A. 物理海洋學是要研究什麼的
物理海洋學是用物理學的觀點和方法來研究海洋。物理海洋學主要研究發生在海洋中的流體動力學和熱力學過程,其中包括海洋中的熱量平衡和水量平衡,海水的溫度、鹽度和密度等海洋水文狀態參數的分布和變化,海洋中各種類型和各種時空尺度的海水與運動及其相互作用的規律。
物理海洋學重點研究內容:
主要是溫鹽密浪潮流,即溫度、鹽度、密度,波浪、潮汐、海流。不過物理海洋學發展至今,僅用這六點概括是不夠全面的。還可以更全面的概括為海洋熱鹽結構、海水宏觀運動、海-氣相互作用、海洋湍流四個方面。
B. 海洋物理學的主要理論
(見海洋潮汐)。
1687年,英國I.牛頓根據他發現的萬有引力定律,用引潮力解釋了潮汐的成因。1740年,瑞士D.伯努利建立了平衡潮學說。1775年,法國P.-S.拉普拉斯建立了潮汐動力學理論,給出了考慮地轉偏向力影響的潮汐動力學方程組及在特定條件下的特解。1845年,英國G.B.艾里提出了潮汐的長渠波動理論,並對其進行了較深入的研究。1872~1879年,英國W.湯姆孫(開爾文)設計了潮汐分析和預報的機械裝置。1878~1891年,英國G.H.達爾文研究了地球潮汐,並提出了海洋潮汐分析和預報的調和分析方法。 (見海浪)。
1802年,捷克F.J.von格爾斯特納發表了深水表面波的理論。1839年,英國G.格林建立了小振幅波理論,並導出了以波長表示的相速公式。1847年,英國G.G.斯托克斯建立了有限振幅波理論和小振幅內波理論;後來在1876年又提出了與波動能量傳播有關的群速公式。 (見大洋環流)。
1898年,挪威V.皮耶克尼斯推廣了理想斜壓流體的環流定理,發表了適用於旋轉地球上的環流定理。④ 海水狀態方程。
1857年,英國W.湯姆孫(開爾文)首先導出了深海海水的絕熱溫度梯度公式。 (見海洋電磁學)
在海洋電磁理論方面。1831年,英國法拉第發現了電磁感應現象,並於1832年指出,在地磁場中流動的海水,就像在磁場中運動的金屬導體一樣,也會產生感應電動勢;1851年,英國渥拉斯頓在橫過英吉利海峽的海底電纜上,檢測到與潮汐周期相同的電位變化,證實了法拉第的預言。
C. 物理海洋學碩士都學什麼
(一)學科簡介 物理海洋學是海洋科學的一個二級學科,主要是運用物理學的觀點和方法研究海洋中的力場、熱鹽結構、以及因之而生的各種機械運動的時空變化,並研究海洋中的物質交換、動量交換、能量的交換和轉換的學科,是海洋物理學中的一個分支。物理海洋學所研究的對象,是人類和生物賴以生存和生活的海洋中的物理環境。這種環境中的物理過程,與地球上的氣候和天氣的形成和變化、海洋生物的生存和生活、海洋中物質和熱量的輸送、海岸和海底的侵蝕和變化,以及海洋的交通運輸和軍事活動等,都有密切的關系。 物理海洋學所研究的問題,可概括為海洋熱鹽結構、海水宏觀運動、海-氣相互作用和海洋湍流等四個主要方面。 (二)培養目標 要求具有堅實的數學、力學、計算機應用方面的基礎理論知識;熟練閱讀外文資料、能用外語撰寫科技論文摘要和進行學術交流;掌握物理海洋學與相關海洋工程學科理論與技術研究的前沿動態;能熟練應用基礎理論和先進的計算、實驗技術手段對有關理論開展較有成效的研究工作,具有解決物理海洋領域中的重大理論與科技問題的能力。 (三)研究方向 1)淺海動力學 2)災害性海洋動力過程 3)波浪理論與應用 4)海洋環流與應用 5)環境海洋學 6)海洋物理監測原理及技術 (各個招生單位研究方向略有不同,以上以河海大學為例) (四)考試科目 ①101思想政治理論 ②201英語一或203日語 ③301數學一 ④809理論力學或819流體力學或880數理方程 (各個招生單位考試科目略有不同,以上以河海大學為例) (五)相近學科 與此專業相關的學科有:流體力學。
D. 在物理海洋學方面,你都知道哪些科學成果呢
