高中地球科學/海底
海面廣闊，其下隱藏著一個完整的世界。海底有時被稱為現代的最後疆域。儘管人類航海已有數千年曆史，但人們探索的海底區域卻微乎其微。我們對廣闊的海洋知之甚少。如今的技術使我們能夠更多地瞭解海底，包括其物理特性及其對生物的影響。
- 描述研究海底的障礙和方法。
- 描述海底的特徵。
- 列出人們從海底利用的生物和非生物資源。
古代神話傳說亞特蘭蒂斯是一個強大的海底城市，其戰士征服了歐洲的許多地區。關於這個城市是否存在幾乎沒有證據，但人類對海洋世界的好奇心確實存在了幾個世紀。直到科學家們開發了一種模仿蝙蝠和海豚在黑暗中導航的回聲定位系統的系統（圖14.19），人們才對海洋的無光區有了更多的瞭解。在第二次世界大戰期間，由於需要找到潛艇，科學家們學會了利用聲波穿過海洋來探測水下物體。聲波像回聲一樣從海洋中的任何物體上反彈回來。根據聲波返回所需的時間，可以計算出物體的距離。最終，科學家們能夠繪製海底地圖。
阻礙我們研究海洋深處的三個主要障礙是：缺乏光照、非常低的溫度和高壓。如你所知，光只能穿透海洋表層200米；海洋深度可達11000米。海洋中的大多數地方完全黑暗，這使得人類在沒有攜帶光源的情況下無法探索。其次，海洋非常寒冷；許多地方的溫度低於0°C（32°F）。如此寒冷的溫度對人類探索海洋構成了巨大的障礙。最後，隨著你潛得越深，海洋的壓力就會急劇增加。由於壓力，潛水員很少能潛到40米以下。潛水員在40米處的壓力將為4千克/平方釐米（60磅/平方英寸）。儘管我們沒有意識到，但我們大氣中的空氣是有重量的。它以大約1千克/平方釐米（14.7磅/平方英寸）的力壓在我們身上。在海洋中，每增加10米的深度，壓力就會增加近1個大氣壓！想象一下10000米處的壓力；那將是1000千克/平方釐米（14700磅/平方英寸）。如今的潛艇通常只潛到大約500米；要潛得更深，它們必須經過專門設計才能承受更大的深度（圖14.20）。
在19世紀，探險家們透過在船舷上小心翼翼地放下繩索來測量海洋深度，一次測量一個小點，從而繪製了海底地圖。聲納（SONAR），即聲波導航與測距，使現代研究人員能夠更快、更容易地繪製海底地圖。研究人員將聲波脈衝傳送到海底，並根據聲波返回所需的時間計算深度。當然，一些科學研究需要實際前往海底採集樣本或直接觀察海底，但這成本更高且可能很危險。
在20世紀50年代後期，潛艇“的裡雅斯特號”是第一艘載人潛水器冒險進入海洋最深處，即馬裡亞納海溝的一個名為挑戰者深淵的區域。它被設計成能夠承受1.2公噸/平方釐米的壓力，並潛入了10900米的深度。儘管機器人潛艇已經返回挑戰者深淵採集沉積物樣本，但還沒有其他載人潛水器再次達到這個深度。“阿爾文號”是美國用於大量研究的潛水器；它可以潛入海洋表面以下4500米（圖14.21）。
為了避免海底載人任務的費用、危險和侷限性，遙控潛水器或ROV允許科學家透過傳送攜帶攝像機和特殊測量裝置的車輛來研究海洋深處。科學家們利用複雜的執行系統對其進行電子控制（圖14.22）。
在科學家發明聲納之前，許多人認為海底是一個完全平坦的表面。現在我們知道海底遠非平坦。事實上，最高的山脈和最深的峽谷都位於海底；比大陸上發現的任何地貌都要高得多和深得多。與陸地上形成火山和山脈的相同構造力量在海底也形成了類似的地貌。
請看圖14.23。如果你沿著左上角的海灘向外延伸海底，海底會沿著大陸架緩緩傾斜。然後，海底沿著大陸坡（大陸的真正邊緣）陡峭下降。構成40%海底的平滑、平坦區域是深海平原。貫穿全球所有海洋的是一條連續的山脈，稱為大洋中脊（圖14.23中的“海底山脊”）。大洋中脊形成於構造板塊相互分離的地方，使岩漿能夠滲入板塊分離的空間。大洋中脊系統總長80000公里，大部分位於水下，除了冰島等少數幾個地方。其他水下山脈包括海底火山（稱為海山），它們可能高出海底1000多米。那些到達海面的成為火山島，例如夏威夷群島。當一個構造板塊俯衝到另一個板塊之下時，就會形成深海海溝。
海底提供了重要的生物和非生物資源，必須以可持續的方式進行管理，才能維持這些資源。我們必須以可再生方式利用這些資源，並注意不要汙染海洋，因為汙染會影響我們所需的資源本身。
