海水是如何到達地函的？

地球上的海水是從哪裡來的呢？ 很早以前，人們一直認為海水是地球本身就有的。當地球從原始太陽星雲中凝聚出來時，便攜帶有這部分水。起初它們以結構水、結晶水等形式存在於礦物和岩石之中。這種“初生水”的說法沒有科學依據，無法立足，因為人們

海底是漏的，僅僅通過海水自身的向下滲透，是不可能到達地函的。必須在一定條件下先與各種礦物結合成含水礦物，然後再以固體礦物的形式通過板塊俯衝向地球深部輸送。包含著大量含水礦物的洋殼碎塊被運送到地函深處，使得這些含水礦物能夠到達地函並在地函中儲存下來。

世界最深的的海溝是馬里亞海溝，根據科學家的研究，這個海溝所在的太平洋板塊，和菲律賓板塊之間，發生了碰撞。然後海水就在這個兩個板塊的運動中，被吸到地球的裡面。我們知道，地球是有結構之分的。越裡面溫度越高，所以這些海水被衝到地函時

地函中有水，那麼這些水又是從哪裡來的呢？答案你可能想不到！原來，大部分的地函水來自地球表面的海洋。你也許會感到奇怪，海洋與地球內部的地函之間相隔甚遠，中間還夾著地殼，液態的海水又是怎麼跑到地函中去的呢？有關海水是怎麼到達地函中的問題，近年來激發起了科學家對地球深部水迴圈研究的極大興趣！

第一，“薄薄的”地殼是相對而言的，據探測地殼最薄處也有5km； 第二，深海壓強很大，海水的沸點也大大升高（每10.3m增加一個大氣壓）； 第三，地函溫度高，並不意味著地殼溫度高，一方面因為岩石導熱效能不好，另一方面地殼與地函中間其實還有一

儘管我們已經知道，海底是漏的，但毫無疑問，僅僅通過海水自身的向下滲透，它們是不可能到達地函的，地函中也絕無水流。地球表面的水要想輸運到深部地函中，還必須在一定條件下先與各種礦物結合成含水礦物，然後再以固體礦物的形式通過板塊俯衝向地球深部輸送。在大洋板塊向板塊俯衝的過程中，包含著大量含水礦物的洋殼碎塊被運送到地函深處，使得這些含水礦物能夠到達地函並在地函中儲存下來。

在愛奧尼亞海域附近有一個無底洞,這裡每天都會向下吸入三萬噸海水,就像地球上的一個漏斗一樣,將地球表面的海水源源不斷的吸入地表下面,但他卻一直沒有

當然，在地函的不同區域，由於溫度壓力存在著差異，水與地函礦物結合的形式也不同，這就造就了地函中多種型別含水礦物的存在。更有趣的是，科學家通過地震波研究發現，水不僅能到達下地函，甚至可能到達距地面約2900千米處的下地函底部與地核的分界處呢！

1、海底是地殼的一部分，很薄，大概幾公里厚，而下面是地函，地函上部分有一個軟流層，裡面全是岩漿，這些岩漿的數量遠遠多於全部海水，根本不是一個數量級的。 2、地殼壓在地函上，對下面的岩漿是一種壓力。所以任何火山的岩漿都是在很大壓力下

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北京：地下大洋不解決水資源問題?

北京：地下大洋不解決水資源問題

中美科學家解析“北京異常”地下大洋無法直接利用

www.thebeijingnews.com · 2007-3-12 11:38:10 · 來源： 新京報

“北京異常”（TheBeijinganomaly），聖路易斯華盛頓大學的邁克爾·維瑟遜636f70797a686964616f31333332626137在其最近的一篇論文中發明了這樣一個術語。這篇論文發表在《美國地球物理學會》上，由維瑟遜領導的一個小組完成。論文中描述，在東亞地區，在700千米至1400千米的地函深處，發現了大量的水。觀測結果表明，北京地區的這種地函中含水的現象尤為明顯。換句話說，北京，這座水資源日益緊張的城市之下，潛藏著一個海洋。

