从“天涯海角”到直布罗陀,早期的海洋观还有哪些颠覆我们的三观

来源:中国海洋发展战略研究中心   发布时间:2022-01-06 15:56:43 

图1 古人心目里的世界中心。A.古代中国的“中原大地”,周围是海;

B. 古希腊的地中海,出了直布罗陀海峡是大海洋

一、海洋究竟多大

人类是陆生动物,早先不知道、也不关心海洋有多大。早期文明里,人类活动的范围很小,又没有地“球”的概念,都以为自己生活在世界的中心。

所不同的是中心的性质:古代中国人以为是中原大地,古希腊人却以为是地中海(图1),正是这点海陆的区别,埋下了东西方文化差异的种子。

在这中心之外的海洋就是神怪世界,《山海经》里长翅膀、甚至没有头的人,就生活在这海外世界里。自古以来,大海也就是世界的尽头。11世纪时,62岁的苏东坡贬谪海南,面对着大海嗟叹“天涯海角”。在欧洲,地中海联通大西洋的直布罗陀海峡便被以为是世界的尽头,海峡入口的岩崖上刻有拉丁文古训“Nec Plus Ultra”(不得再前),警告航行者到此止步。

要等到16世纪“地理大发现”发端,才由西班牙国王、神圣罗马帝国的皇帝查理五世(Charles Ⅴ),改为“Plus Ultra”(继续向前),鼓励航海家冲出地中海去探索大洋。正是这位查理五世皇帝,出手资助麦哲伦(Ferdinand Magellan),实现了首次环球航行。

世界海洋有多大现在很清楚:3.6亿平方千米!但是古人不相信海洋有那么大,“上帝造这么多海洋做什么!”至少花了一千几百年人类方才明白,地球表面71%是海洋。

最早的世界地图出在公元2世纪的罗马帝国时期,埃及亚历山大城的希腊学者托勒玫(Claudius Ptolemy)编制了第一张有经纬度的世界地图,世称“托勒玫地图”(图2)。今天看来,此图最大的缺点是海洋太小,缺少了太平洋,以及美洲和澳洲。

托勒玫地图。原载于《地理学》巨著中,已散失,此图系1482年恢复。

然而正是托勒玫地图的这种缺陷,成就了哥伦布(Christopher Columbus)的发现。

15世纪中期东罗马帝国灭亡,土耳其人和阿拉伯人控制了通往东方的商路,切断了欧洲人香料和丝绸的来源。有位意大利航海家哥伦布,奉了西班牙国王之命去开拓新航路,目的地是印度和中国,并且订有合同:新发现的领土归国王和王后,所得金银财宝的10%归哥伦布并一律免税。哥伦布的勇气来自地图:他相信地球是圆的。

好在当时用的地图也是错的:欧洲的对面就是亚洲,从西班牙往西走就可以到达印度和中国,根本想不到中间还有一个太平洋和美洲。不难想象,假如哥伦布当年知道了地理真相,大概是不敢去冒这个险的。

14921012日凌晨,哥伦布带领三艘西班牙帆船,经过70昼夜的艰苦航行,终于跨越大洋,登上了中美洲巴哈马群岛的陆地。可是,他却以为到的是印度的岛屿,把当地的原住民当作印度人。所以,直到今天美洲原住民还被称作“印第安人”,这一带的岛屿也都被叫作了“西印度群岛”。

这怪不得哥伦布,因为15世纪没有人料到海洋有那么大,没有人知道还有个太平洋。真正发现和穿越太平洋,要等到16世纪的葡萄牙航海家麦哲伦。麦哲伦也是奉了西班牙国王之命,1519年率领探险队横渡大西洋,沿着巴西东海岸南下,绕过今天的麦哲伦海峡进入太平洋,15213月到达菲律宾群岛,成功地穿越了太平洋,最后于1522年回到西班牙,完成了人类历史上第一次环球航行。

所以说“哥伦布发现新大陆”这句话常常有人质疑,因为从“殷人东渡”起,历史上有各种各样亚洲人、欧洲人到达美洲的传说。将近20年前,有一位英国退休船长孟席斯(Gavin Menzies)还著书立说,论证美洲是郑和发现的,此话虽然不见得靠谱,却从侧面反映了中国古代的航海水平。

历史上真的“发现”美洲的是哥伦布的同胞,另一位意大利航海家亚美利哥·韦斯普奇(Amerigo Vespucci)。他在1502年提出,这里并不是亚洲,而是一片原来不知道的新大陆,后来这片新大陆也就用他的名字命名为“美洲”(America)。假如当年哥伦布没有搞错,那么美洲就应该叫成“哥洲”,今天的美国也就成了“哥国”。

二、内大洋和外大洋

太平洋的发现非同小可,因为太平洋和大西洋不属同一个等级。太平洋面积近1.7亿平方千米,几乎占世界大洋面积的一半,大西洋面积0.85亿平方千米,只相当于太平洋的一半,但是更重要的是性质不同。

地球上的大陆时分时合,现在五大洲是“分”的时候,两亿年前世界大陆合成一个“联合大陆”或者叫“超级大陆”,相应的也就是一个“超级大洋”,太平洋就是当年的超级大洋,而大西洋是超级大陆分裂的产物,所以两者不是一个世代的产物。不仅资历有别,大洋的边界也完全不同。大洋分成两类:外大洋和内大洋(图3)。

