130多年前，有一位叫汤姆森的英国人对摄影着了迷，拍摄了大量的照片。后来，他又对水下世界也逐渐感兴趣起来。于是他经常拿着照相机在海滩上游玩，或驾着小船在大海中漂荡。有一天，他忽然灵机一动，用他的普通照相机摄下了第一张水下照片。从此，水下摄影成了往后很多人所追求的事业。后来，一位法国潜水员路易·布当又迷上了水下摄影，并对水下摄影做出了卓越的贡献。这位潜水员花了8年时间，研制出当时世界上第一架水下摄影机。这架照相机从外观上看，既大又笨重；照相机外面罩着一个金属箱作防水外套；前边镶嵌着一块玻璃，镜头可以从这里摄影。防水金属箱的里面是一个9厘米×12厘米的普通玻璃底板照相机。这个法国人身穿潜水服，潜入水中进行摄影。当时还没有研制出照相用的防水表，所以在水下不能掌握准确的曝光时间，还必须在这架摄影机上系上一条绳子，由水面上的人拉动作为信号来确定曝光时间。这位法国人就是用这架原始的水下照相机，拍摄了大量的海蟹、游鱼等多种海洋生物的照片。但是，由于当时还没有研制出水下照相用的闪光灯，这些摄影只能安排在天气晴朗而且较浅的海区进行，只有这样才能保证照相需要的足够的光线。这样一来，照相的时间和海域都受到了很大限制，为水下照相带来了极大的不便。这个法国人又经过了不断实验，终于制造出一种水下闪光灯。这种水下闪光灯其实就是一个大玻璃球。球里面放上一盏酒精灯和一些镁粉。大家知道，镁粉遇热燃烧会发出明亮的光来。下水前，只需把酒精灯点燃，这样酒精灯就会诱燃镁粉发出阵阵明亮的光来，就可以进行水下摄影了。这个在玻璃球和水面上充满空气的大酒桶相连接，可以保证有充分的氧气燃烧，因而球里面的灯火也就不会窒熄了。遗憾的是，这种水下闪光灯经常发生爆炸，有时也会伤害一些摄影人员。所以这种方法很快就不使用了。这位法国人布当仍然继续进行水下摄影照明的研究。最后，他终于制造出一种防水的弧光灯。用这种弧光灯进行水下摄影，可以在50米的海洋深处拍到效果非常好的照片。这位法国人还专门写了一本介绍水下摄影的专著，为后人留下了宝贵的资料。
继法国人布当之后，进一步发展水下摄影事业的是美国人列·普里也尔，他为水下照相机设计了一个不透水的外壳，胶片装在一个发条机构上，潜水时使用这样的照相机，一次可以连续拍摄35～36个镜头。美国电气工程师德米特里·列比科夫，又研制出一种水下自动照相机。这种照相机的外壳像一个鱼雷，是一个长长的椭圆形；壳体是不透水的，浮力为零，不升不降地处于悬浮状态。壳里面装着照相机、聚光灯和电池组。壳的外面装上电动螺旋桨，可以在海中自动前进。壳里面的照相机也是自动装置的。于是，这种水下自动照相机可以穿越海洋中狭小的通道，拍摄下沉船内部和水下岩洞的情况。后来，人们又经过不断探索，发明了深海照相机。这种照相机的原理是这样的：照相机上附着一个重物，这块重物携带着照相机迅速下沉，当重物与海底碰撞时，照相机上的照明灯会自动打开，启动快门，转动胶片，同时把重物弹射开，这样照相机又浮上了水面。这种深海照相机可以拍摄深海中的许多景色，可以在几千米的深海中照相。
现在水下照相机已经十分普及了，而且种类繁多，功能齐全，对焦距、拨光圈、转底片都可以在水下进行，水下闪光灯也比较完善了。
2. 奇妙的水下电影
我们经常看到的电影，一般都是在陆地上拍摄的，那么，水下是否也可以拍摄电影呢？答案是肯定的。至今为止，世界上已经拍摄了好多景色奇妙的水下电影。像《静静的世界》、《欢腾的海洋》、《没有太阳的世界》、《鲨鱼》、《珊瑚林的野生世界》、《深海探险》、《鲸》等许多影片。这些水下电影不但摄下生动而富于幻想的海底世界，而且展现出一幅神奇而又陌生的水下画卷。
世界上第一部水下电影是在一个钢质的潜水球里拍摄的，距离现在已经有70多年的历史了。这个潜水球里面可以装下两个人和一套摄影设备。摄影机镜头前面的潜水球是一个耐高压的玻璃窗口，从这里可以拍到水下世界旖旎的自然景观。世界上第一部水下电影主要是拍摄巴哈马群岛珊瑚礁的景观的，但是在潜水球里面拍摄电影，活动范围受到了限制。人们又经过不断的实践，制作了水下摄影机。机身的外部是一个不透水的金属箱；摄影灯的电源由水面工作母船上的发电机直接供给。潜水员可以携带摄影机在大海里随意拍摄。
