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科學內容背景

第一單元：海洋與大氣如何互動

運動中的海水

洋流
海水循環極其複雜，牽涉到全球洋流系統。洋流的起因包括風、地球不均勻的受熱、地球自轉、海水
繞著大陸的運動方式、鹽度差異造成的海水密度差異，以及不同區域的溫度差異。海水運動的原因，
主要跟海洋和大氣在全球移動熱能有關，例如：溫暖的海水從赤道流向南北極，冰冷的海水又從南北
極流向赤道。

洋流就是以穩定的速度與方向、流動長距離的巨量海水，可說是海洋中的河川。最強勁的洋流是在海
水表面流動，主要由風力驅動。這樣的洋流在海水上層流動，動力的來源和來自陽光的熱能有關。幾
世紀以來，玻里尼西亞的航海者，以及中國、歐洲、美洲與全世界的水手，早已知道這種風力驅動的
洋流。水手們發現，只要順著洋流航行，航程會縮短幾個月。

除了表層的洋流，較底層也有移動海水的洋流。驅動這類洋流的動力，只有部分來自風力；主要的動
力來源，是海水不同水層的鹽度與溫度差異。以密度來說，較鹹的水比較淡的水大、較冷的水比較熱
的水大。密度較大的水沉降，密度較小的水上升。這樣一來，密度差異會造成垂直流向的洋流。這樣
的洋流相當重要，因為深海的海水得以上升到海面，海面的水可以下降到深海。這樣因為溫度與鹽度
差異造成的環流，稱為「溫鹽環流」（thermohaline circulation）。

科學家將洋流分成三類，每類動力來源不同，各有各的時間與空間尺度：（1）風吹表面洋流，維持的
時間短，深度約 50-100 公尺；（2）大洋性環流或洋流系統，維持的時間長，深度從 500-2000 公尺，
涵蓋範圍是整個半球或海盆（請參閱後面關於環流的資料），以及（3）大洋輸送帶（Great Ocean
Conveyor Belt），維持時間很長（1000 年之久），是流經全球的溫鹽洋流，從表層流到底層（請參
閱關於大洋輸送帶的資料）。「對流」（convection current）則是任何因為溫度關係引起的環狀流
動，許多氣流的大型系統以及大洋輸送帶，都可以視為對流。

因地球受熱不均引起的風
風的驅動力量來自陽光的熱能，由於地表受熱不均而產生。在赤道地區，每天陽光以 90 度照射地
表。在兩極地區，陽光照射地表的角度卻很小，因此熱能散布的面積很大。相較之下，赤道附近吸收
的光能較大，因此離赤道較近的區域（這地區相
較之下是離極地較遠的），也會比較溫暖。赤道
附近的空氣比較溫暖，密度就會變小而上升。這
樣一來，他處的空氣就會流進來，補充上升空氣
留下的空位，風就這樣形成了。風不是以直線的
方向吹上赤道，因為摩擦力的影響（請參考艾克
曼運輸）、地球自轉（請參考科氏力效應），因
此會與原來的風向呈某個角度。風從南北分別
呈 45 度角吹向赤道，這就是「貿易風」（trade

50 海洋科學序列教材
—G6-G8 進階海洋素養