我們所生活的地球上，足可稱為「天地異變」的各種奇景，如新生的火山忽然從玉米地裡噴出熔岩來，或某個不知名的島嶼轉瞬間就被海濤所淹沒，亦或者地震一下，便毀滅了整座城市，如此種種絕不是天天可以碰見的。雖然地球永遠不斷的在改變它的地形，但地球表面大部分變化都非常緩慢，並不會構成災難性的移山倒海的異動。

像我們人類短促的一生，便不可能看到需要長時間才可顯出端倪的各種地形變化，所以在十九世紀以前的人們都相信一種合理的設想，就是在世界末日到來以前，地球的海洋與陸地是永遠不變的，像威廉.卡倫.布賴恩特所說的「山嶽與太陽同壽」這點大家從不懷疑。

但是，在十九世紀的地質學家認為，各處的海岸線始終都在不斷變化著如向外推展或往裡退縮，最明顯的例子就是在北美洲的尼加拉瓜大瀑布的兩岸每年都要退縮好幾呎，後來，人們總算認識到，那怕是落到土壤上的一滴水，雖然我們的眼睛難以察覺，但是對那些小蝨小蟲等的小生物確是影響頗深，連對地球容貌的改變也起了些許作用。

我們常說「滄海桑田」，但是到底是什麼力量使滄海變成了桑田，桑田又變為滄海呢？這有兩大作用力，一是風化作用，二是侵蝕作用，以及岩板構造的上舉力。所謂的「海枯石爛」在我們人有限的生命內，似乎是不可能看見的，但在地球的歷史上，卻不足為奇，因為它已經有46億年的歷史了。

當地表的岩石，小山丘亦或是雄偉的高山，只要是暴露在地球的表面上，就會遭到破壞，而使其破碎疏鬆的作用，都是風化作用，而它不僅只是發生在地球的表面，凡只要是空氣、水、生物能夠到達的地方，就會發生，但速度卻很慢，然而我們所說的沙、泥、岩石或土壤等，都是風化作用後的產物。

其實，風化作用不完全屬於破壞性的，最原始的岩石雖受到了破壞，可是其中所含的物質並沒有被破壞，而有時也會有新的礦物生成，最重要的是，岩石受到了強烈風化作用，其後所生產的土壤卻是地球上多數生物所賴以維生的要素。風化作用可分為兩種基本方式，一是物理風化，二是化學風化：

物理的風化作用，主要是使大塊的岩石崩解成小粒的作用。最明顯的例子，如水結成冰時，其體積會膨脹成10%，這是岩石崩解的主要作用力，不論是在高山或是高緯度的地區，當溫度在0度上下變化時，夜晚，水結成了冰，而冰膨脹的結果使岩石裂縫增大；日間，冰融化成水，而其裂縫又再次填滿了水，到了夜晚時，水再度結成冰而膨脹，如此重複的發生，亦造成岩石的破碎、崩解，若岩石受到溫度的影響，但因為熱脹冷縮引起的體積變化不多，所以破壞力也較小。

化學的風化作用是指岩石中所含的礦物質或化學成分發生變化，而水是促進化學風化的最重要因數。在岩石或礦物中的金屬離子會隨著流水淋洗而流失，而原來的礦物就可以轉變成新礦物，例如：正長石經由這種方式可轉變成高嶺石。我們所熟悉的石灰岩地形是因地下水使石灰層逐漸溶解，形成了地下石穴及孤峰，如石筍、石柱等。

侵蝕作用的主要過程，因為它最先使岩石裂為碎屑，而風和水後來才對這些碎屑進行侵蝕。風化作用對人類的重要性很明顯，因為它提供了土壤的主要成分，如果沒有風化作用，陸地上便不會有生物的存在。雖然土壤含有各種腐爛的有機物，但它主要是由礦物質粒子組成的，這些例子便是岩石的過渡性碎屑，現在是大陸的外層，等到遙遠的將來，仍會再次被壓縮，而重新為岩石，構成土壤的礦物，正式維持植物生長的媒介，植物必須取得溶解氮，因為他不能直接從空氣中吸取氮氣，而獲得溶解氮的方式只有兩種：

一是閃電放電可把空氣中的氮轉便成氧化物，再由雨水帶到土壤裡去，然後土壤裡的某些細菌便可把氣態氮轉變成植物所能吸收的氮化合物；二是土壤中的腐植質，蚯蚓的遺蛻以及其他動物的排泄物，都儲存溶解氮的作用。氮的循環不可少是維持生命所必備的，而土壤的風化岩石對這種循環能週而復始，正便是極端重要的。經由各地冰河擦痕和冰漬石的分佈情形可證明，古生代末期曾是冰河時期，甚至連赤道方面亦曾經歷過此一冰河時期的影響。

