สมุทรศาสตร์ (มาจากภาษากรีกโบราณὠκεανός ( ōkeanós ) ' มหาสมุทร 'และγραφή ( graphḗ ) ' การเขียน ' ) หรือที่รู้จักกันในชื่อสมุทรศาสตร์,วิทยาศาสตร์ทะเล , วิทยาศาสตร์มหาสมุทรและวิทยาศาสตร์ทางทะเลคือการศึกษาทางวิทยาศาสตร์เกี่ยว กับ มหาสมุทรซึ่งรวมถึงฟิสิกส์เคมีชีววิทยาและธรณีวิทยา

เป็นวิทยาศาสตร์โลกสาขาหนึ่งซึ่งครอบคลุมหัวข้อที่หลากหลาย รวมถึงกระแสน้ำในมหาสมุทรคลื่นและพลศาสตร์ของไหลทางธรณีฟิสิกส์การ ไหลเวียนของสารเคมีและคุณสมบัติทางกายภาพต่างๆ ภายในมหาสมุทรและข้ามขอบเขตของมหาสมุทร พลวัตของ ระบบนิเวศและธรณีแปรสัณฐานและธรณีวิทยา ของพื้นทะเล

นัก สมุทรศาสตร์ ใช้ ความรู้จากหลากหลายสาขาวิชาเพื่อเพิ่มพูนความเข้าใจเกี่ยวกับมหาสมุทรของโลก โดยบูรณาการความรู้จาก ดาราศาสตร์ชีววิทยาเคมีภูมิศาสตร์ธรณีวิทยาอุทกวิทยาอุตุนิยมวิทยาและฟิสิกส์

มนุษย์ได้รับความรู้เกี่ยวกับคลื่นและกระแสน้ำในทะเลและมหาสมุทร เป็นครั้งแรก ในยุคก่อนประวัติศาสตร์ การสังเกตการณ์เกี่ยวกับ น้ำขึ้น น้ำลงได้รับการบันทึกโดยอริสโตเติลและสตรโบในช่วง 384–322 ปีก่อนคริสตกาล^{[ 1 ]}การสำรวจมหาสมุทรในยุคแรกส่วนใหญ่เป็นไปเพื่อการทำแผนที่และส่วนใหญ่จำกัดอยู่เพียงพื้นผิวและสัตว์ที่ชาวประมงจับได้ในอวน แม้ว่าจะมีการวัดความลึกโดยใช้สายวัดก็ตาม

โครงการสำรวจการเดินเรือในมหาสมุทรแอตแลนติกของโปรตุเกสเป็นตัวอย่างแรกสุดของโครงการทางวิทยาศาสตร์ขนาดใหญ่ที่ดำเนินการอย่างเป็นระบบและต่อเนื่องยาวนานหลายทศวรรษ เพื่อศึกษาเกี่ยวกับกระแสน้ำและลมในมหาสมุทรแอตแลนติก

ผลงานของเปโดร นูเนส (ค.ศ. 1502–1578) เป็นที่จดจำในบริบทของการเดินเรือเนื่องจากการกำหนดเส้นโค้งลอกโซโดรมิก: เส้นทางที่สั้นที่สุดระหว่างสองจุดบนพื้นผิวของทรงกลมที่แสดงบนแผนที่สองมิติ^{[ 2 ] [ 3 ]}เมื่อเขาตีพิมพ์ "ตำราว่าด้วยทรงกลม" (ค.ศ. 1537) ซึ่งส่วนใหญ่เป็นการแปลงานก่อนหน้าของผู้อื่นพร้อมคำอธิบาย เขาได้รวมตำราเกี่ยวกับวิธีการทางเรขาคณิตและดาราศาสตร์ในการเดินเรือไว้ด้วย ในนั้นเขาระบุอย่างชัดเจนว่าการเดินเรือของชาวโปรตุเกสไม่ใช่การผจญภัย:

"nam se fezeram อินโด acertar: mas partiam os nossos mareantes muy ensinados e prouidos de estromentos e regras de astrologia e geometria que sam as cousas que os cosmographos ham dadar apercebidas (...) e leuaua cartas muy specificmente rumadas e na ja as de que os antigos vsauam" (ไม่ได้ทำโดยบังเอิญ แต่นักเดินเรือของเราจากไปโดยได้รับการสอนมาอย่างดี และจัดหาเครื่องมือและกฎเกณฑ์ทางโหราศาสตร์ (ดาราศาสตร์) และเรขาคณิต ซึ่งเป็นเรื่องสำคัญที่นักจักรวาลวิทยาจะให้ (...) และพวกเขาก็ได้จัดทำแผนภูมิที่มีเส้นทางที่แน่นอน และไม่มีเส้นทางที่คนโบราณใช้อีกต่อไป) ^{[ 4 ]}