物理海洋學側重於描述和理解海洋環流和流體運動的演變模式,以及其特性的分布,如溫度、鹽度和溶解化學元素和氣體的濃度。在廣泛的空間尺度上研究作為動態流體的海洋,從與湍流微觀結構相關的厘米尺度到海洋環流和全球翻轉環流的數千公里尺度。方法包括理論、直接觀察和計算機模擬。我們的研究經常發生在重要的多學科問題的背景下,包括全球氣候的動態和可預測性以及人類在沿海和河口地區使用的可持續性。
熱帶海洋學,熱帶海洋說明了在許多時間尺度上與大氣密切耦合的影響。該領域的許多學生在 NOAA 太平洋海洋環境實驗室都有顧問。
波浪、湍流和混合,海洋過程發生在一個巨大的空間尺度范圍內,從全球環流的許多兆米大小,到分子擴散和粘度起作用的毫米到厘米的尺度。該領域的許多學生在應用物理實驗室都有顧問。
E. 海洋學的分支學科
海洋科學研究和科學理論呈現出日益增強的整體化趨勢。隨著海洋科學的發展,揭示的海洋現象越來越多,因此學科的劃分也就越來越細,研究領域也越來越廣。近幾十年來對海洋現象和過程的深入研究發現,各分支學科之間是彼此依存、相互交叉、相互滲透的,每一分支學科只有在整個海洋科學體系的相互聯系中才能得到重大發展。
現代海洋科學的研究體系,大體可以分為基礎性學科研究和應用性技術研究兩部分。基礎性學科是直接以海洋的自然現象和過程為研究對象,探索其發展規律。應用性技術學科則是研究如何運用這些自然規律為人類服務。
海洋中發生的自然過程,按照內秉屬性,大體上可分為物理過程、化學過程、地質過程和生物過程四類,每一類又是由許多個別過程所組成的系統。對這四類過程的研究,相應地形成了海洋科學中相對獨立的四個基礎分支學科:海洋物理學、海洋化學、海洋地質學和海洋生物學。
海洋物理學是以物理學的理論、技術和方法研究發生於海洋中的各種物理現象及其變化規律的學科。主要包括物理海洋學、海洋氣象學、海洋聲學、海洋光學、海洋電磁學、河口海岸帶動力學等。
物理海洋學主要研究海水的各類運動(如海流、潮汐、波浪、行星波、湍流和海水層的微結構等),海洋同大氣圈和岩石圈的相互作用規律,海洋中聲、光、電的現象和過程,以及有關海洋觀測的各種物理學方法。
海洋化學是研究海洋各部分的化學組成、物質分布,化學性質和化學過程的學科。研究的內容主要是海洋水層和海底沉積以及誨洋一大氣邊界層中的化學組成、物質的分布和轉化,以及海洋水體。海洋生物體和海底沉積層中的化學資源開發利用中的化學問題等。海洋化學包括化學海洋學和海洋資源化學等分支。
海洋地質學是研究地球被誨水淹沒部分的特徵和變化規律的學科。主要研究內容為:海岸和海底地形,海洋沉積的組成和形成過程,大洋地層學、洋底岩石的岩性、礦物和地球化學,海底地殼構造和大洋地質歷史,海底的熱流、重力異常、磁異常和地震波傳播速度等地球物理特性。海洋地質學當前研究的重大課題是海底礦產資源的分布和成礦規律,大陸邊緣(包括島弧——海溝系)和大洋中脊為主的板塊構造,以及古海洋學等。
海洋生物學是研究海洋中一切生命現象和過程及其規律的學科,主要研究海洋中生命的起源和演化,海洋生物的分類和分布、形態和生活史、生長和發育、生理和生化、遺傳,特別是生態的研究,以闡明海洋生物的習性和特點與海洋環境之間的關系,揭示海洋中發生的各種生物學現象及其規律,為開發、利用和發展海洋生物資源服務。海洋生物學包括生物海洋學、海洋生態學等分支學科。
如同自然科學中的其他學科一樣,海洋科學的各個基礎分支學科不僅互相聯系,互相依存,而且互相滲透,不斷萌生出許多新的分支學科,如海洋地球化學、海洋生物化學、海洋生物地理學、古海洋學等。
另一方面,海洋科學的研究,特別是在早期,具有明顯的自然地理學方向,著重於從自然地理的地帶性和區域性的角度研究海洋現象的區域組合和相互聯系,以揭示區域特點、區域環境質量、區域差異和關系,形成了區域海洋學。
由於現代科學技術發展很快,海洋資源開發技術與日俱新,因此需要專門研究如何把基礎理論研究成果應用到實踐中去,解決生產技術問題。這樣,在海洋科學研究中就逐漸分化出一系列技術性很強的應用學科和專業技術研究領域。
如海洋工程,它始於為海岸帶開發服務的海岸工程。到了20世紀後半期,世界人口和經濟迅速增長,人類對蛋白質和能源的需求量也急劇增加,因此海洋工程又增加了深海采礦、經濟生物的增養殖、海水淡化和綜合利用、海洋能的開發利用、海洋水下工程、海洋空間開發等內容。
