科普-中华学生百科全书-第186章
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工原料。因此，蓝色的海洋又一座“药品制造厂”和“化工厂”。
在广阔和沉寂的海底，沉睡着许许多多的海底宝藏，它们就是海洋中的
矿产资源。海洋中有陆地上所有的各种矿产资源，而且储量极其丰富。海洋
中的矿产资源种类很多，主要有石油、天然气、煤、铁、硫、锡石、岩盐、
钾盐、磷钙石、海绿石、锰结核、多金属软泥等等。这些矿产资源，对人类
的生活和建设都有着相当的经济价值，是十分重要的工业原料和物质财富。
在这些海洋矿产资源中，最有开采价值的要数石油与天然气、滨海矿砂和锰
结核了。
据统计，世界海洋中的油气贮量极其丰富，不算深海的油贮量，仅大陆
架的石油贮量就达 2000 多亿吨，如果将它们全部开发出来，按目前消耗计
算，大约可供人类使用 200 多年。
在绵延万里的海岸，还聚集着许多奇异的“珍珠”，这便是滨海砂矿。
可别小看这些泥、沙和砾石，它们中间包含有价值很高的“宝贝”，其中常
见的矿物有铌铁矿、磁铁矿、钛铁矿和锆石等；还有很多稀有矿物，如金红
石、独居石、金、金刚石、白钨矿、黑钨矿、锡石和铂金矿等等。这些矿物
都是工业生产中必不可少的金属原材料，如从金红石中提取的钛，是制造兵
器、舰船和火箭不可缺少的材料，从锆石中提取的锆，已广泛地应用在各种
机械及精密仪表中；从独居石中提取的钍，经过加工，可以代替铀作珍贵的
原子能燃料。海洋中这些矿产资源的蕴藏量很大，一般都高于陆地上的蕴藏
量，并有相当的开采价值。
在水深 2000～6000 米的大洋底部，分布着一种最引人注目的海底矿物资
源，这就是被认为是锰、铜、镍、钴等金属的新来源的多金属矿藏，它们像
一个个大“瘤子”，直径一般为 1 毫米到 20 厘米，人们称之为“锰结核”。
它是一种难得的资源。据科学家们估计，大洋底部锰结核的总储量多达 3 万
亿吨；仅太平洋底就沉睡着 1 万多亿吨。而这 1 万多亿吨锰结核中，含锰 4400
亿吨，是陆地的 67 倍；含镍 164 亿吨，是陆地的 273 倍；含铜 88 亿吨，是
陆地的 21 倍；含钴 58 亿吨，是陆地的 967 倍。按目前工业的消耗量计算，
这些锰结核至少可供人类使用近万年，这是一个多么诱人的数字啊！
说到海水，大家可能认为它只是一种又咸又苦的液体。实际上，海水不
仅孕育了生命，组成了浩渺而神奇的海洋，而就海水本身来说，它还是一种
用之不竭的资源。在海洋资源的宝库中，海水资源要算是最阔绰的“亿万富
翁”了。
据估计，总量约 13．7 亿立方千米的海水中含有极其丰富的化学资源，如
每 1 立方千米的海水就含 3750 万吨固体无机物。海水中铀的总量有 50 亿吨，
这可能是未来世界的能源支柱；海水中氘、氚的含量也很惊人，如果将它们
的总能量折算成石油，那么，将比现存海水的总体积还要多；海水中还含有
黄金 550 万吨，银 5500 万吨，锌 137 亿吨，钡 27 亿吨，钾 550 亿吨，钙 560
万亿吨，镁 1767 万亿吨……海水真像一个巨大的化学资源宝库，正等着人类
去利用和提取。
地球上 99％的溴都在海水中，因此人们称溴为“海洋元素”，从海水中
提取的溴可用于照像、医药、农药、塑料及某些合成纤维的耐燃剂、灭火剂
等。镁也是海水中含量较高的金属元素，每 800 吨海水就可提取出 1 吨金属