ความน่าเชื่อถือของเขาขึ้นอยู่กับการมีส่วนร่วมโดยตรงในการสอนนักบินและนักเดินเรืออาวุโสตั้งแต่ปี 1527 เป็นต้นไปโดยการแต่งตั้งจากราชวงศ์ พร้อมกับความสามารถที่เป็นที่ยอมรับในฐานะนักคณิตศาสตร์และนักดาราศาสตร์^{[ 2 ]} ปัญหาหลักในการเดินเรือกลับจากทางใต้ของหมู่เกาะคานารี (หรือทางใต้ของบูจดูร์ ) โดยใช้เรือใบเพียงอย่างเดียว เกิดจากการเปลี่ยนแปลงของระบบลมและกระแสน้ำ: กระแสน้ำวนแอตแลนติกเหนือและกระแสน้ำย้อนกลับเส้นศูนย์สูตร^{[ 5 ]}จะผลักดันไปทางใต้ตามแนวโค้งตะวันตกเฉียงเหนือของแอฟริกา ในขณะที่ลมที่ไม่แน่นอนในบริเวณที่ลมค้าตะวันออกเฉียงเหนือมาบรรจบกับลมค้าตะวันออกเฉียงใต้ (ลมสงบ) ^{[ 6 ]}ทำให้เรือใบต้องพึ่งพากระแสน้ำ กระแสน้ำและลมที่พัดแรงทำให้การเดินทางไปทางเหนือเป็นไปได้ยากมากหรือเป็นไปไม่ได้เลย เพื่อเอาชนะปัญหานี้และเคลียร์เส้นทางไปยังอินเดียรอบแอฟริกาให้เป็นเส้นทางการค้าทางทะเลที่ใช้ได้ ชาวโปรตุเกสจึงได้วางแผนการสำรวจอย่างเป็นระบบ เส้นทางกลับจากภูมิภาคทางใต้ของหมู่เกาะคานารีกลายเป็น ' volta do largo' หรือ 'volta do mar ' การ 'ค้นพบ' หมู่เกาะอะโซเรสอีกครั้งในปี 1427 เป็นเพียงการสะท้อนถึงความสำคัญเชิงยุทธศาสตร์ที่เพิ่มขึ้นของหมู่เกาะเหล่านี้ ซึ่งปัจจุบันตั้งอยู่บนเส้นทางกลับจากชายฝั่งตะวันตกของแอฟริกา (เรียกตามลำดับว่า 'volta de Guiné' และ 'volta da Mina') และการอ้างอิงถึงทะเลซาร์กัสโซ (ซึ่งในขณะนั้นเรียกว่า 'Mar da Baga') ทางตะวันตกของอะโซเรสในปี 1436 เผยให้เห็นขอบเขตทางตะวันตกของเส้นทางกลับ^{[ 7 ]}นี่เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการเดินทางด้วยเรือใบ เพื่อใช้ประโยชน์จากลมตะวันออกเฉียงใต้และตะวันออกเฉียงเหนือที่พัดออกจากชายฝั่งตะวันตกของแอฟริกา ไปจนถึงละติจูดทางเหนือที่ลมตะวันตกจะนำพานักเดินเรือไปยังชายฝั่งตะวันตกของยุโรป^{[ 8 ]}

ความลับเกี่ยวกับการเดินเรือของชาวโปรตุเกส ซึ่งมีโทษประหารชีวิตสำหรับการรั่วไหลของแผนที่และเส้นทาง ทำให้บันทึกสำคัญทั้งหมดถูกเก็บไว้ในหอจดหมายเหตุหลวง ซึ่งถูกทำลายไปอย่างสิ้นเชิงจากเหตุการณ์แผ่นดินไหวที่ลิสบอนในปี 1775อย่างไรก็ตาม ลักษณะที่เป็นระบบของการสำรวจของชาวโปรตุเกสในการทำแผนที่กระแสน้ำและลมของมหาสมุทรแอตแลนติก แสดงให้เห็นถึงความเข้าใจในความแปรผันตามฤดูกาล โดยมีการส่งคณะสำรวจออกเดินทางในช่วงเวลาต่างๆ ของปี โดยใช้เส้นทางที่แตกต่างกันเพื่อคำนึงถึงลมที่พัดแรงตามฤดูกาล เหตุการณ์นี้เกิดขึ้นตั้งแต่ปลายศตวรรษที่ 15 และต้นศตวรรษที่ 16: บาร์โตโลเมว ดิอาสเดินทางเลียบชายฝั่งแอฟริกาในเดือนสิงหาคม 1487 ในขณะที่วาสโก ดา กามาจะใช้เส้นทางทะเลเปิดจากละติจูดของเซียร์ราลีโอเนโดยใช้เวลาสามเดือนในทะเลเปิดของมหาสมุทรแอตแลนติกใต้ เพื่อใช้ประโยชน์จากการเบี่ยงเบนลงใต้ของลมตะวันตกเฉียงใต้ทางฝั่งบราซิล (และกระแสน้ำบราซิลที่ไหลลงใต้ - กามาออกเดินทางในเดือนกรกฎาคม 1497) และเปโดร อัลวาเรส คาบรัล (ออกเดินทางในเดือนมีนาคม ค.ศ. 1500) ได้แล่นเรือเป็นวงโค้งที่ใหญ่กว่าไปทางทิศตะวันตก จากละติจูดของแหลมเวอร์เด จึงหลีกเลี่ยงมรสุมฤดูร้อน (ซึ่งจะปิดกั้นเส้นทางที่กามาใช้ในขณะที่เขาออกเดินทาง) ^{[ 9 ]}นอกจากนี้ ยังมีการสำรวจอย่างเป็นระบบที่มุ่งหน้าเข้าไปในมหาสมุทรแอตแลนติกเหนือฝั่งตะวันตก (เตเว, ค.ศ. 1454; โวกาโด, ค.ศ. 1462; เทเลส, ค.ศ. 1474; อุลโม, ค.ศ. 1486) ^{[ 10 ]}

เอกสารที่เกี่ยวข้องกับการจัดหาเรือและการสั่งซื้อตารางค่าความเอียงของดวงอาทิตย์สำหรับมหาสมุทรแอตแลนติกใต้ตั้งแต่ปี 1493–1496 ^{[ 11 ]}ล้วนบ่งชี้ถึงกิจกรรมที่วางแผนไว้อย่างดีและเป็นระบบที่เกิดขึ้นในช่วงทศวรรษระหว่างที่บาร์โตโลเมว ดิอาสค้นพบปลายสุดทางใต้ของแอฟริกาและการออกเดินทางของกามา นอกจากนี้ยังมีข้อบ่งชี้ถึงการเดินทางเพิ่มเติมของบาร์โตโลเมว ดิอาสในพื้นที่ดังกล่าว^{[ 7 ]}ผลที่สำคัญที่สุดของความรู้ที่เป็นระบบนี้คือการเจรจาสนธิสัญญาตอร์เดซิยาสในปี 1494 ซึ่งย้ายเส้นแบ่งเขตไปทางตะวันตก 270 ลีก (จาก 100 เป็น 370 ลีกทางตะวันตกของหมู่เกาะอะโซเรส) ทำให้สิ่งที่ปัจจุบันคือบราซิลเข้ามาอยู่ในอาณาเขตของโปรตุเกส ความรู้ที่รวบรวมได้จากการสำรวจทะเลเปิดทำให้สามารถแล่นเรือเป็นเวลานานโดยไม่เห็นแผ่นดิน ซึ่งไม่ใช่เรื่องบังเอิญแต่เป็นเส้นทางที่วางแผนไว้ล่วงหน้า ตัวอย่างเช่น เรือBartolomeu Dias ใช้เวลา 30 วัน ในการเดินทางไปถึงอ่าว Mosselหรือเรือ Gama ใช้เวลาสามเดือนในมหาสมุทรแอตแลนติกใต้เพื่อใช้ประโยชน์จากกระแสน้ำบราซิล (มุ่งหน้าลงใต้) หรือเรือ Cabral ใช้เวลา 29 วันในการเดินทางจากแหลม Verde ไปจนถึงท่าเรือMonte Pascoalในบราซิล