“挪亞洪水”藏在北京？

維瑟遜的研究成果發表後，引起公眾的興趣：難道北京地下的大洋就是當年“挪亞洪水”的遺蹟嗎？

亞洲東部地下數百公里的深處，一個奇怪的訊號已經連續傳送了數億年。解讀這個訊號的結果令科學家大吃一驚：歐亞板塊的東部，太平洋板塊的邊緣，存在著一個巨大的海洋。科學家估算了這個大洋的面積與水量，發現它竟然與北冰洋大致相當。

這個訊號就是地震波，一種由地震震源發出在地球內部傳播的波。美國聖路易斯華盛頓大學的地震學家邁克爾·維瑟遜（Michael Wysession）與加州大學的另一位研究者耶西·勞倫斯（JesseLawrence）組成的研究小組就是這個奇怪訊號的解讀者。

一開始，邁克爾·維瑟遜等研究者只是在觀測地震波穿過地函的過程。研究小組陸續分析了60多萬份地震圖表，發現其中有8萬份圖表顯示，地震波有異常情況，受到了干擾。而這種干擾來自水對波的影響。研究者們因此得出結論，在穿越地函的過程中，一些地震波途徑了一個非常特別的區域。為此，維瑟遜等研究者還專門製作了地震波的3D模型，分析地震波的變化情況。這一模型清楚地勾勒出了地震波呈現的曲線形：由強變弱，然後再逐漸加強。資料顯示，地震波變弱的位置主要是在東亞：從印度尼西亞一直延伸至俄羅斯北端。

地函構造研究主要通過對地震波的分析來進行。通過測定地震波的傳播速度、強度，科研人員就能給地球的地殼及地函做一個計算機軸向斷層掃描（CAT）。當然，僅應用地震波就希望探測到地下深處的各種動態情況，並不是件容易的事情。科學家還需要結合地函溫度變化、地下物質（比如礦藏）分佈對地震波造成的影響。

此次，維瑟遜研究小組綜合考慮了地震波衰減的情況。地震波起伏不平的波動，可以讓我們知道這個地區的岩石硬度如何。根據實驗結果，維瑟遜指出，地震波在一個岩石相對脆弱的區域逐漸變弱。這個區域富含水分，能迅速減弱地震強度。根據這一區域的範圍，維瑟遜推斷它所含有的總水量可能相當於一個北冰洋。需要強調的是，這些可能存在的水體並不像我們日常所見的地表水，呈現液態，能夠自由流動。它們被封閉在地下700千米到1400千米的岩石之中。

維瑟遜的研究成果也帶來一些有趣的想象。他抱怨說論文發表後，自己收到了無數電子郵件，相當部分讀者迫切想知道，當年是否就是這些水體，造成了挪亞時代的大洪水。“它不是真正的大洋，只是含有水分的岩石———而且可能的含水量不到0.1%.”不過儘管含水量只有不到0.1%，但是如果這些水能被“釋放”出，總量卻是驚人的。維瑟遜設想了一個利用這些水資源的方法：把這些位於地下700千米深處的岩石開採出來，並在密閉容器中加熱，這時岩石中的水分就會蒸發，可供收集利用。

維瑟遜表示在此前對地球深處的探索中，從未發現過此類現象。他將這個新發現的地下結構稱之為“北京異常”———因為他發現在北京附近的地函中地震波的衰退表現出最大值。衰退值越大，這個地區下面便越潮溼。

這就說明在北京的地下深處，岩石的含水量最為豐富。

地球內部的管道洩漏

連日來，中科院地質與地球物理研究所一些研究人員的談話中也時不時涉及到北京附近地質結構的一些特殊現象。事實上，中國的科研人員並不是第一次聽到“北京異常”這個新詞。去年，在北京大學舉行的地球物理科學研討會上，中國學者首次聽到維瑟遜使用了這個新名詞———不過那只是在學術範圍內的一點小轟動而已。