镁，它可用于耐火材料和橡胶工业，也可满足冶金工业特殊需要。海水中铀
的总储量是陆地储量的 1000 倍，而铀的同位素又是核裂变反应堆最主要的原
料。至于说从海水中提取的盐，就更是人类生活和建设必不可少的东西了。
随着海水淡化技术的进步，海洋将成为人类最大、最重要的“水源地”，
用之不尽的海水将为人类提供源源不断的淡水资源，以满足我们生活和建设
的需要。
海洋还是一个巨大的“能源基地”，从这里人类可以获得所需要的更多
的能源。“海洋能”是一种崭新的能源，是指海洋本身所具有的能量，即蕴
藏在海水中的可再生能源。这些能源主要是海水温差能、波浪能、潮汐能、
海流能和盐差能等。在这些能源中，波浪能、潮汐能和海流能属于机械能，
温差能属于热能，而盐差能则属于化学能。据科学家们估计，全球海洋中的
波浪能的蕴藏量为 700 亿千瓦，实际可以利用的就有 30 亿千瓦；潮汐能的蕴
藏量为 3000 亿千瓦，可开发利用的潮汐能为 1400～1800 亿千瓦。全球海洋
的温差能蕴藏量为 500 亿千瓦，而可能利用的就达 20 亿千瓦。此外，盐差能
的蕴藏量也有 26 亿千瓦。海洋能源的蕴藏量真是惊人，如果对这些能源加以
开发和利用，我们人类将获得更多的能源，保证我们生活和建设的需要。
在地球上，陆地犹如海洋中的岛屿，而连接这些大陆岛的“桥梁”便是
海洋。海洋为人类提供了博大的空间资源。海洋空间资源包括海面、海中和
海底三个部分。海面空间为人类提供了相互交往的通道，为海洋运输业提供
了方便。海洋“通道”既不需要“修筑”，也不需要“养护”，当然就更不
占用人类那宝贵的土地资源。只要巨轮一启锚动桨，便可架起连接五洲的“金
桥”。除了海洋运输之外，人类还充分利用海洋空间资源来解决土地危机问
题，在海上修建机场和跨海大桥，建设海上电站、工业人造岛、海上城市、
海中渔牧场；在海底修建海底隧道、海底货场和海底仓库，并在海底铺设电
缆等；为了观赏“海底龙宫”的迷人景色，人类还可利用海洋空间来修建海
上公园和海底展览馆等娱乐设施；为了争取更多的生存空间，人类还可围海
造田、填海造地，把索取空间的手伸向海洋。
探测海洋
探测海洋的历史
到了 19 世纪，所有的陆地和海洋基本上都已发现，探险时代宣告结束。
这些目的不同的各种远洋航行和探险活动促进了人们对海洋的大小、深浅、
洋流和风浪的认识，并开拓了新的航道，发展了造船技术，从而也为海洋科
学调查和海洋探测奠定了基础。
如果说，海洋探险始于新石器时代的独木舟的话，那么，真正意义上的
人类海洋探测活动，是始于距今 120 多年前的英国“挑战者”号的那次科学
考察航行。这次大规模探险工作是在英国政府的主持和指导下进行的。作为
一次规模空前的综合海洋探测活动，这次航行标志着海洋探险时代的结束和
科学调查、探测时代的开始。此后，各国竞相建造海洋调查船，改进和发明
了许多更加精密的科学探测技术。
本世纪 60 年代以来，海洋调查与探测进入了一个崭新的时期。这个时期
的显著特点是海洋调查开始从基础科学研究转向海洋开发研究。与此同时，
海洋观测技术也发生了根本性的变化，开始在海洋观测中使用飞机、卫星、
深潜器、深海钻探船等，并引进计算机技术，从而可以宏观地、主体地观测
海洋。
1960 年，美国发射了第一颗气象卫星。1978 年美国又发射了第一颗海洋
卫星，开创了人类从空间观测地球表面的时代，把海洋观测技术从海洋表面
的局部观测，引向从空间进行全面的宏观调查，使对海洋的监测、预报成为