การเดินทางสำรวจของชาวเดนมาร์กไปยังอาระเบียในปี 1761–67 อาจกล่าวได้ว่าเป็นการเดินทางสำรวจทางสมุทรศาสตร์ครั้งแรกของโลก เนื่องจากเรือGrønlandมีกลุ่มนักวิทยาศาสตร์อยู่บนเรือ รวมถึงนักธรรมชาติวิทยาPeter Forsskålซึ่งได้รับมอบหมายภารกิจอย่างชัดเจนจากกษัตริย์Frederik Vให้ศึกษาและอธิบายสิ่งมีชีวิตในทะเลเปิด รวมถึงการค้นหาสาเหตุของmareelหรือทะเลสีขาวขุ่น เพื่อจุดประสงค์นี้ การเดินทางสำรวจจึงติดตั้งอวนและเครื่องขูด ซึ่งออกแบบมาโดยเฉพาะเพื่อเก็บตัวอย่างจากน่านน้ำเปิดและก้นทะเลที่ระดับความลึกมาก^{[ 12 ]}

แม้ว่าJuan Ponce de León จะเป็นผู้ระบุถึง กระแสน้ำกัลฟ์สตรีมเป็นคนแรกในปี 1513 และกระแสน้ำนี้เป็นที่รู้จักกันดีในหมู่นักเดินเรือ แต่Benjamin Franklinเป็นผู้ทำการศึกษาทางวิทยาศาสตร์ครั้งแรกเกี่ยวกับกระแสน้ำนี้และตั้งชื่อให้มัน Franklin วัดอุณหภูมิน้ำระหว่างการข้ามมหาสมุทรแอตแลนติกหลายครั้งและอธิบายสาเหตุของกระแสน้ำกัลฟ์สตรีมได้อย่างถูกต้อง Franklin และ Timothy Folger ได้พิมพ์แผนที่กระแสน้ำกัลฟ์สตรีม ฉบับแรก ในปี 1769–1770 ^{[ 13 ] [ 14 ]}

ข้อมูลเกี่ยวกับกระแสน้ำในมหาสมุทรแปซิฟิกถูกรวบรวมโดยนักสำรวจในช่วงปลายศตวรรษที่ 18 รวมถึงเจมส์ คุกและหลุยส์ อองตวน เดอ บูแกงวิลล์เจมส์ เรนเนลล์เขียนตำราวิทยาศาสตร์เล่มแรกเกี่ยวกับสมุทรศาสตร์ โดยให้รายละเอียดเกี่ยวกับกระแสน้ำในมหาสมุทรแอตแลนติกและ มหาสมุทร อินเดียระหว่างการเดินทางรอบแหลมกู๊ดโฮปในปี 1777 เขาได้ทำแผนที่" แนวสันดอนและกระแสน้ำที่ลากูลลาส "เขายังเป็นคนแรกที่เข้าใจธรรมชาติของกระแสน้ำที่ไม่ต่อเนื่องใกล้หมู่เกาะซิลลี (ปัจจุบันรู้จักกันในชื่อกระแสน้ำเรนเนลล์) ^{[ 15 ]}

น้ำขึ้นน้ำลงและกระแสน้ำในมหาสมุทรนั้นแตกต่างกัน น้ำขึ้นน้ำลงคือการขึ้นและลงของระดับน้ำทะเลที่เกิดจากการรวมกันของ แรงโน้ม ถ่วงของดวงจันทร์และดวงอาทิตย์ (ดวงอาทิตย์มีอิทธิพลน้อยกว่ามาก) และยังเกิดจาก การโคจรของ โลกและดวงจันทร์รอบกันและกันด้วย กระแสน้ำในมหาสมุทรคือการเคลื่อนที่อย่างต่อเนื่องและมีทิศทางของน้ำทะเลที่เกิดจากแรงหลายอย่างที่กระทำต่อน้ำ รวมถึงลมผลของโคริโอลิสคลื่นแตกการ ไหล วนและความแตกต่างของอุณหภูมิและความเค็ม^{[ 16 ]}

เซอร์เจมส์ คลาร์ก รอสส์ทำการสำรวจความลึกของน้ำในทะเลลึกด้วยวิธีสมัยใหม่เป็นครั้งแรกในปี 1840 และชาร์ลส์ ดาร์วิน ตี พิมพ์บทความเกี่ยว กับ แนวปะการังและการก่อตัวของ อะ ทอล ล์ อันเป็นผลมาจาก การเดินทางครั้งที่สองของเรือเอชเอ็มเอส บีเกิลในปี 1831–1836 โรเบิร์ต ฟิตซ์รอย ตีพิมพ์รายงานสี่เล่มเกี่ยวกับการเดินทางสามครั้งของเรือบีเกิลในปี 1841–1842 เอ็ดเวิร์ด ฟอร์บส์ดำเนินการขุดลอกในทะเลอีเจียนซึ่งเป็นรากฐานของนิเวศวิทยาทางทะเล

Matthew Fontaine Mauryหัวหน้าผู้ควบคุมดูแลคนแรกของหอดูดาวกองทัพเรือสหรัฐฯ (ค.ศ. 1842–1861) อุทิศเวลาให้กับการศึกษาด้านอุตุนิยมวิทยาทางทะเลการเดินเรือและการทำแผนที่ลมและกระแสน้ำที่พัดผ่าน ตำราPhysical Geography of the Sea ของเขาในปี ค.ศ. 1855 เป็นหนึ่งในงานศึกษาด้านสมุทรศาสตร์ที่ครอบคลุมเป็นครั้งแรก หลายประเทศส่งข้อมูลการสังเกตการณ์ทางสมุทรศาสตร์ไปยัง Maury ที่หอดูดาวกองทัพเรือ ซึ่งเขาและเพื่อนร่วมงานได้ประเมินข้อมูลและเผยแพร่ผลลัพธ์ไปทั่วโลก^{[ 17 ]}