中國科學院地質與地球物理研究所的研究員龐忠和一直在做有關水資源的研究。

在瞭解了維瑟遜的研究工作後，他迅速與之取得了聯絡，並向其通報了自己在去年發表的一篇英文論文。

這篇發表在《地球化學探索》上的論文關注的就是地球深部水迴圈的問題。我們生活在地球表層，看到的也只是地球表層的水迴圈。事實上，水迴圈與碳迴圈一樣，一直深入到地球內部。只是水在地球內部的迴圈速度比在地球表層系統中迴圈的速度慢得多。龐忠和指出，地殼中有水是個常識，上地函100千米以內有水在科學上也講得通。不過維瑟遜所說的700千米以下屬於地函深部，這是目前科學技術手段下無法觀測的深度。科學家現在只能用波的辦法，收集天然地下波，藉此對地下的情況進行分析。

所以，嚴格地說，北京地區地函深處有水只是一種科學推斷。然而，這種科學推斷卻對地球動力學和地球演化研究有一定幫助。

此前，國際原子能機構（IAEA）曾展開對全球大氣降水中的同位素監測，提供了詳盡的水和大氣中水同位素情況。這一專案的研究物件，包括氧的較重穩定同位素18O.研究人員發現，在環太平洋，特別是日本與菲律賓一帶，大氣水（包括在地面及以上迴圈的水）的PH值偏小，呈弱酸性，同時，水中所含有的氧的較重同位素18O較正常水平偏高。究竟是什麼原因使日本、菲律賓一帶的大氣水呈現這些特異情況呢？

龐忠和解釋說，地球深部水迴圈是一個整體過程：*板塊俯衝到海洋底部時，將大量的海水帶入*板塊之下，並逐漸衝到了下地函。這並不是一個封閉的過程，而是開放的，水在從板塊邊緣到達地函的路上，可能會出現“洩漏”。

而那些富含同位素18O的大氣水就是來自於岩漿中的水。

這便意味著北京以東的地區，在地球深部水迴圈過程中，一些水以岩漿水的形式被洩漏了出來。另外，龐忠和等研究人員還發現，在日本俯衝帶的火山面裡有大量的熱泉。熱泉樣本甚至可以達到24％。這些大量出現的熱泉，就是洩漏的岩漿水。“維瑟遜抓住的是最後到達目的地的那部分水，而我們觀測到的是在這個運輸過程中水的洩漏情況。整個過程就相當於地球深部水迴圈所用的管道，出現了洩漏。”龐忠和用了一個簡單的比喻。

板塊運動在作祟

究竟是什麼原因造成了地函內部活動的這個異常情況？

維瑟遜等科研人員推斷，如果地函深處真的含有水，那麼最大的可能還是板塊運動在“作祟”。*板塊、海洋板塊始終處於相互運動過程中。在東亞一帶，太平洋板塊與*板塊在這個過程中相互擠壓，海洋板塊俯衝到*板塊以下。大量的海水因此深入地下，並進而俯衝到了下地函以下。

20世紀60年代關於“海洋—*板塊”的碰撞過程已經有了一些基本結論。隨後，科學研究人員根據震源分佈和地殼上地函構造的研究結果得出一些新的認識，“海洋—*板塊”的碰撞過程是由海洋的整個岩石圈向*板塊的上地函俯衝。中國科學院地質與地球物理研究所張毅剛研究員表示，一般來說，“海洋—*板塊”俯衝過程中，海洋板塊甚至可以深入到地下660千米的地函深處。因此，地下700千米以上部分岩石含水的現象也早已有了科學定論。

大量地震觀測資料表明，地下410千米和660千米的地震波速度間斷面是兩個全球性的上地函構造，它們之間的區域被稱為“地函過渡帶”。地殼和上地函在俯衝的過程中，由於礦物的化學作用或是摩擦生熱，可以引起周圍介質的變化或部分熔融。因此，人們對俯衝板塊和上地函間斷面410千米和660千米的相互作用進行了大量的研究。研究人員還發現，410千米至660千米之間的地函轉換帶的水的質量百分比為0.1至0.2wt%，遠遠高於上地函的含水量。“所以，地函中有水。地函水含量比海洋中的水量還大。”張毅剛表示這種地函中含水的認識，一般只限於在地函下面660千米深處。而被維瑟遜命名為“北京異常”的下地函含水區域，還是科學界的首次發現。“700千米深處以下的情況就更復雜了”張毅剛還無法給出“北京異常”的一個準確原因。