可能。1978 年，美国海军还成功地下潜到世界大洋的最深处太平洋的马里亚
纳海沟，宣告了人类已经具有征服大洋任何深度的能力。
随着现代科学技术的发展，目前海洋调查中已广泛应用遥感、遥控、水
声、深潜、浮标、电子计算机等尖端技术，使现在的海洋探测向着海面、空
间、海底立体化的方向发展。这些现代科学技术宛如优秀的侦察兵，日夜不
停地探测着海洋的奥秘，并向人类预告万里海洋的最新情报……
原始探测
我们的人类从一开始就对神秘莫测的海洋产生了浓厚的兴趣。人类最早
是用树棍、竹竿来测量水深。后来又发展为用绳索来测量水深。葡萄牙人麦
哲伦做出了最早的深海测深报告。当他率领的船队航行到南太平洋的土阿莫
土群岛时，他把拴有坠子的 10 根缆绳（每根约 700 米）接起来探测海深。但
是仍未到底。于是麦哲伦宣称，这里是世界海洋最深的地方。后来调查的结
果，这里的深度有 5000 米。
用缆绳测量海洋深度，测出的数字一般比实际深度大。这是因为装上坠
子的缆绳放进深海后，由于中下层海流的作用，缆绳变成弓形，以致坠子碰
到海底时，所放出的缆绳长度比实际深度大得多。
后来，美国人威克斯船长和丹纳博士又改用铜索作为测量绳。
在这期间，还存在着其他的测深方法。比如有一个叫开尔文的人曾经发
明了化学管测深法。原理是这样的，首先，他将一支玻璃管内壁涂上红色的
物质铬酸银，然后用拴有重锤的测量绳带着这支玻璃管沉入海中。入水后，
海水便从开口处涌入管内。海水与管壁的铬酸银发生反应，生成白色颜色的
氧化银。海水越深，压力就越大，进入玻璃管内的海水就越多，从而可以测
得海底的最大水压，然后再根据物理学上的定律、公式，就会很容易地由水
的气压算出海水的深度。
但是，在 1920 年以前，也就是距今 70 多年以前，用绳索来测量海深还
是人们经常使用的、主要的探测方法。这种原始的探测手段，直到近几十年
来才被更为科学的方法所替代。
声波探测
在第一次世界大战期间，德国的潜水艇发挥了很大的威力。为了能够探
测到德国潜水艇的位置，英国、法国等国家的科学家们进行了长时间的研究。
法国有一位科学家叫郎之万的，发明了用声波来探测潜水艇的方法。那就是，
向水中发射声波，并检查反射来的声波，这样来捕捉敌人的潜水艇。这种研
究在当时曾经非常活跃。
在这种研究的基础上，人们进一步发展了音响测深法，以此来测量海洋
的深度和海底地形。
大家都知道，当我们对着山丘或高大建筑物高声喊叫时，声音会在碰到
它们之后反射回来，这就叫做“回声”。而声音在水中传播的性能和速度比
在空气中传播的还要好、还要快。声音在空气中的传播速度是每秒 340 米，
而在 0℃水中是 1500 米。此外声波在水中的衰减比在空气中小，因此，声音
在水中比在空气中传播得更远。
声音在水中遇到障碍物之后，也会反射回来。这样，根据声波在水中的
传播速度，只要测出声音从船上发射再反射到船上的时间，就能知道海的深
度。
这即是利用“回声”来测量海深的道理。但实际上，问题要比我们想象
的复杂得多。这主要是由于，声波在海水中传播的速度不是固定不变的，它
是随海水温度、盐度和水深的变化而变化的，也就是说，海水下面存在着声
速不同的水层。如在温度为 0℃的海水里，声音每小时可跑 5000 多千米，比
在空气中的传播速度快 4 倍多；在 30℃的海水里，它每小时可以跑 5600 多
千米；在含盐多的水里，声音传播的速度比在含盐少的水中要快。另一方面，