ความรู้เกี่ยวกับมหาสมุทรยังคงจำกัดอยู่เพียงแค่ผิวน้ำไม่กี่ฟาทอมและพื้นทะเลส่วนน้อย โดยส่วนใหญ่เป็นบริเวณน้ำตื้น แทบไม่มีใครรู้เกี่ยวกับความลึกของมหาสมุทรเลย ความพยายามของ กองทัพเรือ อังกฤษในการทำแผนที่ ชายฝั่งทั่วโลกในช่วงกลางศตวรรษที่ 19 ยิ่งตอกย้ำความคิดที่คลุมเครือว่ามหาสมุทรส่วนใหญ่มีความลึกมาก แม้ว่าจะยังไม่รู้รายละเอียดมากไปกว่านั้นก็ตาม เมื่อการสำรวจจุดประกายความสนใจทั้งในหมู่ประชาชนและนักวิทยาศาสตร์ในแถบขั้วโลกและทวีปแอฟริกาความลึกลับของมหาสมุทรที่ยังไม่ถูกสำรวจก็ยิ่งเพิ่มมากขึ้น

เหตุการณ์สำคัญในการก่อตั้งวิทยาศาสตร์สมุทรศาสตร์สมัยใหม่คือการเดินทางสำรวจ ของเรือ ชาเลน เจอร์ในปี 1872–1876 การเดินทางสำรวจครั้งนี้เป็นการสำรวจสมุทรศาสตร์ครั้งแรกอย่างแท้จริง ซึ่งวางรากฐานให้กับสาขาวิชาการและการวิจัยทั้งหมด^{[ 18 ]}เพื่อตอบสนองต่อคำแนะนำจากราชสมาคมรัฐบาลอังกฤษได้ประกาศในปี 1871 ว่าจะจัดการสำรวจมหาสมุทรทั่วโลกและดำเนินการวิจัยทางวิทยาศาสตร์ที่เหมาะสม ชาร์ลส์ ไววิลล์ ทอมสัน และเซอร์จอห์น เมอร์เรย์ ได้เริ่มการเดินทางสำรวจของเรือชาเลนเจอร์เรือชาเลนเจอร์ซึ่งเช่ามาจากกองทัพเรือหลวง ได้รับการดัดแปลงเพื่อใช้ในงานวิทยาศาสตร์และติดตั้งห้องปฏิบัติการแยกต่างหากสำหรับประวัติศาสตร์ธรรมชาติและเคมี^{[ 19 ]}ภายใต้การกำกับดูแลทางวิทยาศาสตร์ของทอมสัน เรือชาเลนเจอร์เดินทางเกือบ 70,000 ไมล์ทะเล (130,000 กิโลเมตร) เพื่อสำรวจและค้นหา ในการเดินทางรอบโลกของเธอ^{[ 19 ]}มีการวัดความลึกของน้ำในทะเลลึก 492 ครั้ง ลากอวนก้นทะเล 133 ครั้ง อวนลากน้ำเปิด 151 ครั้ง และสังเกตการณ์อุณหภูมิน้ำแบบต่อเนื่อง 263 ครั้ง^{[ 20 ]}มีการค้นพบสิ่งมีชีวิตในทะเลสายพันธุ์ใหม่ประมาณ 4,700 ชนิด ผลลัพธ์คือรายงานผลการวิจัยทางวิทยาศาสตร์ของการเดินทางสำรวจของเรือ HMS Challenger ในช่วงปี 1873–76เมอร์เรย์ซึ่งเป็นผู้ดูแลการตีพิมพ์ ได้อธิบายรายงานนี้ว่าเป็น "ความก้าวหน้าครั้งยิ่งใหญ่ที่สุดในความรู้เกี่ยวกับโลกของเรานับตั้งแต่การค้นพบอันโด่งดังในศตวรรษที่ 15 และ 16" เขาได้ก่อตั้งสาขาวิชาสมุทรศาสตร์ขึ้นที่มหาวิทยาลัยเอดินบะระซึ่งยังคงเป็นศูนย์กลางการวิจัยสมุทรศาสตร์ไปจนถึงศตวรรษที่ 20 ^{[ 21 ]}เมอร์เรย์เป็นคนแรกที่ศึกษาเกี่ยวกับร่องลึกในทะเล โดยเฉพาะอย่างยิ่งสันกลางมหาสมุทรแอตแลนติกและทำแผนที่ตะกอนในมหาสมุทร เขาพยายามสร้างแผนที่กระแสน้ำในมหาสมุทรทั่วโลกโดยอาศัยการสังเกตค่าความเค็มและอุณหภูมิ และเป็นคนแรกที่เข้าใจธรรมชาติของการเจริญเติบโต ของแนวปะการัง ได้อย่างถูกต้อง

ในช่วงปลายศตวรรษที่ 19 ประเทศ ตะวันตก อื่นๆ ก็ได้ส่งคณะสำรวจทางวิทยาศาสตร์ออกไปเช่นกัน (รวมถึงบุคคลและสถาบันเอกชนด้วย) เรือสำรวจทางสมุทรศาสตร์ที่สร้างขึ้นโดยเฉพาะลำแรกชื่ออัลบาทรอสถูกสร้างขึ้นในปี 1882 ในปี 1893 ฟริดต์ยอฟ นานเซนได้ปล่อยให้เรือของเขาชื่อ ฟรามถูกแช่แข็งในน้ำแข็งอาร์กติก ซึ่งทำให้เขาสามารถเก็บข้อมูลทางสมุทรศาสตร์ อุตุนิยมวิทยา และดาราศาสตร์ได้จากจุดคงที่จุดหนึ่งในระยะเวลานาน

