翻滚的海浪
几乎所有人都见过这种现象：一张纸或船在水中漂浮时，它们是随着波浪上下起伏的，波形在水表面水平运动，而纸张或船虽仍然上下起伏并没有作水平方向的运动。它一会儿被举到波浪尖上，一会儿又落入两个波浪的凹处。海浪的形状几乎是差不多的，一凹一凸起伏不断，凹下的低处就是波谷，那凸起的波浪尖称为波峰，波峰和其相邻波谷之间的距离即波浪的高度称波高。两个波峰间的距离就是波浪的长度——波长，波形的传播速度叫波速，即波速＝波长／周期。两个相邻的波峰先后出现的时间间隔就是波浪的周期。
那么，波浪是如何形成的呢？
民间流传着“无风不起浪，有风高三丈”的俗话，道出了风浪产生的条件和原因。
风吹在海面上，风借助与海面的摩擦作用，把能量传递给海水，从而形成层层波浪。风力越强，风吹的时间越久，波浪获取的能量就越多，浪越大；风吹的范围越大，水面上的浪区越大。
海水是由无数的水质点集合起来的。在静止状态时，每个水质点都在自己的平衡位置上，而在风的作用下，水质点不断获得能量，使得波高、波长增长，使水质点失去平衡。而它们又迫不及待地要回到原来的位置上，但不可能立即回去，这样就造成它们各自绕着自己的平衡位置打转。当波浪不再接受风的能量，外力消失，那么水质点就会回到平衡位置，静止下来。
在海洋里，水面船只往往颠簸动荡，而在海洋深处的潜水艇却平安无事，这是怎么回事呢？原来，越向深处水质点受到风的影响越小。波浪随着深度的增加越来越小，直到停止为止。一个波高为10米，波长为200米的波浪，在200米的深处，它的振幅减小到10毫米，也就是说海面上的这样大的巨浪，到200米的深处只不过引起两厘米的波动而已。不仅水质点的振幅变小，它们的速度也减慢了。所以尽管海面上巨浪滔天，在不太深的海里却胜似闲庭，风平浪静，潜水艇稳如泰山。
我们讲到的海浪包括风浪、涌浪及近岸波。上面我们介绍的就是风浪，那么当风浪离开风区时是不是就静止下来呢？航海家在海上常会遇到这样的情况：明明是风和日丽，海面上却巨浪如山。原来海面并不随着风的转向（或停止）而立即安静下来，而是持续波动一个相应长的时期，然后向邻近的海域传播出去。但是这时的波动和在风咆哮时却大不相同，波面上比较平缓，波峰要圆滑得多，波长也显然长得多，以周期和波高都相同的列波开始运动，特别是当它们向邻近的海域传播出去的时候，波长变得越来越长，传播速度越来越快，波高也越来越低矮，这种由风区传入无风区的海浪，以及风停止或转向之后，脱离风的作用而继续朝着原有的方向传播的波浪就是涌浪。
当风浪或涌浪从大洋传到近岸浅海地区时，受到海岸地形的约束，只好改变自己的方向。当我们站在海边眺望层层波浪时，总看到他们排着几乎和海岸平行的长队向岸边涌来。这是因为波浪在深水处传播的速度比在浅水里快，水越浅，它们的下部受到海底的摩擦力越大，行动就慢了。当波峰线的一端先进入较浅的地方时，行动就迟缓了些，同时，在较深的那一端行动仍较快，一快一慢，两者在等深线附近速度趋于相近，而近岸的等深线又大都和海岸平行，所以人们就会看到一排排大致与海岸平行的波浪滚向岸边，退潮时也会在海滩上留下和海岸平行的沙纹。
波浪来到岸边会发生各种不同的情况。如果是陡峭的岩岸，它们就扑上去冲击；如果是斜斜的沙砾或泥质的海岸，它们在坡度较大时形成卷波，坡度小时就形成崩波。不管是什么波，由于长年累月地冲上来，滚下去，都会使海岸或被冲击、侵蚀，或被堆积。你看那些七零八落的巨大的石块就是岸边的花岗石长期被波浪冲击的结果；那海边光滑的砾石，又是岩山的化身；粉状的沙子，又是砾石的未来呢！海岸在波浪的作用下昼夜不停地被破坏着，又被塑造着。
当前进的波浪碰到陡峭的岩岸或长长的海堤或其他建筑时，除了向前冲击外，还被反射回来。反射回来的波就重叠在前进的波浪上，使波形只在原地上下波动，既不前进也不后退。人们为了把它与前进波区别开，称它为“驻波”。驻波振动最大的地方叫“波腹”，不振动的地方叫“波节”。波腹处垂直流速最大，波节处水平流速最大。发生驻波的地方海面会升高，更由于波节处的水平流速大，所以冲刷力量强，因此在海港建筑施工设计中就要特别考虑驻波的影响，采取加强基础等措施。
波浪中蕴藏着巨大的能量。一个拍岸浪对海岸的压力每平方米可达50吨。在风暴中，巨浪曾把一个1370吨重的水泥块推移了10米。1894年12月的一天，美国西部太平洋沿岸的哥伦比亚河入海口，发生了一件奇怪的事。