當然，對於張毅剛的看法，龐忠和也並不是完全認同。在龐忠和看來，造成“北京異常”現象的原因完全可以用維瑟遜等人的板塊運動學說來解釋。畢竟地球運動構造過程中，主要是板塊運動所形成的。

地震波3D模型顯示亞洲東部的地下存在一個巨大的水體。

地下水迴圈成因示意圖。歐亞板塊和太平洋板塊發生碰撞，歐亞板塊插入太平洋板塊下部，並帶入大量海水。這些海水中的一部分逃逸出，成為熱泉，另一部分則造成了北京地區的“地下大洋”。

城市的擴張使北京的水資源日益緊張，但地下大洋的發現並不能解決這一問題。

■關注

地函水解決水資源問題？

地函含水。

即使不考慮被命名為“北京異常”，那些深達700千米以下的地函水，我們也還可以想象660千米以上地函及地殼中的巨大水量。

那麼，這些地函中的水究竟有什麼作用呢？它們是否有助於解決華北地區水資源緊張的現狀呢？

地球表面的70%被水覆蓋。這些水有著許多的作用，其中一項就是作為潤滑劑，從而使得*板塊移動的過程更為“順暢”。“看看我們的姐妹星———金星。”維瑟遜在文章中指出，由於金星內部非常熱，因此無法保留液態水，顯得異常乾燥。所以，金星地殼系統是封閉的，沒有板塊構造。由此可知，水對於地球的板塊運動來說是必不可少的。

而在地函中的水一般被“攪拌”進岩石中。科學研究表明，在地下410千米的深處，由於巨大的壓力作用，地函的岩石已經出現了複雜的物理過程。岩石在這裡可能發生了部分熔融，大量水的介入可能對於地函礦物的相變和力學強度產生很大影響。因為熱液與成礦有著緊密的聯絡，而水是熱液中的重要組成部分，所以在龐忠和看來，“北京異常”現象中的地函水能給熱液礦床的研究提供寶貴的線索。

在漫長的地球演化史中，最早形成地球的物質中有2%的重量是水，但在今天表層系統中的水只佔地球重量的0.02%.科學家推測除去逸失外，其餘的水分應當還留在地球的深部。所以，地函中含有異常豐富的水資源。有科學家估計，地球下地函中儲存的水就相當於地表大洋總水量的50倍。不過如此龐大的水量卻無法成為日常用水。龐忠和指出，由於受到目前研究能力的*，我們無法直接觀察到地函岩石樣本，因此只能依靠推測來了解地函內發生的情況。在這種情況下，討論如何開發利用地函水資源顯然為時過早。

即使人類有能力直接開採地函水，其成本也將是驚人的。“聽到北京下面有個大洋的訊息，可別高興得太早，因為那與我們的生活用水無關。”

■延伸

北京的水資源並不寬裕

北京市屬海河流域，是300多萬年前由永定河和潮白河沖積形成的傾斜平原。北京市的水資源主要儲存在第四系鬆散孔隙含水層中。東到西分佈有薊運河、潮白河、北運河、永定河和大清河5大水系。

北京市國土資源局的資料顯示，北京地區地下水平原區深度150米以上的第四系孔隙水的儲存量，至1997年底為650.83億立方米，其中城區及近郊區約99.26億立方米。

北京地下水天然資源量39.51億立方米，其中平原區29.61億立方米。北京地下水開採資源量為26.33億立方米，其中平原區地下水多年平均開採資源為24.55億立方米，山區地下水資源年開採量1.5億至2億立方米。北京市人均水資源佔有量僅約300立方米，是全國平均水平的1/8，是世界人均水平的1/30，遠低於國際公認的人均1000立方米下限。

北京市水利局曾根據1997年至2001年的統計資料，調查得出北京全市水汙染的總體情況。全市年汙水排放量高達12億立方米，其中市區就有8億立方米。水汙染一定程度上加劇了北京市水資源緊張的局面。