然而不可思議的是，在歐洲大陸、亞洲大陸和北非大陸三億年前的地層中，全然沒有冰河時期遺留下來的痕跡；相反的，卻在這些地層中發現曾經是熱帶森林區的煤層。以上所述赤道附近的非洲、澳洲等大陸卻留下大片熱帶植物的遺跡。只要詳細調查冰河擦痕，即可獲得冰河在當時是從何處流來。換句話說，從冰河的分佈方式即可得知冰河所在的中心位置。由此方法所求得的冰河中心位置，是在非洲南部的海岸。

若以冰河分佈最厚的地方為當時的南極，與此緯度相距九十度之處應該就是赤道。如此一來，現在的北美洲、歐洲和亞洲大陸都在當時的赤道附近，當然熱帶森林叢生，因此有很厚的煤層留下來。根據冰河的分佈情形，將各大陸集中起來，同時，使各大陸在煤產地沿赤道呈帶狀分佈下移動，就可將各陸塊合拼成一整塊。

地球內部可分為地殼(厚約３５公里)、地函(厚約２９００公里)、地核(厚約３５００公里)三部份。換句話說，地函就是地殼下的部分，佔了地球總體積的大部分。地函底部由於受熱而膨脹上升當它上升碰到上面的板塊時，便朝水平移動，而浮在上面的板塊亦會隨之移動。至於地函的低溫部分，則往地球內部移動。像這種地函底下高溫部分不斷膨脹上升等接觸上面的板塊後，溫度降低又再沉降的不斷循環現象，即稱為地函對流。地函下的放射性元素蛻變所引發的熱能，是使地函底部產生高熱的原因。

固體物質若經緩慢地加壓，就會發生液態狀的流動。例如鐵鎚擊糖，若一敲下去，糖果馬上碎裂；但如果慢慢用力壓，糖果就會逐漸被壓扁，軟綿綿地甚至可以扭曲，地層的褶皺現象就是最好的例子。同樣地，固態的地函在緩慢增加的高壓下，亦會產生液體般的流動現象，速度極為緩慢，一年不過數公分，但卻不曾中斷。倘若發生地函對流的上方地殼有陸塊，則此陸塊會被頂起，並受張力撕裂，同時左右分開。此外，在地函對流下沉處的地層岩石，因受到擠壓和向下拉力的作用所破壞，因而形成地震帶、火山帶等地帶。

海底的海洋地殼與地函的上部，猶如一枚板塊般緊密連結成一體，隨著地函對流而移動。這種板塊構造在說明韋格納所提出的大陸漂移說的現象，可說是一項極為適當的假說。有許多證據可顯示地殼移動現象，例如：在高山上的岩層中，常可發現海洋動物與植物的化石，即表示這做山是從海面下昇起來的；更有直接的證據，例如：由突然且劇烈地殼移動所產生的地震，亦可支持此事實。

所有地球固體部分的移動現象，都稱為地殼變動；地球移動可依其運動方向來描述之；大範圍或小販為的地殼上昇現象，稱為隆起；地殼的沈降現象，稱為下陷；巨大的岩石塊，沿著水準方向滑動至另一個新位置，稱為逆衝。引起地殼發生移動的因素，為地質學上最困難且最基本的問題，至今，尚無此問題的正確答案，但示，許多有力的證據指出：這是由於地殼扭曲與摺皺等過程所引起的：例如：地殼的各部分，是處於平衡狀態中，此意指：若某一部份地殼下陷了，則必有一部份地殼隆起；當陸地表面受到侵蝕破壞後，大量的岩石碎片就沈積到海洋盆地裡，結果使某一部份大陸發生了隆起，這就是地殼均衡學說。

地殼均衡是指地殼上岩石重量分佈的變化；由於侵蝕作用使岩石物質沈積在低窪地區，故增加此處上層岩石物質的重量，相反地，受侵蝕作用的地區，就減少其上層岩石物質的重量，這些重量變化使地殼產生了拉力，最後使地殼發生移動，來調整重量的不平衡現象，因此，地殼均衡學說有助於解釋：為何侵蝕與沈積無法使整個地球產生水平的表面。