ในปี ค.ศ. 1881 นักภูมิศาสตร์John Francon Williamsได้ตีพิมพ์หนังสือสำคัญเล่มหนึ่งชื่อGeography of the Oceans ^{[ 22 ] [ 23 ] [ 24 ]}ระหว่างปี ค.ศ. 1907 ถึง ค.ศ. 1911 Otto Krümmelได้ตีพิมพ์Handbuch der Ozeanographieซึ่งกลายเป็นหนังสือที่มีอิทธิพลในการปลุกความสนใจของสาธารณชนในด้านสมุทรศาสตร์^{[ 25 ]} การสำรวจ มหาสมุทรแอตแลนติกเหนือเป็นเวลาสี่เดือนในปี ค.ศ. 1910 ซึ่งนำโดยJohn MurrayและJohan Hjortเป็นโครงการวิจัยด้านสมุทรศาสตร์และสัตววิทยาทางทะเลที่ทะเยอทะยานที่สุดเท่าที่เคยมีมาจนถึงขณะนั้น และนำไปสู่หนังสือคลาสสิกในปี ค.ศ. 1912 ชื่อThe Depths of the Ocean

การวัดความลึกของทะเลด้วยคลื่นเสียงครั้งแรกเกิดขึ้นในปี 1914 ระหว่างปี 1925 ถึง 1927 คณะสำรวจ "เมเทอร์" ได้รวบรวมข้อมูลการวัดความลึกของมหาสมุทรจำนวน 70,000 ครั้ง โดยใช้เครื่องวัดความลึกด้วยคลื่นเสียงสะท้อน ในการสำรวจสันกลางมหาสมุทรแอตแลนติก

ในปี พ.ศ. 2477 Easter Ellen Cuppซึ่งเป็นผู้หญิงคนแรกที่ได้รับปริญญาเอก (ที่ Scripps) ในสหรัฐอเมริกา ได้ทำงานวิจัยชิ้นสำคัญเกี่ยวกับไดอะตอม^{[ 26 ]}ซึ่งยังคงเป็นมาตรฐานการจำแนกประเภทในสาขานี้จนกระทั่งหลังจากที่เธอเสียชีวิตในปี พ.ศ. 2542 ในปี พ.ศ. 2483 Cupp ถูกปลดออกจากตำแหน่งที่ Scripps Sverdrup ได้ยกย่อง Cupp เป็นพิเศษว่าเป็นคนทำงานอย่างมีสติและขยันขันแข็ง และแสดงความคิดเห็นว่าการตัดสินใจของเขาไม่ได้สะท้อนถึงความสามารถของเธอในฐานะนักวิทยาศาสตร์ Sverdrup ใช้ตำแหน่งอาจารย์ที่ว่างลงโดย Cupp เพื่อจ้าง Marston Sargent นักชีววิทยาที่ศึกษาเกี่ยวกับสาหร่ายทะเล ซึ่งไม่ใช่โครงการวิจัยใหม่ที่ Scripps แรงกดดันทางการเงินไม่ได้ทำให้ Sverdrup หยุดจ้างนักศึกษาหลังปริญญาเอกรุ่นเยาว์อีกสองคนคือWalter MunkและRoger Revelleคู่ชีวิตของ Cupp คือ Dorothy Rosenbury ได้หางานสอนในโรงเรียนมัธยมให้เธอ ซึ่งเธอทำงานที่นั่นตลอดอาชีพการงานที่เหลือของเธอ (รัสเซลล์, 2000)

Sverdrup, Johnson และ Fleming ได้ตีพิมพ์The Oceansในปี พ.ศ. 2485 ^{[ 27 ]}ซึ่งถือเป็นจุดสำคัญThe Sea (ในสามเล่ม ครอบคลุมสมุทรศาสตร์กายภาพ น้ำทะเล และธรณีวิทยา) ที่แก้ไขโดย MN Hill ได้รับการตีพิมพ์ในปี พ.ศ. 2505 ในขณะที่สารานุกรมสมุทรศาสตร์ของRhodes Fairbridgeได้รับการตีพิมพ์ในปี พ.ศ. 2509

รอยแยกโลกขนาดใหญ่ (Great Global Rift) ซึ่งทอดยาวไปตามสันกลางมหาสมุทรแอตแลนติก ถูกค้นพบโดยมอริซ อีวิงและบรูซ ฮีเซนในปี 1953 และทำแผนที่โดยฮีเซนและมารี ธาร์ปโดยใช้ข้อมูลความลึกของน้ำ ในปี 1954 สถาบันอาร์กติกแห่งสหภาพโซเวียตได้ค้นพบเทือกเขาใต้ทะเลอาร์กติก ทฤษฎีการขยายตัวของพื้นทะเลได้รับการพัฒนาในปี 1960 โดยแฮร์รี แฮมมอนด์ เฮสส์โครงการขุดเจาะมหาสมุทรเริ่มต้นในปี 1966 ปล่องระบายความร้อนใต้ทะเลลึกถูกค้นพบในปี 1977 โดยแจ็ค คอร์ลิสและ โร ^เบิร์ต บัลลาร์ดในเรือดำน้ำDSV  Alvin [ ^{28 ]}

ในทศวรรษ 1950 ออกุสต์ ปิคคาร์ดได้ประดิษฐ์เรือดำน้ำแบบบาธิสแคปและใช้เรือบาธิสแคปชื่อ ตรีเอสเต ในการสำรวจความลึกของมหาสมุทร เรือดำน้ำนิวเคลียร์นอติลัสของสหรัฐอเมริกาได้เดินทางใต้น้ำแข็งไปยังขั้วโลกเหนือเป็นครั้งแรกในปี 1958 และในปี 1962 แพลตฟอร์มลอยน้ำสำหรับติดตั้งอุปกรณ์ (FLIP - Floating Instrument Platform) ซึ่งเป็นทุ่นเสาขนาด 355 ฟุต (108 เมตร) ได้ถูกนำมาใช้งานเป็นครั้งแรก

ในปี 1968 ทานยา แอทวอเตอร์เป็นผู้นำคณะสำรวจทางสมุทรศาสตร์ที่ประกอบด้วยผู้หญิงล้วนเป็นครั้งแรก ก่อนหน้านั้น นโยบายด้านเพศสภาพได้จำกัดการมีส่วนร่วมของนักสมุทรศาสตร์หญิงในการเดินทางสำรวจอย่างมาก