在過去的數百年中，如何保證北京的城市供水始終是個重要問題。在古代，引水工程就是保證北京地區供水的重要措施。公元1205年（金章宗泰和五年），城西北郊玉泉山流泉下游的翁山泊（昆明湖前身），就已被開渠引水向東南以接高梁河上游，從而補充了北京城的水源。不久，南水北調工程也即將發揮其重要作用，解決北京水資源緊張的問題。南水北調中線工程將在房山區北拒馬河進入北京境內，終點至頤和園團城湖，全長約80千米，工程建成後每年可向京城供水12億立方米。但專家表示，引來的長江水不能完全讓北京“解渴”。對此，龐忠和認為確實能解決北京水資源緊張的問題，然而這樣的解決方案也是付出了巨大代價才換得的。要緩解北京用水問題還要從節水做起。

■新知補丁

第四系鬆散孔隙含水層

在地殼發展過程中所形成的各種成層岩石（包括鬆散沉積層）及其間的非成層岩石的系統總稱，叫做地層系統。地層系統分類的第一級是“宇”，分為太古宇、元古宇和顯生宇。顯生宇又可分為古生界、中生界和新生界。

新生界則被分為古近系、新近系和第四系。第四系是新生代的最後一個系，也是地層系統的最後一個系。所以，第四系是最接近地表的一個地層。在這一系的鬆散沉積孔隙中含有大量水分，稱“第四系鬆散孔隙含水層”。

海水是從哪兒來的?

海水是固有的，也可以說是從地面滲入的。

起初，科學家們堅信，海水是地球固有的。它們開始以結構水、結晶水等形式貯存在礦物和岩石之中。以後，隨著地球的不斷演化，它們便從礦物、岩石中釋放出來，成為海水的來源。然而，一些科學家卻有不同看法。

這些“初生水”就是從地面滲入的。近代興起的天體地質研究表明，在地球的近鄰中，無論是距太陽最近的金星、水星，還是距太陽更遠一些的火星，都是貧水的，唯有地球得天獨厚，擁有如此大量的水。

所有這些，都讓科學家倍感奇怪，紛紛探討地球水的真正來源。其實，所有這些觀點還都是猜測，離真正揭開地球水源之謎的日子還很遙遠。

擴充套件資料：

海水的含鹽量非常高，被稱之為鹽的“故鄉”，其中90%左右是氯化鈉，也就是食鹽。另外還有氯化鎂、硫酸鎂、碳酸鎂、鉀、碘、鈉、鎳等元素。氯化鎂味道是苦的，加上比重大的氯化鈉，因此，海水喝起來是鹹而苦的。

頻繁的雨水彙集成江水、河水，江河水通過流水匯入海洋。這些流水在匯入大海的過程中，經過各種岩石和土壤，不斷沖刷，使其分解產生出各種鹽類物質。隨著海水的不斷蒸發，鹽的濃度也越來越高。

如果世界上所有海洋的水都蒸發幹了，海底會堆積出約60米厚的鹽層；如果將海水中的鹽全部提取出來平鋪在陸地上，陸地的高度可增加153米。

參考資料來源；百度百科-海水

大西洋是怎麼形成的呢？

2億年前地球的陸地是在一起的，然後*出現漂移的情況，在不斷的變化到了9000萬年前，開始是表層海水可以南北交流，底部仍有一片高地阻隔，有橫亙幾千裡公里的大海嶺，海嶺是上地函頂部的軟流層裡的岩漿的一個溢位口，當岩漿被海水冷卻之後就形成了岩石（簡而言之就是海嶺在不斷生成著岩石），海嶺不斷地生成著岩石，導致了新的岩石把舊的岩石向兩邊推移，久而久之，大西洋的海底面積不斷擴大，北部大西洋同地中海相通，南部地中海與太平洋相通，一直到7000萬年前，南北才完全貫通。大西洋已擴張到幾千千米寬，洋底的深度也達到5000米，大西洋形成了。

大西洋與北冰洋的貫通，是5000萬年前的事。這段時間裡，印度與澳大利亞南極*分開，從而產生了爪哇海盆，印度向北漂移，在6500萬年前，開始是快速的，每年移動10釐米，長驅北上一直漂移了8000千米的距離，向亞洲*撞去。印度北移，非洲*向北，古地中海先後消失，殘留的海盆形成現在的地中海、黑海、裡海，古地中海大部分被擠壓升高為一系列的山脈，成為地球上最複雜高大的山脈帶。

因此，世界海洋中，太平洋是最古老的海洋，是泛大洋演化發展的結果。大西洋、印度洋是年輕的新生的海洋，大西洋形成到現在這樣的面貌，只有五六千年的歷史，而印度洋的形成，年齡更小一些。直至今日隨著地球深部的運動，*海洋仍在變化之中。大西洋底形成了大洋。 主要依據是：海底擴張學說；板塊構造學說。

大西洋(Atlantic Ocean)，是世界第二大洋，佔地球表面積的近20%，原面積8221.7萬平方千米，在南冰洋成立後，面積調整為7676.2萬平方千米，平均深度3627米，最深處波多黎各海溝深達9219米。從赤道南北分為北大西洋和南大西洋。北面連線北冰洋，南面則以南緯66度與南冰洋接連，東面為歐洲和非洲，而西面為美洲。e79fa5e98193e4b893e5b19e31333366303761大西洋的中文名稱，最早來自於萬曆十一年(1583年)義大利傳教士利瑪竇的《山海輿地全圖》。

海水的來歷是什麼？

一直以來，人們普遍都認為，海水是地球本身所固有的。當地球從原始太陽星雲中凝聚出來的時候，便攜帶著這部分水。起初它們只是以結構水、結晶水等形式存在於礦物和岩石之中。後來，隨著地球的不斷演化，輕重物質的分離，它們便逐漸從礦物、岩石中釋放出來，成為海水的來源。據此，一些人認為，這些水便是從地球深部釋放出來的“初生水”。

然而，事情的進一步發展卻大大超出了當時人們的想象力：當人們對這種所謂的火山“初生水”進行同位素研究時，卻意外地發現，它們是由與地面水e799bee5baa6e79fa5e98193e78988e69d8331333431363533具有十分相似的同位素組成的，結果表明，它們實際上只不過是滲入地下然後又重新迴圈到地表的地面水。

有人認為，地球上的水，至少是大部分水，不是地球所固有的，而是撞入地球的彗星帶來的。近年，美國伊阿華大學的一些科學家，從人造衛星發回的數千張地球大氣紫外輻射照片中發現了一個驚人的事實：在圓盤狀的地球影象上總有一些奇怪的小黑斑。每個小黑斑大約只存在二三分鐘，面積卻很大，約有2000平方千米。經過仔細檢測分析後，他們一致認為，這些斑點是一些由冰塊組成的小彗星衝入地球大氣層造成的，是這種隕冰由於摩擦生熱轉化成水蒸氣的結果。從照片還可估算出每分鐘約有20顆這種小彗星進入地球，若其平均直徑為10米，則每分鐘就有1000立方米水進入地球，一年即可達0.5立方千米左右。據此可以推論，自地球形成至今的46億年中，將有23億立方千米的彗星水進入地球。這個數字顯然大大超過現有的海水總量。因此，伊阿華大學的科學家們的意見是否可靠，還有待驗證。

另一些科學家相信水是地球固有的。他們指出，雖然有證據表明火山蒸氣與熱泉水是主要來自地面水的迴圈，但卻不排斥其中可能混有少量真正的“初生水”。據計算，如果過去的地球一直維持與現在火山活動時所釋放出來水汽總量相同的水汽釋放量，那麼幾十億年來的累計總量將是現在地球大氣和海洋總體積的100倍。所以他們認為，其中99%是周而復始參加不斷迴圈的水，但卻有1%是來自地函的“初生水”。而正是這部分水構成了海水的來源。