儘管大多數魚類是在海洋開闊水域中捕獲的，但底拖網捕魚是一種捕魚方法，它涉及到將一個帶配重的漁網拖過海底，以從海底收穫魚類。在許多使用底拖網捕魚的區域，人們使用的漁網和其他捕魚工具嚴重擾亂了生態系統。許多魚類的捕撈過度，這意味著它們的繁殖速度趕不上人們消費的速度。出於這個原因，世界上的一些地區制定了法律，限制底拖網捕魚的深度不超過1000米，或遠離受保護和敏感區域的水域。儘管如此，最近關於漁業資源的報告告訴我們，需要採取緊急行動來恢復過度捕撈的魚類物種。
海床是許多海洋生物的家園，例如蛤蜊、鮑魚、海螺和蛞蝓。其中一些動物被人們用作食物。就像雨林中豐富的生命一樣，海洋中的珊瑚礁也是生物多樣性豐富的場所（圖 14.24）。一些海洋生物為我們提供了藥物。海床還間接地支撐著海洋中的大多數生命，因為上升流將重要的營養物質從海床帶到浮游生物。而這些浮游生物反過來又為海洋食物網中的大多數其他生物提供食物。
海洋中最有價值的非生物資源是石油和天然氣。當然，這些資源位於海床之下，需要鑽探才能獲取。石油平臺可以容納數十口油井，這些油井鑽探在海洋深度有時達到 2000 米的地方（圖 14.25）。在石油平臺上工作對工人來說很危險，因為他們會暴露在惡劣的海洋條件和氣體爆炸中。由於漏油和破壞自然環境，石油鑽井平臺也對海洋生態系統構成威脅。
許多礦物存在於海底。它們可以形成稱為結核的結晶球體，這些結核有一天可能會從海底收集或開採（圖 14.26）。結核的大小可以像豌豆一樣小，也可以像籃球一樣大。這些結核中常見的礦物資源包括錳、鐵、銅、鎳、磷酸鹽和鈷。這些礦物在工業界有許多用途。據估計，海床上可能有高達 5000 億噸的結核。目前，海底還沒有進行大量的礦物開採，部分原因是成本高昂，以及對這種開採如何擾亂海底的擔憂。
- 在聲納技術發展之前，我們對海底知之甚少。
- 深海一片黑暗，非常寒冷，並且由於上覆水體的壓力巨大。
- 潛水員只能探索大約 40 米的深度，而大多數潛艇只能潛到大約 500 米的深度。科學研究潛水器已經探索了海洋最深的溝壑，但大多數潛水器只被設計成到達海底。
- 如今，我們對海洋的大部分探索都是利用聲納和遙控車輛進行的。
- 海洋的特徵包括大陸架、大陸坡和大陸隆。海底被稱為深海平原。在海底之下，有一些較小的更深區域稱為海溝。從海底升起的特徵包括海山、火山島以及洋中脊和海隆。
- 海洋為我們提供了生物和非生物資源。
- 海洋生物資源包括用於食物的魚類，以及在海洋表層水域開始食物鏈的光合藻類。
- 非生物資源包括我們大陸架上的石油和天然氣，以及深海海底的錳結核等礦物資源。
- 研究海底的三個障礙是什麼？
- 海平面上的大氣壓約為每平方釐米 1 千克（每平方英寸 14.7 磅或 1 個大氣壓）。如果你在海洋中 100 米深處，壓力大約是多少？
- 什麼發明使人們能夠繪製海底地圖？
- 您預計海底哪些部分會有最多的生物？
- Trieste 潛艇比Alvin 潛艇深多少？
- 比較和對比大陸架和深海平原。
- 為什麼您認為繪製海底地圖對海軍很重要？解釋一下。
- 如果洋中脊是在構造板塊分離的地方形成的，為什麼那裡會形成山脈？
- 為什麼底拖網對海底有破壞作用？
- 許多人依靠海洋生活，因為它為他們提供食物或工作。隨著世界人口的增長，海洋資源的使用越來越多。我們能做些什麼來確保人們以可以補充的速度使用海洋資源？
- 什麼是礦物結核？
- 深海平原
- 海底平坦的部分；深海海底。
- 底拖網
- 用拖網沿著海底拖曳，以便收集海底的生物。
- 大陸架
- 大陸邊緣周圍的淺而逐漸傾斜的海床。深度通常小於 200 米。大陸架可以被認為是大洲的淹沒邊緣。
- 大陸坡
- 從大陸架延伸到深海底部傾斜的海底。
- 洋中脊
- 海底的山脈，岩漿在此湧出並形成新的海底。
- 海山
- 從海底升起但未達到水面以上的一座山。通常由火山形成。
- 海溝
- 海洋最深的部分；發生俯衝的地方。
- 海洋中發現了哪些型別的生物？
- 海洋生物在海洋的不同區域有何不同？
- 海洋生物如何相互作用？