那里有一座高高的灯塔，旁边还有一座小屋，灯塔看守人就住在里面。
一天，看守人忽然听见屋顶上响声如雷，他吃惊地回过头，还没来得及弄清是怎么回事时，只见一个黑色的怪物带着劈里啪啦的声响，穿透天花板坠落地面。
看守人吓坏了，他战战兢兢地走到那黑色怪物的面前，简直不敢相信，这竟然是一块大石头！搬搬挺重，称称则足有64千克。经过专家鉴定，断定这块石头是被海浪卷到40米高的天空，再砸到看守人的房顶上的。
海浪的力量如此巨大，它能把100斤重的石块抛到比十层楼还要高的上空，说起还真有点让人难以置信。
喧嚣不息的海上波浪，确实具有千钧之力。根据观测，海浪拍岸时的冲击力每平方米会达到30吨，大的甚至达到60吨，具有这样冲击力的巨大海浪，可以把一吨重的巨石抛到20米高的空中。
有人计算过，一个波高2米，周期五秒的海浪在1000米宽的海面上至少可以生产2000瓦的电力；一个波高3米，周期7秒的波浪，在10000米长的海面，可提供的电力达30000千瓦，相当于新安江水电站的发电量。而它却可任你利用，决不会枯竭。
海浪对海上航行、海洋渔业和海战都有直接的影响。巨大的海浪迫使航海停止、渔船归港、水上的飞机进入机库，水上作业无法进行。在大风前后，海洋里的鱼类往往密集成群。捕鱼时，掌握“抢风头，赶风尾”常能取得可喜的渔获量。在海军布设水雷时，也要了解海浪状况，否则，巨大的海浪往往会拉断雷索或破坏水雷。因此长期地积累大量海浪的资料并进行计算分析，从而预报某些海区的风浪、涌浪，就成为海洋科学研究中的重要课题了。
我们知道不只是风或气压剧变能引起海面异常升降，使海水作巨大的运动。海底或海岸附近的地震、海底火山爆发，都可以使得海水奔腾起来，这种规模巨大的海水运动，人们称之为“海啸”。
1960年5月22日，智利中南部发生地震，所产生的波浪，在智利沿海平均波高为10米，最高达25米。当时，日本接到了地震的预报，但是，他们认为地震发生在南半球的智利，日本离智利17000千米远，不会有什么灾害，没有采取必要的措施。没想到过了21个小时，正当人们休息之时，排山般的海浪猛扑过来，仅在日本东海岸岩平县的野田湾一处，就有一百多人毙命，5000余间房子被冲走或损毁。
海啸给沿岸的居民带来了难以估量的灾难。在过去被认为是“天灾”，是无法抗拒的。今天已经可以通过人造卫星对海啸和其他灾害性天气进行监测。可以根据天气预报采取更为有效的防御措施，把它们带来的灾害减少到最低的限度。
奔腾的海流
从前，在美国旧金山市有一个童工，他在海滨浴场拾到一只瓶子，其中有张纸条写着“我的遗嘱：将我的遗产平分给拾到瓶子的走运人和我的保护人巴里·科辛。”这是哪里来的东西呢？经调查得知，写遗嘱的人是英国一个拥有12亿美元财产的资本家。瓶子从英国怎么会漂洋过海到达美国呢？
一百多年前，美国探险船“珍尼特”号探险北冰洋，刚出白令海峡就遭冰块挟持，漂流到东西伯利亚海上，最后被压碎。船员有的葬身海底，有的到了西伯利亚岸边。但奇怪得很，“珍尼特”号破碎的残物和船上生活用品，却漂到几千里以外，出现在大西洋格陵兰岸边的冰块上，这又是怎么一回事呢？
大洋中新形成的岛屿，开始时无任何生命迹象，但是过了几年，岛上草木繁盛，并出现蛇、蜥蜴等动物，这些生物是从哪儿来的呢？天上掉下来的吗？
美国海洋学家富兰克林也碰到了一个难题：美国轮船横越大西洋，通常比英国轮船穿过大西洋快两个星期，这是什么道理呢？
原来海洋中有条条“大河”，它们比长江、黄河还要大。“珍尼特”号的残物是一条自东向西的“河流”把它从太平洋带过北冰洋，到达大西洋北部的；岛上的生命是因为“河流”从遥远的地方带来了植物种子，动物幼卵，使它们在岛上生根、开花和繁殖后代。至于美国轮船航行快是因为船长利用了时速为4．8千米的“河流”的缘故。
这种河流跟陆上河流一样，沿着一条比较固定的路线流动着，长度有几千千米，甚至上万千米；宽度从几千米到几百千米，深度从几百米到上千米；流速一般是每小时几千米，快的达到八、九千米，越深流速越慢。
人们不禁要问，这么大的河流怎么看不到呢？原来，陆上的河流有河岸做参照物，人们一眼就能看到了。但海洋“河流”的岸边仍是海水，所以用眼就不容易看到。这种河流处于海洋中，故把它叫做海流或洋流。