還有一部分學者認為，因為地球條件適中，才能使原有的水能夠長期儲存下來。因此，他們認為，不能從地球近鄰目前的貧水狀態來推論地球早期也是貧水的。

總之，至今為止，關於海水來源的爭論，仍然有很多種意見一直相持不下。要想揭開謎底，仍然需要很長的時間和付出艱辛的努力。

電磁波在海水中的應用舉例？？

電磁波在海水中的衰減十分迅速，但頻率極低的電磁波在海水中的衰減就要慢得多。例如，頻率低於10赫的電磁波，在海水中的穿透深度可達5000米，可用於陸地對大洋深處的潛艇通訊和海底地殼物理探礦。電磁學在海洋研究中的應用摘要：隨著電磁波中的超長波用於對潛艇通訊，和極長波用於對大洋深處核潛艇通訊的要求，各國相繼開始研究海水的電磁特性和電磁波在海洋中的傳播規律。19世紀70年代以來，已經開始將電磁波中的極長波用於探測研究海底岩石圈的地質構造和探礦。海洋中海天然電磁場和海水在地磁場中運動時產生的感應電磁場，都會對水下通訊和地質探製造成干擾，這又促使人們對海洋中的天e79fa5e9819331333332613736然磁場和感應電磁場進行更細緻深入的研究。 關鍵字：電磁波；海洋電磁學；麥克斯韋方程組；海洋電磁場海洋電磁學主要研究海洋的電磁特性，海洋中的電磁場和電磁波的運動形態和規律，及其在海洋科學、海洋通訊和海洋開發中的應用的學科。經過大學期間我們對電磁學的學習以及探究，我們應該已經具備研究一些海洋電磁學問題的能力了。過去，在學習電磁學的時候我們大都沒有聽過“海洋電磁學”這個詞，其實電磁學在一些海洋問題中的應用和研究早在1832年就已經開始進行了，對於這一具有神祕性的課題我十分感興趣，本文就是對電磁學在海洋研究中的應用進行介紹和研究的。內容包括海洋電磁學的發展、應用、利用了什麼樣的電磁學原理以及對這些原理的深入分析。 一、海洋電磁學的發展及應用領域 海洋中的各種鹽類幾乎完全解離，這使海水含有大量離子而成為導體。法拉第早在1832年就指出：在地磁場中流動的海水，就象在磁場中運動的金屬導體一樣，也會產生感應電動勢。他在泰晤士河做過實驗，但沒有得到預期的結果；但他指出，在英吉利海峽必定能測出。1851年，渥拉斯頓在橫過英吉利海峽的海底電纜上，檢測到和海水潮汐週期相同的電位變化，證實了法拉第的預言。由此開始了對海洋中的電磁現象的研究。隨著電磁波中的超長波用於對潛艇通訊，和極長波用於對大洋深處核潛艇通訊的要求，各國相繼開始研究海水的電磁特性和電磁波在海洋中的傳播規律。19世紀70年代以來，已經開始將電磁波中的極長波用於探測研究海底岩石圈的地質構造和探礦。海洋中海天然電磁場和海水在地磁場中運動時產生的感應電磁場，都會對水下通訊和地質探製造成干擾，這又促使人們對海洋中的天然磁場和感應電磁場進行更細緻深入的研究。 電磁波在海水中傳播時激起的傳導電流，致使電磁波的能量急劇衰減，頻率愈高，衰減愈快。由麥克斯韋方程組可得出：兆赫以上的電磁波在海水中的穿透深度小於25釐米，海水對這種電磁波就成為很強的遮蔽層；而頻率低於10周/小時的電磁波，在海水中的穿透深度可達5000米。這樣，海洋就成為完全可穿透的了。這種極低頻的電磁波，可用於陸地對大洋深處核潛艇通訊和海底地殼物理探礦，是海洋電磁學研究的一項主要內容。 海洋中主要的天然電磁場是地磁場，而佔據地磁場99%以上的主磁場，幾乎全部起因於地核。另外，地球大氣電離層中發生的各種動力學過程，包括來自太陽的電漿流和地球磁圈及電離層的相互作用，不斷產生頻率範圍很寬的電磁波。其中的週期為數分鐘以上的，能夠穿過海水而達到海底，再穿過海底沉積層，達到上地函岩石圈甚至更深處。 海水和海底接觸處的電化學過程，岩石中的滲透過程，及海水在岩石中的擴散作用等物理作用和化學作用，在海洋中也能產生電場，其強度可達100微伏/米。在浮游植物和細菌的聚集區，也發現有生物電場。 