声音在穿过声速不同的水层时，还会产生不同的折射。此外，声音碰到海底
或障碍物也会拐弯，也就是说，声音在水中是沿着一条看不见的声道，弯弯
曲曲前进的。
这样，一种现代化的水声探测技术——声纳问世了。什么是“声纳”呢？
实际上，声纳就是人们利用水声能量进行水下观测和通信的一种仪器。前面
我们已经讲了，声波在海水里并不是直线传播的，不同的水域、不同的水深
以及不同的障碍物或海底地形，都会对声音的传播发生影响。而声纳正是利
用了这一原理，通过回收不同的“回声”来探测海水的不同界面、海洋深度
以及海底地形等。
声纳基本上可以分为两种。第一种可以称为主动声纳。它可以发射声波，
遇到目标时，会产生回声，而声纳里装有能感受声音的装置，这样，声纳就
可接收这种回声，并加以处理，然后在显示器上显示出目标的方位、大小及
形状。有的还能根据回声的大小确定目标的远近。第二种可以称为被动声纳。
这种声纳不能发射声波，它只接收目标发出的噪音，然后加以处理并将结果
显示出来。
结果按照声纳安放的位置分，声纳还可以分为舰艇载、飞机载和固定式
三种。
近年来，人类又发明了多波束回声测深仪。这种多波束回声测深仪与普
通的声纳测深仪不同，它可以发射多束声波，而其接收装置会把反射回来的
每一束声波都单独地接收下来，经过仪器内部的处理装置就会得出多束声波
所接触的海底深度。这样，再经与之相联的电子计算机进行处理，就可以绘
制出较大区域的海底地形图。
随着电子计算机技术的飞速发展，微型计算机的迅速崛起，回声、水声
探测技术现在又进入了微处理机时代。一些国家已开始把微型计算机引入了
水声测深技术之中，实现了水声测深仪中央控制和精细的信息处理。同时，
在水声测深仪终端上不仅采用了屏幕显示器，进行传统的水深曲线的记录，
而且还能够记录测量点编号、测量时间、测量位置等多项参数的情况，实现
了图表注释可以自动打印记录，大大减轻了操作人员和绘图人员的劳动强
度，提高了工作效率。而且这种测量精度高，图像数据记录清晰、可靠、直
观，便于资料存档和查阅，特别适用于港湾、码头、湖泊、水库以及海洋上
航道水深的测量和海图标绘，对于船舶导航，也有很大帮助。
总之，海洋探测的“顺风耳”——回声、水声探测技术为海洋事业的开
发，提供了巨大的帮助。“顺风耳”耳听八方，为海洋开发充当着“侦察兵”
的作用……
神奇的观测
海洋观测仪器是海洋调查工具，海洋调查是海洋开发和海洋科学研究的
基础。没有高精度、高速稳定可靠的海洋仪器，就不可能为海洋开发和海洋
学研究提供准确的一手材料。因此，海洋观测仪器的现代化受到了人们广泛
的重视。
自从 1950 年以来，航空遥感作为海洋环境调查和海洋开发的有效手段，
开始受到了很多国家的关注，并同卫星、调查船、浮标、潜水器等一起列入
了多数国家的发展规划。
尤其是最近 10 年来，航空海洋遥感技术在世界范围内取得了较大的进
展，并已在气象和海洋领域开始广泛的应用。遥感飞机各种类型，如气象研
究机、海洋学观测机、海洋磁测机、摄影测量机、地质调查机、综合研究机
等等。
在航空海洋遥感的基础上，航天海洋遥感技术在近年来也获得了可喜的
发展，而且其优势和性能远远高于航空海洋遥感，成为海洋调查空间技术的
后起之秀。一般航空遥感飞机的飞行高度在 10 千米左右，一张航空照片覆盖
地面面积只有 10～30 平方千米，探测一遍全球表面需要十几年的时间；而以
人造卫星为观测平�
