世界的海流
地球表面的70％被海洋所覆盖。这些海洋被分为“七大洋”：北太平洋、南太平洋、北大西洋、南大西洋、印度洋、北冰洋、南极海（现在称为南大洋）。
在这些海洋中，海水朝着某个固定的方向而流动，即所谓的“海流”。
在日本列岛南侧，有一股向东流的海流，并最终与北太平洋海流合流。这股海流在美国的远海是向南流的，然后又以北赤道海流的形式流回西方，被称为加利福尼亚海流。
这样，在北太平洋内形成了一个顺时针的大循环，被称为“亚热带循环”。
同样，北大西洋内的顺时针大循环，则由湾流（墨西哥湾流）、北大西洋海流、加那利海流与北赤道海流所构成。
墨西哥湾暖流示意图反方向流动的海流也存在，如日本北部的千岛海流、北大西洋的拉布拉多海流与格陵兰岛海流。同样，在南半球的南太平洋、南大西洋与印度洋之间也有逆时针的海流循环。这些海流主要在风的驱动下流动，一种与风速平方成正比的“应力”为海水流动的原动力。
下图所显示的，就是北太平洋中风所产生的应力。北纬45°附近为偏西风，北纬30°附近是亚热带高气压控制下的微风带，北纬15°附近为东风，其南部为赤道无风带。
简单地对比风向图与海流图，人们可能会认为风直接吹动海水而形成海流。而事实上，虽然在小范围内形成了以3％风速流动的表层海流，但在数千千米的广阔海面上，情况则有所不同。
挪威探险家南森曾在19世纪末发现北冰洋的冰山在移动过程中与风向发生了45°的偏移。换言之，海水被风吹动后会向右偏移。
因此，在北太平洋上，偏西风把海水吹向了南方，东风把海水吹向了北方。而亚热带微风带因海面上涨，而变成高压带。
与气象图原理相同，海洋也会因海面的上涨方式不同而分别形成高压带或低压带（高压带上涨）。而海流则沿着等压线在高压带的左侧流过。另外，海水流向风的右侧是指北半球，在南半球则正好相反。
海洋环流示意图南半球与北半球正好相反，环流着东南风、亚热带微风带及最南部的偏西风。南半球的海流则是在高压带的右侧流动。
那么，赤道附近又是如何呢？海流方向与风向完全一致。西侧为高压带，东侧为低压带，而海流是在低压带内流动，所以赤道附近形成了东流的赤道逆流。
黑潮
“黑潮”，是北太平洋上顺时针方向的亚热带循环中西侧的一环，日本南侧一海流的名称（世界通用名称）。表面流速超过每秒2米，与北大西洋中的湾流（墨西哥湾流）一样，同属世界最大海流。每秒带动5000万立方米的海水流动，所以如果海流宽度为100千米黑潮运动示意图的话，就意味着海面下5000米的海水以每秒1米的速度在流动。
现在，海流研究多使用可用人造卫星追踪的漂流救生圈。投入到黑潮中的救生圈，从北太平洋海流（伊豆海岭的东侧被称为黑潮的延续）出发，经加利福尼亚海流、北赤道海流后，围绕北太平洋漂流一周后，历经3年的时间再度返回黑潮。但这样得出的流速却只有每秒20厘米。
太平洋黑潮示意图
事实上，把一个救生圈投入海中，使之围绕北太平洋漂流一周，是一件相当困难的事。中途转向朝南，与北赤道海流合流的情况经常出现。
但是，在黑潮西部海流的横向宽度较窄，所以流速很快，救生圈很难偏离主轨道。海流在这一段急剧增强。
海流之所以会增强，主要是地球自转的作用。半径为6，370千米的地球，24小时自转一周。因此，赤道上的人相对宇宙空间（惯性定律）以每秒464米的速度向东移动。而自转半径随纬度升高而逐渐变小，因此在北纬30°处，速度减为每秒402米。
从北极向赤道抛出的一个物体，因相对地球有了自身的速度，因此对赤道上的人而言，该物体在向西做运动。相反地，在北半球运动的物体则偏向右方，南半球则偏向左方。如果没有这种转向力，因海风而形成的循环在东西方向大致为对称的。北上的海流偏东，循环的中心西移，而位于西侧的北上海流宽度变窄，流速增大。
如前所述，海流沿着等压线在流动，事实上海水的等温线与等压线极其接近。温度高的地方为高压带，温度低的地方为低压带。
当然，黑潮并非简单地做直线运动，在纪伊半岛的深海中因冷水的影响，黑潮被迫大幅度迂回，这一现象被称为大蛇行。大蛇行有时会持续数年，并且只出现在与伊豆海岭等海底地形有关的黑潮中。
深层海流
海流在数百米的海洋上层时，流动的原驱动力仍来自海风。但深至数千米处时，海流则是在一种因温度与盐度不同而产生的“压力”作用下流动的。
而恰恰在交界的1，000～2，000米处，海流明显减弱。这是因为，在该深度时海流在水平方向所受压力基本保持稳定。
海流实际上，在海洋上层的高压区内，海面是上涨的。假设黑潮流经的南北海面有1米的高度差，那么，当黑潮流经八丈岛（黑潮中心区）时，岛北的水位比岛南高1米左右。
尽管海面的高度不同，但水下1，000米处压力却大致相同。这是因为，海面上涨处（高压区）的海水密度较小，因此质量较轻。
深海当海水处于低温、高盐区时，密度较大（重），而处于高温、低盐区时密度较小（轻）。在前章中，黑潮的高温区（海水轻）被等同于高压区，原因也是如此。在深海中，低温、高盐度的海水聚集处即为高压区。
那么，深层海水的温度与盐度的差异是如何产生的呢？
海水的密度随着深度的加深而增大。因此，虽然日本南侧的海面在冬季因温度降低而密度增大，但其密度还是不会高过深层海水的密度。
北太平洋的深层北太平洋的深层海水在北上的过程中，因温度升高、盐度变小而导致密度不断变小。低温、高盐的海水则来自南极海（南大洋）。
海水从海面下沉至深层的时间，可以通过碳元素的同位素比率来测得。通过该方法可以测得，世界上年龄最轻的深层海水位于北大西洋中。
日本南侧的深层海水，首先沉入北大西洋，然后在南极海被再度冷却，最后流入北太平洋。全程大约需2000年。流入北太平洋的深层海水，在与上层温暖的海水混合后，再度涌出海面。
就这样，世界范围的深层海水在一条“传送带”上永不停歇地循环着。
涌出海面的海水继续前行，经过印度尼西亚诸岛海域后流入印度洋。为了研究上述循环的规模，现在世界各国专家正在共同研究流过印度尼西亚诸岛的海流的情况。
深层海水的温度与含盐度
地球上最深的海是马里亚纳海峡的挑战者海沟。勇士号海沟在世界地图或地球仪上的深度显示为11034米，那是1957年，前苏联的一艘观测船所得到的数字。但之后，据海上保安厅的最新观测结果显示，10，924米已是最深处。
海水深度是通过计算从海面发出的声波抵达海底，然后发生反射再次回到海面所用的时间，再进一步换算而得到。结果的差异主要是因为把时间换算成深度时对声速的不同规定而引起的。
马里亚纳海峡
海水的压力近似于海水的深度。温度计在海平面时显示数值为29℃，随深度加深，数值变小。在5000米深处，温度降至最低点1.5℃，再继续下沉时，温度开始回升。在水压为11188×104帕的最深处（水深为10900米），温度回升至2.6℃。
挑战者海沟
这是因为海水被压缩后，温度会上升。把海水压至深海中，其温度会上升，而当其再次回到海平面时，温度也会恢复。
海水被压至一定深度时的温度可以通过计算求得，其中“加入压力效果后的数值”就是深层海水被升至海面时的温度。海水深度超过5，000米后，温度大致保持不变。
含盐度的曲线比较复杂。海面海水盐度较低，据推测是因为海沟位于北纬11°，受热带降雨影响较大所致。在水下500米处，海水盐度之所以较高，是因为这一深度的海水均来自蒸发旺盛的热带太平洋。
900米深处的低盐度海水，则来自北方的亲潮海流。亲潮海流的水均来自于欧亚大陆的河流，所以盐度较低。因此，只要测出海水的含盐量，就可大致推断出其发源地。
海水的盐度是以实用食盐中的含盐量为标准值的。具体数值大概在33～35之间（最初的标准值是1千克海水中溶解的固体物质的克数。数值与实用食盐的含盐量接近）。
还有一段时期曾以千分率为单位进行计算。但无论采取何种方式，从结果而言，海水的盐度都近似于生理盐水的浓度，生命的诞生与海洋之间有密不可分的关系不言而喻。
世界各地的海水温度
世界各地的海水温度，存在着多大程度的差异呢？为了解答这一疑问，1989年东京大学海洋研究所派出一艘名为“白凤丸”的研究船，对世界各地的海水温度进行了一次全面的考察。
海水温度示意图
