存在着强劲而稳定的南、北赤道流,以及夹在它们中间的赤道逆流,1957人们便把这支海流命名为“克伦威尔海流”,也叫“赤道潜流”。

扩容法

人们经过长期的观察测量发现,照射到海面上的太阳能,在海面上层就被迅速吸收了,而下层水由于上层水对阳光射线的阻拦,则吸收得较少而且越往下水温越低。例如,在低纬度海域水下500米深处的水温在5℃~10℃之间,而3000米深处的水温只有1℃~2℃。如果把赤道表层水作为热源,把2000米深层的海水作冷源,上下温差达26℃,就可以用作温差发电了。在解决了热源和冷源之后,人们发现只有使海水沸腾产生蒸气时才能推动汽轮机转动发电。可是海水的“热源”只有30℃左右,如果加热使之沸腾,则要耗费大量燃料,这是很不经济而且事与愿违的事情。经过研究分析,人们根据水的物理特性,认为在一个大气压下,水温升到100℃便沸腾。同样,在水温度不变的情况下,当压力降到一定值时,水也要沸腾。这样获得蒸气的方法叫“扩容法”。

用“扩容法”得到蒸气并推动发电的人是法国科学家克劳德。1926年11月15日,克劳德与鲍切特合作,进行了一次海水温差发电的模拟实验。他们用2只容积为25升的烧杯,一只装着28℃的温水,另一只装着冰块,用导管将两只烧杯连成一个密闭系统,外接一台真空泵。系统内有喷嘴,在中央轮和发电机之间,用引线接出3只灯泡。在实验中,克劳德用真空泵将烧杯内的空气抽出,当杯内的大气压为1/25时,温水就变得沸腾起来,随即涡轮转动了,灯泡也发出耀眼的光芒。

1930年,克劳德来到古巴,在其海岸建起了一座22千瓦的海水温差电站。该电站以海边27℃的表层海水为热源,以离海岸2000米远650米深处的冷海水为冷源,以”开式循环方式”发电,发电量达22千瓦。这是世界上第一座海水温差发电站。虽然发出了电,但冷水抽水泵消耗的功率过大,以至于电站发出的全部电力还不能满足水泵的需要。最后一场大风暴把发电站摧毁了。

可抑制癌细胞的海洋生物提取物

海洋中某些动物体内含有一种抗生素。这种抗生素具有抗肿瘤作用。目前,一些制药业的研究人员正在进行从海藻和微小海洋生物提取有毒化合物的实验,以作为医治某些疾病的有效手段。初步实验表明,从某种海绵状生物中提取的有毒物质,有抑制癌细胞发展的作用。从灌肠鱼体内提取的某种物质有助于治疗糖尿病,美国一位海洋问题专家形象地说:“海洋生物犹如一个可提供有关健康问题解决办法的咨询中心。”在考虑从海洋中采药的时候,医学专家们十分重视对珊瑚的开发和利用。实验表明,从珊瑚礁中提取的有毒物质,和某种海绵状生物中提取的毒物一样,也具有抑制癌细胞发展的作用;而从珊瑚礁中提取的其他物质对关节炎和气喘病可起到减轻炎症作用。有一种产于夏威夷的珊瑚,它含有剧毒,可用于制成治疗白血病、高血压及某些癌症的特效药。中国南海一种软珊瑚的提纯物,具有降血压、抗心率失常及解痉等作用。

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《联合国海洋法公约》