现在，人们已不满足于仅仅拍摄水下纪录片，又开始尝试拍摄以演员表演为主的水下题材的故事片。在这方面，美国哥伦比亚电影公司摄制的水下宽银幕彩色故事片《深海》获得了很大成功。这部电影的拍摄是由三部水下摄影机来完成的。每台摄影机外面都罩上了铝质摄影箱；这些摄影箱都是密封防水的；摄影机前方的摄影箱上是一块镶嵌着玻璃的窗口。水下摄影灯由水面工作母船上的发电机通过电缆向水下供电；为了保险起见，还备有水下独立式的应急电源。参加拍摄的演员，事先也都进行了一定的潜水训练。这些演员除了完成复杂的潜水动作外，还要通过每个人的面部表情、眼神以及身段动作来塑造剧中的人物形象。导演、摄影师、灯光师、场务监督等有关人员也直接潜入水中进行各自的作业。水面上配有专门的工作船作后勤保障，始终停留在拍摄现场的上方，工作船上还设有加压舱设备。在拍摄《深海》过程中，总共进行了1465人次的潜水。
这部电影，通过叙说一位海洋探险家和他的妻子，对一艘古沉船进行探险的故事，向人们再现了妙趣横生的海洋世界。这部电影的40%以上的镜头是在水深10米以下的水域拍摄的。这部影片受到了观众的热烈欢迎。
现在的水下摄影已经发展到了更高的水平；可以把新式彩色录像机装在载人或无人的深潜器上，自动地记录下深海世界的美妙风姿。我们有理由相信，海洋深处珍宝闪烁、鱼虾竞游、怪石嶙峋、珊瑚遍布的生动而绝妙的风光，将会不断地大量地涌上银幕，为人们带来异乎寻常的艺术欣赏！
3.红外照相逞神威
红外照相，是近年迅速发展起来的新技术，也是海洋探测中颇具魔力的技术之一。
红外线又称热线，这是一种人眼看不见的电磁波。在电磁波波谱中，它处于可见光和微波之间，波长范围是0.77～1000微米。红外线虽然人眼看不见，但它和可见光一样，也具有波动和微粒双重性质，它也服从可见光的各种定律和规则。
宇宙世界中的任何物体，只要它的温度高于绝对零度（-273.16℃），那么这个物体本身的原子热运动就会不断地辐射出红外线来。但是，不同的物体、不同的温度以及物体不同的粗糙度所发射出来的红外线波长是不同的。
红外照相就是利用了这种特性来摄取物体的图像。物体的红外线并不受时间限制，昼夜24小时都在不停地向外辐射。
红外照相机不同于我们平常使用的普通照相机。红外照相机的内部配有吸收红外线的装置。用红外照相机来拍摄海洋景况可以不受黑夜的限制以及不受其他恶劣的自然条件的影响，而且拍摄的速度快、精度高、面积大。海洋中被拍摄物的各种物理特性（诸如形状、大小、光滑度、温度等）都可以通过不同的红外波长聚焦在红外相机的镜头上。红外照相的这些特点是其他海洋探测手段和工具所无法比拟的。
红外照相不但可以拍摄下海洋深处的自然景观，作海洋探测和记录之用；它还可以作为一种侦察手段。比如用红外照相可以侦察水下是否有潜艇存在，如果有的话，那么潜艇本身所辐射的红外线会毫无保留地被红外照相机接收，从而拍摄出潜艇的照片。红外照相已在海洋深测方面大显神威，许多海下沉船就是依靠红外照相探明的。
当然，红外照相也有它的弱点。海水对红外线具有一定的吸收能力，因而辐射红外线能力较弱的物体成像比较模糊；红外线穿透云雾的能力也较弱。这些问题，尚有待我们继续研究解决。
海洋卫星
海洋卫星是一种为海洋环境探测、科学研究及资源开发服务的专用海洋空间遥感技术系统。它与气象卫星和陆地资源卫星一样，是地球观测卫星系列中的一员。早期的地球观测卫星，主要是进行陆地和大气探测，只有1个通道附带探测海面温度。第一颗以海洋探测为主要任务的卫星是1978年美国发射的Seasat-A号卫星，它是完全按海洋特点和海洋用户需求设计的实验卫星。随后，日本于1987年和1990年先后发射了MOS-1和MOS-2海洋探测卫星。这期间，前苏联也发射“宇宙”和“流星”系列海洋卫星。1991年7月，欧洲空间局与其他一些国家合作发射了第一颗综合遥感卫星ERS-1号。1992年8月，美国和法国合作发射了TOPEX/ POSEIDON卫星，是世界上研究海流最先进的卫星，它标志着海洋学研究新纪元。迄今全世界共发射有10颗专用海洋卫星。海洋空间遥感技术已进入业务应用阶段。
太空遨游的第一宇宙速度
人造卫星为什么能环绕地球运转，而长久不落下来？因为人造卫星和飞船发射出去以后，它以特别大的速度围绕地球运转，抵挡住了地球对它的引力——向心力的作用，使卫星作匀速圆周运动，而不至于落回地面。根据科学家计算，速度达7.9千米/秒，并且从水平方向抛出去，就能使人造卫星环绕地球运转。这个速度叫环绕速度，也叫第一宇宙速度。