海洋科學研究成果的應用,由於服務對象不同,還相應地形成一些相對獨立的應用性學科,如海洋水文氣象預報、航海海洋學、漁場海洋學、軍事海洋學等。
但是,如同其他自然科學研究一樣,任何學科分類和體系都不是最終的封閉系統,隨著對海洋研究的深化和擴展,海洋科學的學科分類和體系將不斷地有所更新和發展。
海和洋的區分
洋,是海洋的中心部分,是海洋的主體。世界大洋的總面積,約占海洋面積的89%。大洋的水深,一般在3000米以上,最深處可達1萬多米。大洋離陸地遙遠,不受陸地的影響。它的水溫和鹽度的變化不大。每個大洋都有自己獨特的洋流和潮汐系統。大洋的水色蔚藍,透明度很大,水中的雜質很少。世界共有4個,即太平洋、印度洋、大西洋、北冰洋。
海,在洋的邊緣,是大洋的附屬部分。海的面積約占海洋的11%,海的水深比較淺,平均深度從幾米到二三千米。海臨近大陸,受大陸、河流、氣候和季節的影響,海水的溫度、鹽度、顏色和透明度,都受陸地影響,有明顯的變化。夏季,海水變暖,冬季水溫降低;有的海域,海水還要結冰。在大河入海的地方,或多雨的季節,海水會變淡。由於受陸地影響,河流夾帶著泥沙入海,近岸海水混濁不清,海水的透明度差。海沒有自己獨立的潮汐與海流。海可以分為邊緣海、內陸海和地中海。邊緣海既是海洋的邊緣,又是臨近大陸前沿;這類海與大洋聯系廣泛,一般由一群海島把它與大洋分開。我國的東海、南海就是太平洋的邊緣海。內陸海,即位於大陸內部的海,如歐洲的波羅的海等。地中海是幾個大陸之間的海,水深一般比內陸海深些。世界主要的海接近50個。太平洋最多,大西洋次之,印度洋和北冰洋差不多。
海洋的形成
海洋是怎樣形成的?海水是從哪裡來的?
對這個問題目前科學還不能作出最後的答案,這是因為,它們與另一個具有普遍性的、同樣未徹底解決的太陽系起源問題相聯系著。
現在的研究證明,大約在50億年前,從太陽星雲中分離出一些大大小小的星雲團塊。它們一邊繞太陽旋轉,一邊自轉。在運動過程中,互相碰撞,有些團塊彼此結合,由小變大,逐漸成為原始的地球。星雲團塊碰撞過程中,在引力作用下急劇收縮,加之內部放射性元素蛻變,使原始地球不斷受到加熱增溫;當內部溫度達到足夠高時,地內的物質包括鐵、鎳等開始熔解。在重力作用下,重的下沉並趨向地心集中,形成地核;輕者上浮,形成地殼和地幔。在高溫下,內部的水分汽化與氣體一起沖出來,飛升入空中。但是由於地心的引力,它們不會跑掉,只在地球周圍,成為氣水合一的圈層。
位於地表的一層地殼,在冷卻凝結過程中,不斷地受到地球內部劇烈運動的沖擊和擠壓,因而變得褶皺不平,有時還會被擠破,形成地震與火山爆發,噴出岩漿與熱氣。開始,這種情況發生頻繁,後來漸漸變少,慢慢穩定下來。這種輕重物質分化,產生大動盪、大改組的過程,大概是在45億年前完成了。
地殼經過冷卻定形之後,地球就像個久放而風幹了的蘋果,表面皺紋密布,凹凸不平。高山、平原、河床、海盆,各種地形一應俱全了。
在很長的一個時期內,天空中水氣與大氣共存於一體;濃雲密布。天昏地暗,隨著地殼逐漸冷卻,大氣的溫度也慢慢地降低,水氣以塵埃與火山灰為凝結核,變成水滴,越積越多。由於冷卻不均,空氣對流劇烈,形成雷電狂風,暴雨濁流,雨越下越大,一直下了很久很久。滔滔的洪水,通過千川萬壑,匯集成巨大的水體,這就是原始的海洋。
原始的海洋,海水不是鹹的,而是帶酸性、又是缺氧的。水分不斷蒸發,反復地形雲致雨,重又落回地面,把陸地和海底岩石中的鹽分溶解,不斷地匯集於海水中。經過億萬年的積累融合,才變成了大體勻的鹹水。同時,由於大氣中當時沒有氧氣,也沒有臭氧層,紫外線可以直達地面,靠海水的保護,生物首先在海洋里誕生。大約在38億年前,即在海洋里產生了有機物,先有低等的單細胞生物。在6億年前的古生代,有了海藻類,在陽光下進行光合作用,產生了氧氣,慢慢積累的結果,形成了臭氧層。此時,生物才開始登上陸地。
總之,經過水量和鹽分的逐漸增加,及地質歷史上的滄桑巨變,原始海洋逐漸演變成今天的海洋。