现代地球上两大类型五大洋。

太平洋是唯一的外大洋,也就是原来的超级大洋;大西洋属于内大洋,是超级大陆内部分裂产生的大洋。太平洋周围都是板块的俯冲带,有强烈的火山地震活动,周围发育沉积盆地属于“活动大陆边缘”(图1.3的橙色);大西洋周围是沉积盆地,属于“被动大陆边缘”(图1.3的青色)。这些都是板块运动的表现,到后面还有机会进一步讨论。

看图3就知道,现代地球上的五大洋,只有太平洋属于外大洋,其余的大西洋、印度洋、南大洋和北冰洋都属于内大洋,都是当初超级大陆崩解的产物。其中印度洋面积0.7亿平方千米,占世界大洋面积的1/5,平均水深3700m,略小于太平洋的3970m,但超过大西洋的3650m,这三者加起来占全大洋海水总量的93%,也即通常所说的世界“三大洋”。

相比之下,北冰洋面积不到0.16亿平方千米,平均水深1200m,只有全大洋1.4%的水量。至于南大洋,介于南极洲和南极圈(60°S)之间,其实是太平洋、大西洋、印度洋的南端,面积不过0.2亿平方千米,是国际水文组织2000年春天做出决定,特意分出来的,理由是南大洋在全大洋环流中起着特殊的作用。

由此可见,从前说的三大洋变成了五大洋。原来以为天经地义的一些习惯数字,其实都在发生变化。太阳系有几颗行星,数目在变;地球上有几个大陆,数目也在变。从前的五大洲三大洋,现在成了七大洲五大洋,这种数字的增长,主要反映的还是概念使用的随意性。大陆的定义和大洋一样宽松:为什么紧连着的欧洲和亚洲,要说成是两大洲?为什么澳大利亚是个洲,格陵兰就是个岛?人们使用的科学概念往往并没有绝对的标准,无非取决于传统习惯或者使用的方便。

三、海洋究竟多深

让我们再回到大洋上来。16世纪的“地理大发现”也称“大航海时代”,通过全球规模的航行探险,解决了“海洋有多大”的问题。至于要回答“海洋有多深”,那就不是航海能解决的问题了。历来航海怕浅不怕深,海上行舟怕的是海水太浅,担心撞上暗礁浅滩,海底有多深都并不在意。再说,古时候海洋开发不外乎“渔盐之利,舟楫之便”,没有人关心深水海底。即便文人诗兴所至,吟唱“相思似海深”之类的诗词,也并不含有定量的意思。

4 16 世纪的海图“Carta Marina

其实古希腊人相信深海是没有底的,英文里深渊叫abyss,词源就是希腊文的“无底”,因此“大海多深”就成了个伪命题。1521年麦哲伦环球航行时,曾经在太平洋中部把一根731m长的绳子系上炮弹壳,丢到海里根本够不着底,于是他声明深海真的是没有底的。没有底的深海只能是个神怪世界,当时一幅最为精细的海图是北欧的“Carta Marina”(图4),出自瑞典教士芒努斯(Olaus Magnus)之手,上面就绘有不少出自水族的海怪,反映了当时人们对海洋的普遍认识。

真正的深海测量,要等到19世纪。起先还是用麻绳系上重物往海里抛,触碰海底后收回来,量到的长度就是水深。最为有名的是英国“挑战者号”(HMS Challenger)的环球航行,那时的深海考察船都是军舰,破纪录的深度是1875年在太平洋的马里亚纳海沟测到的8230m

  

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丢绳子测深固然可以确定深海有底,但是论精度却很成问题。海水在流、船身在动,几千米的海水里绳子绝不可能垂直,重物触底的时间也并不精确。几乎与此同时,美国军舰为了探索跨太平洋通信电缆的铺设,在本州以东的日本海沟里测到更大的深度8513m,被认为是世界最大的海深,而测量使用的不是麻绳而是钢琴丝。钢琴丝比绳子细得多,投放下沉也快得多,从而将测量的效率和精度提高了一个量级。

几千米长的钢琴丝测深要用个机器,1870年代发明这台机器的人读者不会陌生:他就是大名鼎鼎的英国物理学家、皇家学会会长开尔文勋爵(Lord Kelvin),我们使用的绝对温度单位“K”就是纪念他的。不过他当时还不叫开尔文,叫威廉·汤姆孙(William Thomson),1866年因为装设第一条大西洋海底电缆有功被封为爵士,到1892年才晋升为开尔文勋爵。尽管19世纪大洋测深的精度不高,但是第一次看到了海底地貌,比如发现了大西洋中脊,成为1912年魏格纳(Alfred Wegener)提出大陆漂移说的依据之一。

不过现在所说大洋海沟上万米的真实深度,都是后来用回声测深的声学方法测出的。纵观一部科技史,改良固然有用,但是真的发展得靠源头创新,改换思路。深海测量真正的突破,就在于20世纪初利用声波测深的新思路。从船上向下方发射声波,声波到达海底反射回来,再由测深仪接收,根据传播时间计算出海底深度。海水中的声速约为1500m/s,实测一万米的水深也只要十几秒钟,因此声波测深从根本上改进了测量的时间和精度。

1912年“泰坦尼克号”邮轮撞上冰山沉没,加速了声波测深的技术发展。1950年代起,单波束测深已经在海轮上广泛使用;到1980年代,开始用多波束条带测绘(multibeam swath mapping),大幅度提高了海底测深和制图的技术。 

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