海水的各種較大尺度的運動，如表面長波、內波、潮汐和海流等，都能感應出相應的電磁場。研究海水各種尺度運動所產生的感應電磁場，探求測量它們的方法，進而通過電磁測量來了解海水的各種運動，也是海洋電磁學研究的一個重要方面。 陸地、艦艇和飛機與水下潛艇進行無線電通訊時，所用的電磁波中的超長波，波長在萬米以上(頻率低於30千赫)。電磁波沿地球表面和高度為70～80公里的電離層所構成的兩個同心反射層之間傳播，然後垂直透入海水，潛艇可在水面以下30米深處收到這種電磁波。 要從陸地上和藏在大洋深處的核潛艇通訊，比較可*的手段是極低頻電磁波(波長在百萬米以上)。實驗表明，潛航於120米深的核潛艇用300米長的拖曳接收天線，能順利地收到4600公里遠的極長波指令。使用超長波和極長波對潛艇通訊，其優點是不受磁爆、核爆炸和太陽黑子的影響。 裂隙中充滿海水的岩石和硫化礦物，都能使岩石的電導率增加兩個量級以上，可以用電磁波探測到，這是一種有效的探測手段。海底岩石圈的電導率與它的物理化學性質、溫度和含水量等，均有關係。根據海底附近的電磁測量，推斷海底以下的上地函岩石圈的電磁性質，可用來研究海底岩石圈的結構、熱力學過程和海底岩基的運動及海底礦床的形成。二、海洋電磁學應用原理分析 海洋電磁學中最為有代表性的物理學原理應該說是電磁感應原理了。法拉第電磁感應定律：在電磁感應現象中產生的感應電動勢大小，跟穿過這一回路的磁通量的變化率成正比。由於通過導體本身的電流發生變化而引起的電磁感應現象叫自感現象．自感現象中產生的感應電動勢叫自感電動勢，自感電動勢阻礙導體本身電流的變化．自感電動勢的大小跟電流的變化率成正比，對同一線圈，電流變化越快，自感電動勢越大．我們知道海洋中的水有其一定規則式的流動，勢必會與海洋地磁場或其他磁場做切割磁感線運動，從而產生感應電流。值得一提的是麥克斯韋方程組是海洋電磁學經常用到的依據。所以說電磁感應原理在這流動性很強的海洋中就會顯的格外常見。 大家可能會想起一項在海底勘探工作中經常會碰到的一種技術——海底管道缺陷定位技術。技術人員利用超低頻電磁波作為示蹤源,建立磁場模型,並對示蹤訊號的發射與接收圖形進行研究,從而精確定位海底管道內層的洩漏點。在深海中一些石道、天然氣管道以及其他重要的輸送管道的維護與修復都會用到這項技術，現在這項技術已經成為海下管道維護和海底勘探必不可少的科學工具了。.強大的通訊功能是電磁波的特性之一，其優點是不受磁爆、核爆炸和太陽黑子的影響。這樣無論是海底還是空中的通訊都不會受到外界的干擾。我們最為熟悉的應該是高中課堂上講過的用電磁波測量海水的深度實驗，這是利用了低頻電磁波的高穿透能力，電磁波打到海水底部時發生反射，由於海水幾乎不會影響到電磁波的傳播路徑所以我們會在電磁波發射端接收到反射回來的電磁波，從而根據發射到接收經過的時間去確定一定區域內海水的深度。還有一些海洋科學有關電磁學原理的應用，相對來說與我們的生活聯絡不是很大我們這裡就不做探討了，這樣有價值的物理學研究性科學是否說就是能象計算機一樣得到飛速的發展呢？三、海洋電磁學的發展前景 海洋科學專業培養具備海洋科學的基本理論、基礎知識和基本技能，能在海洋科學及相關領域從事科研、教學、管理及技術工作的高階專門人才。主要到海洋科學及相關領域從事科研、教學、管理及技術工作。對於海洋電磁學的發展，應該是海洋科學的一項主導性的研究，因為有太多的海洋科學原理與電磁學密切相關了。所以我們可以這樣推斷：由於目前世界的主流在於資源的開發與經濟的發展去帶動國家綜合實力的提升，例如伊拉克的石油、義大利的鑽石，還有澳大利亞的羊毛等等。他們的特點在於有一支獨秀的地質、環境資源。許多國家已經注意到了這一現象，正在努力的發展自己的獨特產業。海洋是個大寶庫，地球上70%以上是海洋，所以我們說海洋科學的發展前景應該是前途無量的，海洋電磁學作為其主導學科的發展前景亦不容小視。