那么，海洋中的海流又是怎样形成的呢？它是风吹拂海面引起的。风对海面的摩擦力，以及风对海浪迎风面所施加的压力，迫使海水向前移动，从而形成了风海流。表面海水在风力作用下，沿着风的方向流动，紧靠着表面的下层海水也将一起流动。不过，由于地球自转偏向力和摩擦力的作用，流动方向会产生偏向。在北半球，表面的流向偏于风向右面45°。从表面往下，由于继续受到摩擦力和地转偏向力的作用，其流向与表面风向之间的偏夹角越来越大，到了某一深度，其流向终将与表面流向相反。海流的速度，则随着深度的加大而减小，在流向刚好与表面流相反的深度上，其速度只有表面流速的1／23左右。这一深度作为风海流的底边界，再向下就没有风海流了。一般说来，风海流所能涉及的深度是不大的，大约200～300米左右，这个深度和大洋整个深度比起来，只能算是很薄的水层。
不过200米以内的浅海风海流，由于海岸、海底的摩擦作用，表面流向与风向的夹角很小，而且随深度的变化比较缓慢。海的深度愈浅，偏角愈小，在深度很小的海区内，风海流的方向几乎与风向一致。
既然风可以形成海流，那么地球上风的情况如何呢？
由于地球上各地气温高低不同，这样就形成了各种气压带。在赤道和低纬度地区，气温高、空气受热膨胀上升，这样就形成了赤道低气压带；而两极地区的气温低、寒冷而稍重的空气下沉，形成了极地高气压带。同样，地球上还有副热带高气压带、副极地低气压带。它们之间相互流动构成了一个环，由于受地球自转偏向力的影响，形成了赤道无风带、信风带、西风带和极地东风带。
在赤道附近到大约南北纬5°之间的地区，太阳终年直射或近于直射，气温高，空气膨胀上升，地面出现了赤道低气压带。这里空气平流作用微弱，风力极小，形成赤道无风带。赤道空气膨胀上升了，其高空气压高于附近上空气压，于是向两边流动。由于地转偏向力的影响，到了南北纬30°附近，气流不再前进而发生大量堆积与下沉，形成了副热带高气压带。这里空气又分向南北两边流动，流向赤道低压带的气流在地球自转偏向力的影响下，北半球的南风向右偏转成东北信风，南半球的南风向左偏转成东南信风，两种信风所在地就形成信风带；流向副极地低气压带的气流，由于地球自转偏向力的影响，北半球与南半球的北风到了纬度40°～60°之间都偏转成西风，这个地区形成西风带。南北两极附近所得到的太阳辐射能特别少，那里的气温特别低，空气密度很大，因而形成了极地高气压带，从这里吹向副极地低气压带的风，受到地球自转偏向力的影响，都偏转成极地东风，形成极地东风带。
既然风有流向——定向风，自然要推着海水跑起来了——定向流。但是却不要忘记“地球自转偏向力”，海水一旦被风推动，开始流动，这个力就起作用了，它总是把海流扭转，在北半球偏到风向的右方，在南半球偏到风向的左方。北半球的东北信风和南半球的东南信风，把海水推动起来造成宽达几百千米的南北赤道暖流，在赤道无风带，夹在南北赤道暖流之间的是一条窄小的赤道逆流。
在菲律宾附近，北赤道暖流北上形成世界闻名的“黑潮”。这股势力强大的暖流，给亚洲东岸带来丰富的雨水、温暖的空气和肥美的鱼虾。由于地球自转偏向力的影响，“黑潮”到达日本群岛东南之后，约在北纬40°～50°的水域进入西风带。西风迫使它向东流动，形成西风漂流或北太平洋海流。
当它碰到北美大陆时，分出一股“小部队”北上，而“主力部队”则顺势南下。由于已经在西风漂流阶段失去了热量，使它成为一股“寒流”——“加利福尼亚寒流”，补偿了北赤道暖流带走的海水，同时又与北赤道暖流衔接起来，这样，就构成了北太平洋顺时针方向的环流。
却说那支北上的“小部队”，向北绕到阿留申群岛，一直把温暖的海水送给北冰洋。这时，在北极极地东风的推动下，一个逆时针方向的海流在北冰洋里转动着，形成北太平洋寒流。碰上亚洲陆地后，沿堪察加半岛南下，成为亲潮或千岛寒流。亲潮南下不断地把冷海水从北冰洋带入太平洋。由于它的水温低，密度大，在与西风漂流相遇时，一部分潜入西风漂流之下，另一部分跟随西风漂流向东流，因而在高纬和极地附近，形成一个水温较低的冷水环流系统。
同样道理，在南太平洋里，有南赤道暖流、澳大利亚暖流、秘鲁寒流和西风漂流构成的反时针方向的温水环流系统。
风吹在海上，推动着表层海水流动，但并不是那里的海水上下一齐以同样的速度流动。不难想象越向深处，风的作用就越小，风海流的流速随着深度的增加而减小，在摩擦力和地转偏向力的影响下，海流的流向和风向的夹角越往深处越大，在一定的深度就出现相反的流向。