ตั้งแต่ทศวรรษ 1970 เป็นต้นมา มีการเน้นย้ำอย่างมากในการประยุกต์ใช้คอมพิวเตอร์ขนาดใหญ่ในด้านสมุทรศาสตร์ เพื่อให้สามารถคาดการณ์สภาพมหาสมุทรด้วยวิธีการทางตัวเลข และเป็นส่วนหนึ่งของการคาดการณ์การเปลี่ยนแปลงสิ่งแวดล้อมโดยรวม เทคนิคในยุคแรกๆ นั้นใช้คอมพิวเตอร์แบบอนาล็อก (เช่นคอมพิวเตอร์คำนวณคลื่นพายุซัดฝั่งของอิชิกุโระ ) ซึ่งปัจจุบันมักถูกแทนที่ด้วยวิธีการทางตัวเลข (เช่นSLOSH ) นอกจากนี้ยังมีการติดตั้งเครือข่ายทุ่นลอยน้ำทางสมุทรศาสตร์ในมหาสมุทรแปซิฟิกเพื่อใช้ในการคาดการณ์ปรากฏการณ์ เอลนีโญ ด้วย

ในปี 1990 โครงการทดลองการหมุนเวียนของกระแสน้ำในมหาสมุทรโลก (World Ocean Circulation Experimentหรือ WOCE) ได้เริ่มต้นขึ้น และดำเนินต่อไปจนถึงปี 2002 ข้อมูลการทำแผนที่พื้นทะเลจากดาวเทียม Geosatเริ่มมีให้ใช้งานในปี 1995

การศึกษาเกี่ยวกับมหาสมุทรมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการทำความเข้าใจการเปลี่ยนแปลงสมดุลพลังงานของโลกรวมถึงการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศชีวภาคและชีวเคมี ในระดับโลกและระดับภูมิภาคที่เกี่ยวข้อง บรรยากาศและมหาสมุทรเชื่อมโยงกันเนื่องจากการระเหยและการตกตะลึกรวมถึงการถ่ายเทความร้อน ( และการแผ่รังสี จากดวงอาทิตย์ ) การศึกษาล่าสุดได้พัฒนาความรู้เกี่ยวกับภาวะความเป็นกรดของมหาสมุทรปริมาณความร้อน ในมหาสมุทร กระแสน้ำในมหาสมุทรระดับน้ำทะเลที่สูงขึ้นวัฏจักรคาร์บอนใน มหาสมุทร วัฏจักร น้ำการลดลงของน้ำแข็งทะเลอาร์กติกการฟอกขาวของปะการังคลื่นความร้อนในทะเลสภาพอากาศสุดขั้วการกัดเซาะชายฝั่งและปรากฏการณ์อื่นๆ อีกมากมายที่เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศและปฏิกิริยาตอบสนองของสภาพภูมิอากาศ ที่กำลัง ดำเนิน อยู่

โดยทั่วไป การทำความเข้าใจมหาสมุทรโลกผ่านการศึกษาทางวิทยาศาสตร์เพิ่มเติมจะช่วยให้สามารถดูแลและใช้ทรัพยากรของโลกอย่างยั่งยืน ได้ดียิ่งขึ้น ^{[ 29 ]}คณะกรรมการสมุทรศาสตร์ระหว่างรัฐบาลรายงานว่า 1.7% ของงบประมาณการวิจัยระดับชาติทั้งหมดของสมาชิกมุ่งเน้นไปที่วิทยาศาสตร์ทางทะเล^{[ 30 ]}

การศึกษาทางด้านสมุทรศาสตร์แบ่งออกเป็น 5 สาขา ดังนี้:

สมุทรศาสตร์ชีวภาพศึกษาเกี่ยวกับระบบนิเวศและชีววิทยาของสิ่งมีชีวิตในทะเล โดยพิจารณาจากลักษณะทางกายภาพ เคมี และธรณีวิทยาของสภาพแวดล้อมทางทะเล

สมุทรศาสตร์เคมีคือการศึกษาเคมีของมหาสมุทร ในขณะที่สมุทรศาสตร์เคมีมุ่งเน้นไปที่การศึกษาและทำความเข้าใจคุณสมบัติของน้ำทะเลและการเปลี่ยนแปลงของมันเคมีมหาสมุทรจะเน้นไปที่วัฏจักรทางธรณีเคมี เป็น หลัก หัวข้อต่อไปนี้เป็นหัวข้อสำคัญที่สมุทรศาสตร์เคมีศึกษา

การเป็นกรดของมหาสมุทรหมายถึงการลดลงของค่า pH ในมหาสมุทร ที่เกิดจาก การปล่อย ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2 ₎ที่เกิด จากกิจกรรมของ มนุษย์ สู่ ชั้นบรรยากาศ^{[ 31 ]} น้ำทะเลมี สภาพเป็นด่างเล็กน้อยและมีค่า pH ก่อนยุค อุตสาหกรรมอยู่ที่ประมาณ 8.2 เมื่อไม่นานมานี้ กิจกรรมของมนุษย์ได้เพิ่ม ปริมาณ ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในชั้นบรรยากาศอย่างต่อเนื่อง ประมาณ 30–40% ของ CO2 ที่เพิ่มเข้ามา_จะถูกดูดซับโดยมหาสมุทร ก่อให้เกิดกรดคาร์บอนิกและลดค่า pH (ปัจจุบันต่ำกว่า 8.1 ^{[ 32 ]} ) ผ่านการเป็นกรดของมหาสมุทร^{[ 33 ] [ 34 ] [ 35 ]}คาดว่าค่า pH จะลดลงเหลือ 7.7 ภายในปี 2100 ^{[ 36 ]}