1. 海洋遥感器
卫星对海洋的探测是通过装在卫星上的海洋遥感仪器来实现的。它们借助专门的光学、电子学和电子光学仪器接收海洋表面辐射、散射和反射的电磁波，并把它转换为电信息或图像加以记录。这些海洋遥感器的发展，大致经历了三次技术更新。第一代为可见光遥感器，如美国“泰勒斯”卫星系列第一批卫星装的光导摄像机系统、前苏联早期的“宇宙”号和“流星”号气象卫星装的第一代电视摄像系统。在人类历史上，它们第一次从太空中发回了地球表面的大量信息，开创了空间科学的新时代。但是，这类遥感器只能在白天工作，而黑夜就变成了“瞎子”。
为了克服这一不足，科学家们研制出昼夜都能进行探测的第二代红外遥感器，如美国在“雨云”7卫星上携带的沿岸水色扫描仪用于观测海洋水色时，可在5个可见光波段和1个红外波段上进行海洋辐射率的定量测量；在海洋卫星上也曾试用1种5通道红外扫描辐射计，其探测海面温度的精度达±1℃。
尽管红外遥感器能使卫星实现昼夜探测，但是在天空阴云密布或雨雪交加时，红外遥感器就会受到干扰，影响探测。所以，科学家们又研制成功了一种既可以昼夜工作，又有一定的穿透云层、雨雪、地面植被能力的微波遥感器，人们称为第三代“全天候”遥感器。微波遥感器分无源和有源两大类。
（1）无源微波遥感器。无源微波遥感器，亦称被动微波遥感器。这种遥感器本身没有电磁波发射源，只靠接收目标辐射和反射的电磁波进行探测。如微波辐射计是利用海面的微波发射特性、测量海面温度、盐度和海面风的仪器和数据分析系统。迄今为止，星载微波辐射计的空间分辨率都较低，但是获取的信息量很大，通常1天所得到的海洋信息，相当于20000份船舶观测资料。
（2）有源微波传感器。有源微波传感器，又叫主动微波遥感器。这类遥感器本身可以向目标发射电磁波，通过接收目标的回波，来完成探测和识别任务。目前，海洋卫星上装载的雷达高度计、合成孔径雷达、微波散射计均属于有源微波遥感器。
随着科学技术的发展，以及海洋开发和海洋科学研究的需要，星载遥感器日趋成熟和完善。
为了完成对海洋、海岸带、海冰和冰川的探测任务，其星载遥感器由先进的互为补充的传感器组成，能实现对地球表面的全天时、全天候的高精度探测。这些遥感器包括主动微波仪，可进行海上风场和波浪谱测量，提供两极冰盖、海岸带和陆地全天候的高分辨率图像；雷达高度计，可以测定高度、有效波高、海面风速和多种冰参数；沿轨迹扫描辐射计，测量海面温度和云顶温度；微波探测器，测定大气中水蒸气总含量；精确测距测速仪和激光反射器等。
2.海洋卫星的应用
由于海洋卫星具有全天候和全天时进行全球探测的本领，所以它获取的海洋资料有着广泛的用途。
（1）在海洋管理方面的应用。在海洋管理方面，海洋卫星获取的海洋资料可为国家实施海洋管理提供重要依据，这是其他任何探测手段所不能取代的。例如，美国和加拿大在缅因湾专属经济区划界中，加拿大提出以科德角与新斯科舍的中线为划界线，这样乔治滩海区的1/3海域可划归加拿大管辖；而美国则坚持以乔治滩海区和新斯科舍陆架水团明显分界线来划界。国际法庭根据美国提供的该海区用卫星沿岸带水色扫描仪获取的信息，把划界线裁定在乔治滩海区以东。
（2）在海洋开发方面的应用。在海洋开发方面，根据卫星获取的水温和水色资料，制作渔海况图向渔民提供；用卫星资料预报最佳航线，以缩短航行时间节省燃料费，保障舰船及货物安全，提高航运产值，美国海运业和海军已使用依据卫星资料绘制的海流分析图、航线天气图、海流和能见度预报；卫星遥感资料还可为近海油气业提供时效至少24～48小时准确的海况预报和天气预报，以缩短非生产时间，减少灾害性海况给油气业造成的损失。
（3）在海洋科研方面的应用。在海洋科研方面，海洋卫星可为全球尺度海洋过程研究、厄尔尼诺现象、全球海平面变化、海气相互作用等当今的前沿海洋科研课题，提供重要价值的资料。例如，星载红外辐射计或微波辐射计提供的海面温度大尺度异常资料、星载微波散射测得的全球海面风场资料，已用于监测厄尔尼诺现象的发生、发展与消失，并可用于监测厄尔尼诺现象的动态变化。
（4）在军事方面的应用。在军事应用方面，海洋卫星可对固定（导弹发射场、海军基地、机场）和活动（水面舰艇、地面部队）的军事目标进行侦察和监视，并为海上作战和登陆作战提供潮汐、海流、浅海水深等海况资料。