第一站：北太平洋。从东京出发后，研究船沿着北纬30°向东行进。在水深100米以上，海水温度大致相同，保持在24℃～26℃之间。而等温线随着东进不断上移。
太平洋示意图
换言之，西方的海水比东方的海水温度高。而海水总是在温度较高海水的左侧流动，因此在抵达加利福尼亚海之前，海流是向南流动的。该海流与北赤道海流汇合后，加入西方的黑潮海流开始北上。
研究船穿过巴拿马运河后，驶入大西洋。在迈阿密到葡萄牙海之间，海水等温线由西至东呈上升趋势，海流南下。在西经77°处与北上的湾流汇合。
大西洋洋面在北纬30°，太平洋与大西洋均有南下的海流。在黑潮一章中曾阐述过亚热带循环在北纬40°时海流东流，20°处较向西，而在中间的30°附近，东流的海流变为南下，最后与西向的海流汇合。
苏伊士运河下面比较一下太平洋与大西洋的水温。水深不足100米时，温度大致相同。
但在深海中，温度的差异却非常明显。在水下800米左右，太平洋的水温为5℃，而大西洋为10℃。大西洋的海水来自高温、高盐的地中海，而太平洋的海水则来自低温、低盐的亲潮海流。
研究船继续前行，穿过苏伊士运河后，抵达红海。红海中心区域深达1，700多米，而南部入海口处的深度却不足100米。高温海水从南侧流入100米深处，一直到深层温度保持在22℃左右。因红海纬度较低，即使冬天海水也不会被海洋上空的大气所冷却，所以不会变重而下沉。在太平洋的热带海域中，像红海这种深层海水与表层海水保持同等温度的封闭式内海也不鲜见。
日本海的情况虽然也与之相似，入口（对马海峡）的深度只有100米，而中心区域深达4，000米，但300米以下的海水全来自于西伯利亚海峡，均为冷却至1℃的低温海水。
“白凤丸”顺着印度洋南下抵达赤道。北纬10°至赤道之间的100米深处的温度变化显著的一层（温度飞跃层）在赤道周围逐渐变浅。
日本海
虽同为水下100米，赤道处的海水温度比北纬10°处低10℃左右。这是因为从东边吹过来的贸易风把温暖的表层海水带到了北边，而为了弥补这一空缺，深层的低温海水涌至表层。
就这样，海水的温度不仅受到大气的影响，海流的转向也会使其发生巨大的变化，并且海水通过改变温度，可以在高纬度处生成温暖的气候带，在热带生成阴凉的气候带，形成一个舒适的生态环境。
上下运动的海水
海水并非仅仅以海流的形式做横向运动。纵向运动也很剧烈。
在海洋上层，海水密度较小，质量较轻，而下层的海水密度很大，质量较重。海水盐度越高，温度较低，密度就会越大。例如，冬天海水降温，密度就会增大。
黑海潮流纯净水大约在4℃时达到最大密度。而有盐分的海水，最大密度出现在零下2℃时。另外，海水结冰时，盐分被大量排出，周围海水的盐度升高，开始有下沉趋势。但即使如此，其密度还是低于深层海水，因此无法抵达海底。当然海水的“下沉”过程与铁块等的下沉过程是完全不同的。
测定离日本四国南端约400千米处的海洋（北纬29度、东经135度）5，000米深处的水温时，首先把浮标与重物用长绳相连，使浮标漂于水面，而重物沉于海底。然后从海面下0.2米至200米之间，在长绳上拴上12个温度计。
观测开始于4月份，此时从海面至水下120米深处，水温保持在20℃左右。但是，随后表层海水温度开始上升，7月份升至29.5℃，而水下23米处为26℃，114米处却依然保持4月份时的温度（20℃）。
8月份，23米处与34米处温度升至与表层海水相同。这是因为深层海水与表层海水相混合所致。9月份时，把浮标回收重新设置后，温度计的位置有些微小差异，表层海水温度开始下降，而深层海水因与表层海水混合，温度开始上升，最终与表层温度一致。1月份为观测的最后一个月，从表层至140米深的海水上下混合，温度统一在21℃。
夏天的表层海水在冬天会运动到水下140米深处。正因为海水的下沉，在海洋上层的某个深度海水的温度、密度得以保持不变。
南极海上述数据是黑潮海流的情况，而在亲潮海流中，海水可以下沉至800米左右，但绝对不可能下沉到数千米深的海底。在北太平洋，表层海水盐度较低，密度无法超过下层的高盐度海水，因此无法下沉。