แคลเซียมเป็นองค์ประกอบสำคัญในโครงกระดูกของสัตว์ทะเลแต่แคลเซียมคาร์บอเนตจะละลายได้มากขึ้นเมื่อความดันเพิ่มขึ้น ดังนั้นเปลือกและโครงกระดูกคาร์บอเนตจึงละลายเมื่ออยู่ต่ำกว่าระดับความลึกที่สมดุลของคาร์บอเนต^{[ 37 ]}แคลเซียมคาร์บอเนตจะละลายได้มากขึ้นเมื่อค่า pH ต่ำลง ดังนั้นการเป็นกรดของมหาสมุทรจึงมีแนวโน้มที่จะส่งผลกระทบต่อสิ่งมีชีวิตในทะเลที่มีเปลือกเป็นแคลเซียมคาร์บอเนต เช่น หอยนางรม หอยกาบ เม่นทะเล และปะการัง^{[ 38 ] [ 39 ]}และระดับความลึกที่สมดุลของคาร์บอเนตจะสูงขึ้นใกล้กับผิวน้ำทะเล สิ่งมีชีวิต แพลงก์ ตอนที่ได้รับผลกระทบ ได้แก่เทอโรพอด คอ ค โคลิโทฟอริดและฟอรามินิเฟอราซึ่ง ล้วน มีความสำคัญในห่วงโซ่อาหารในเขตร้อน ปะการังมีแนวโน้มที่จะได้รับผลกระทบอย่างรุนแรง เนื่องจากพวกมันไม่สามารถสร้างโครงกระดูกแคลเซียมคาร์บอเนตได้^{[ 40 ]}ซึ่งส่งผลเสียต่อสิ่งมีชีวิตอื่นๆที่อาศัยอยู่ในแนวปะการัง^{[ 36 ]}

อัตราการเปลี่ยนแปลงทางเคมีของมหาสมุทรในปัจจุบันดูเหมือนจะไม่เคยเกิดขึ้นมาก่อนในประวัติศาสตร์ทางธรณีวิทยาของโลก ทำให้ไม่ชัดเจนว่าระบบนิเวศทางทะเลจะปรับตัวเข้ากับสภาวะที่เปลี่ยนแปลงไปในอนาคตอันใกล้นี้ได้ดีเพียงใด^{[ 41 ]}สิ่งที่น่าเป็นห่วงเป็นพิเศษคือ วิธีที่การรวมกันของความเป็นกรดกับปัจจัยกดดันเพิ่มเติมที่คาดว่าจะเกิดขึ้นจากอุณหภูมิของมหาสมุทร ที่สูงขึ้น และระดับออกซิเจนที่ต่ำลงจะส่งผลกระทบต่อทะเล^{[ 42 ]}

ธรณีวิทยาทางทะเล คือการศึกษาธรณีวิทยาของพื้นมหาสมุทร ซึ่งรวมถึงธรณีแปรสัณฐานและธรณีวิทยาทางทะเลในยุคโบราณ

สมุทรศาสตร์กายภาพศึกษาคุณลักษณะทางกายภาพของมหาสมุทร รวมถึงโครงสร้างอุณหภูมิ-ความเค็ม การผสมคลื่นผิวน้ำคลื่นภายใน น้ำขึ้นน้ำลง ผิวน้ำ น้ำ ขึ้น น้ำลงภายในและกระแสน้ำหัวข้อหลักที่สมุทรศาสตร์กายภาพศึกษามีดังต่อไปนี้

นับตั้งแต่การสำรวจทางทะเลครั้งแรกในสาขาสมุทรศาสตร์ ความสนใจหลักอย่างหนึ่งคือการศึกษาเกี่ยวกับกระแสน้ำในมหาสมุทรและการวัดอุณหภูมิปัจจัยหลักที่กำหนดกระแสน้ำในมหาสมุทร ได้แก่น้ำ ขึ้นน้ำลง ผลกระทบของโคริโอลิสการเปลี่ยนแปลงทิศทางและความแรงของลม ความเค็ม และอุณหภูมิ การไหลเวียนของ กระแสน้ำตามอุณหภูมิและความเค็ม (THC) ( thermo-หมายถึงอุณหภูมิและ-halineหมายถึงปริมาณเกลือ ) เชื่อมต่อแอ่งมหาสมุทรต่างๆ และขึ้นอยู่กับความหนาแน่นของน้ำทะเล เป็นหลัก ปัจจุบันนิยมเรียกระบบนี้ว่า 'การไหลเวียนแบบพลิกกลับตามแนวเส้นเมริเดียน' มากกว่า เพราะสามารถอธิบายปัจจัยขับเคลื่อนอื่นๆ นอกเหนือจากอุณหภูมิและความเค็มได้อย่างแม่นยำกว่า

• ตัวอย่างของกระแสน้ำที่ไหลต่อเนื่อง ได้แก่กระแสน้ำกัลฟ์สตรีมและกระแสน้ำคุโรชิโอซึ่งเป็นกระแสน้ำชายฝั่งตะวันตกที่เกิดจากแรงลม

ปริมาณความร้อนในมหาสมุทร (OHC) หมายถึงความร้อนส่วนเกินที่สะสมอยู่ในมหาสมุทรอันเนื่องมาจากการเปลี่ยนแปลงสมดุลพลังงานของโลกการเพิ่มขึ้นของความร้อนในมหาสมุทรมีบทบาทสำคัญในการเพิ่มระดับน้ำทะเลเนื่องจากการขยายตัวทางความร้อนภาวะโลกร้อนคิดเป็น 90% ของการสะสมพลังงานที่เกี่ยวข้องกับภาวะโลกร้อนตั้งแต่ปี 1971 ^{[ 43 ] [ 44 ]}

ธรณีวิทยาทางทะเลโบราณ คือการศึกษาประวัติศาสตร์ของมหาสมุทรในอดีตทางธรณีวิทยา โดยพิจารณาถึงการไหลเวียน เคมี ชีววิทยา ธรณีวิทยา และรูปแบบการตกตะกอนและผลผลิตทางชีวภาพ การศึกษาธรณีวิทยาทางทะเลโบราณโดยใช้แบบจำลองสภาพแวดล้อมและตัวชี้วัดต่างๆ ช่วยให้ชุมชนวิทยาศาสตร์สามารถประเมินบทบาทของกระบวนการทางทะเลที่มีต่อสภาพภูมิอากาศโลกได้ โดยการสร้างสภาพภูมิอากาศในอดีตในช่วงเวลาต่างๆ งานวิจัยธรณีวิทยาทางทะเลโบราณยังมีความเชื่อมโยงอย่างใกล้ชิดกับภูมิอากาศวิทยาโบราณด้วย

องค์กรระหว่างประเทศด้านสมุทรศาสตร์แห่งแรกก่อตั้งขึ้นในช่วงต้นศตวรรษที่ 20 โดยเริ่มจากสภาการสำรวจทะเลระหว่างประเทศ (International Council for the Exploration of the Sea)ที่ก่อตั้งขึ้นในปี 1902 ตามมาด้วยคณะกรรมการวิทยาศาสตร์เมดิเตอร์เรเนียน (Mediterranean Science Commission ) ในปี 1919 สถาบันวิจัยทางทะเลมีอยู่แล้วก่อนหน้านั้น โดยเริ่มจากStazione Zoologica Anton Dohrnในเนเปิลส์ ประเทศอิตาลี (1872) สถานีชีววิทยาแห่งรอสคอฟ ประเทศฝรั่งเศส (1876) ห้องปฏิบัติการอาราโกในบานยูลส์-ซูร์-แมร์ ประเทศฝรั่งเศส (1882) ห้องปฏิบัติการของสมาคมชีววิทยาทางทะเลในพลีมัธ สหราชอาณาจักร (1884) สถาบันวิจัยทางทะเลแห่งนอร์เวย์ในเบอร์เกน ประเทศนอร์เวย์ (1900) และห้องปฏิบัติการวิจัยทางทะเลระหว่างประเทศ (Laboratory für internationale Meeresforschung) คีล ประเทศเยอรมนี (1902) อีกด้านหนึ่งของมหาสมุทรแอตแลนติกสถาบันสมุทรศาสตร์สคริปส์ก่อตั้งขึ้นในปี 1903 ตามมาด้วยสถาบันสมุทรศาสตร์วูดส์โฮลในปี 1930 สถาบันวิทยาศาสตร์ทางทะเลเวอร์จิเนียในปี 1938 หอดูดาวโลกลาโมต์-โดเฮอร์ตีที่มหาวิทยาลัยโคลัมเบียในปี 1949 และต่อมาคือโรงเรียนสมุทรศาสตร์แห่งมหาวิทยาลัยวอชิงตันในออสเตรเลียสถาบันวิทยาศาสตร์ทางทะเลแห่งออสเตรเลีย (AIMS) ซึ่งก่อตั้งขึ้นในปี 1972 ได้กลายเป็นผู้เล่นสำคัญในการวิจัยทางทะเลเขตร้อนในเวลาต่อมา

ในปี ค.ศ. 1921 องค์การอุทกศาสตร์ระหว่างประเทศ ซึ่งต่อมาเปลี่ยนชื่อเป็น องค์การอุทกศาสตร์ระหว่างประเทศตั้งแต่ปี ค.ศ. 1970 ได้ถูกก่อตั้งขึ้นเพื่อพัฒนาระบบมาตรฐานการทำแผนที่อุทกศาสตร์และแผนที่เดินเรือ

วิกิซอร์ซมีเนื้อหาจาก บทความ สารานุกรมบริแทนนิกา ค.ศ. 1922 เรื่อง " สมุทรศาสตร์ "

วิกิมีเดียคอมมอน ส์มีสื่อที่เกี่ยวข้องกับสมุทรศาสตร์

• ศูนย์เก็บข้อมูลแบบกระจายและใช้งานได้จริงด้านสมุทรศาสตร์กายภาพของ NASA (PO.DAAC) คือศูนย์ข้อมูลที่รับผิดชอบในการจัดเก็บและเผยแพร่ข้อมูลเกี่ยวกับสภาพทางกายภาพของมหาสมุทร
• สถาบันสมุทรศาสตร์สคริปส์ (Scripps Institution of Oceanography ) เป็นหนึ่งในศูนย์วิจัย การศึกษา และบริการสาธารณะด้านวิทยาศาสตร์ทางทะเลและโลกที่เก่าแก่ ใหญ่ที่สุด และสำคัญที่สุดแห่งหนึ่งของโลก
• สถาบันสมุทรศาสตร์วูดส์โฮล (WHOI)หนึ่งในองค์กรเอกชนไม่แสวงหาผลกำไรที่ใหญ่ที่สุดในโลกด้านการวิจัย วิศวกรรม และการศึกษาเกี่ยวกับมหาสมุทร
• ศูนย์ข้อมูลสมุทรศาสตร์แห่งสหราชอาณาจักรแหล่งข้อมูลและสารสนเทศด้านสมุทรศาสตร์
• เครื่องมือวิเคราะห์ข้อมูลมหาสมุทรและสภาพอากาศของ NOAA (NOAA Ocean and Weather Data Navigator ) แสดงและดาวน์โหลดข้อมูลมหาสมุทร
• วิดีโอ Freeview 'การเดินทางสู่ก้นทะเลลึก' รายการสมุทรศาสตร์โดยVega Science TrustและBBC / Open University
• Atlas of Spanish OceanographyโดยInvestigAdHoc
• คำศัพท์เฉพาะทางด้านสมุทรศาสตร์กายภาพและสาขาวิชาที่เกี่ยวข้องโดย สตีเวน เค. บอม ภาควิชาสมุทรศาสตร์ มหาวิทยาลัยเท็กซัส เอแอนด์เอ็ม
• Barcelona-Ocean.com ถูกเก็บถาวรเมื่อวันที่ 9 พฤศจิกายน 2014 ที่Wayback Machineแรงบันดาลใจในการศึกษาด้านวิทยาศาสตร์ทางทะเล
• CFOO: Sea Atlasแหล่งข้อมูลทางสมุทรศาสตร์แบบเรียลไทม์ (การตรวจสอบโดยทุ่นลอย) และการให้ความรู้สำหรับชายฝั่งแอฟริกาใต้
• สมุทรศาสตร์ในรายการIn Our Timeทางช่องBBC
• เว็บไซต์อนุสรณ์สถานสำหรับ USNS Bowditch, USNS Dutton, USNS Michelson และ USNS HH Hess