在地殼均衡學說的作用下，使地殼與上層地函的岩石必須彎曲與流動；從實驗上證明：若以很大壓力施於岩石上，則岩石在不斷裂的情況下，必發生變形；所以固體在強大壓力下亦是可塑性的。地球表面的重量變化，可使某地區的地殼向下彎曲（下陷），而另外地區的地殼向上彎曲（隆起）。地殼均衡學說亦可解釋：為何有很後的沈積物堆積在海底；來自陸地上的沈積物被沖刷到海岸附近或淺內陸海內，由於這些沈積物的重量加壓在海盆地上，使得它慢慢地下陷，而海洋盆地為了維持其低水準位置，又讓更多的沈積物堆積在其上面，故形成了非常厚的沈積物，終於產生地槽。研究冰河作用的效應，亦可證明地殼均衡學說的工作；由於冰河的重量，必引起其所覆蓋地區發生下陷，當冰河時期過後，該地區就慢慢地上昇。

由於重物質被堆幾項地球中心的結果，故地球可能漸漸地在收縮，這種收縮作用將壓縮地球內部變成較小的體積，而收縮作用亦可引起地球漸漸冷卻，但我們並沒有證據來證明熱量從地球內部逃逸出去；若地球正在收縮中，則地殼將被迫移動，而重力又將地殼拉向地球內部，故當地殼下陷時，就發生彎曲與扭曲，因此，巨大的岩石塊將集中在一起，然後向上堆幾成山脈與高地，這種解釋地殼移動的理論，稱為收縮學說。

另外一種關於地殼移動的理論，稱為對流學說；當液體與氣體受熱厚的運動，就是對流；熱空氣的上昇運動，亦是對流的例子；故當地函中的物質受熱後，或許可產生非常緩慢的對流運動；來自地球內部的熱量，可集中在地函的某一部份，則受函部分的地函，將趨向地殼上方運動，然後再冷卻，最後又向下沈；此學說假設：地函內的物質含有一層可塑性帶，當它受到長久的壓力後，就可慢慢地運動。

地函中的對流運動如何影響地殼呢？現在有學者提出大陸漂移學說，此學說假設：當地殼在冷卻之初，只形成一塊巨大的大陸，而這塊大陸的成分，幾乎都是較清的花崗岩；因這些岩石較其下方的岩石更輕，故最古的大陸可慢慢地漂移與運動，同時，這塊大陸將斷裂成幾部分，然後各自漂移，而此漂移所需要的力量，可能就是來自地函中的對流移動所供給的。

另外關於大陸漂移學說，同時有支援與反對的證據；仔細觀察世界地圖，可發先一些支持此學說的一些證據；若南北美洲兩大陸是從歐洲與非洲漂移出去，則這些大陸的形狀將可合在一起，當大陸向西漂移時，那麼位於兩大陸西部的岩石就發生了堆積作用，而形成山脈；還有，在大西洋兩側大陸的岩石，似乎亦具有相同的來源；已知有一條巨大的中洋基縱貫於大西洋中，它可能是由於大陸塊分開後所形成的。

研究岩石中地球磁力的效應，亦可支援大陸漂移學說；許多岩石均含有磁鐵物質的粒子，當這些岩石形成時，磁粒子就順著地球磁場排列，因此，在某特殊地區的岩石中，可能含有幾百萬隻細小的「指南針」，它們都指著相同的方向，即使岩石在形成後改變了其位置，而這些粒子所排列仍保持相同，故比較各大陸岩石中磁粒子的排列，即可知道組成大陸之岩石塊的位置變化，從這些比較的結果，可發現過去地球磁場已發生許多的變換；地球磁場的變換現象，可能是磁極相對著大陸，或大陸相對著磁極，或兩者同時進行的結果，雖然上述幾種理由為大陸漂移說的支持證據，但亦有幾種反對證據，指出大陸並沒有改變其相對的位置，因此，大陸漂移的問題，至今尚無最後的答案。

地球環繞太陽運行時，它也在地軸上自轉，自轉時，赤道附近的海洋，受到太陽直射，因此熱帶海洋的熱度比南北冰洋接受的熱要大得多。單是這一點就足以使海洋流動不已。太陽使赤道上的表層水發熱，熱水膨脹，赤道上的海面高出其他海面數吋，雖然高出的差別不大，但是卻以構成一個小小的坡，結果赤道附近的表層水就有順「下坡」向南北極流動的趨勢，同時較重的冷水沉到溫水下面，也沿著海底向赤道慢慢流進。赤道附近的溫水和兩極的冷水不斷地對流是海洋最重要的運動之一。而更進一步，這種對流運動在地球自轉所造成的其他偉大力量的影響之下，更是弄得複雜。

地球在赤道上以1000哩的時速旋轉時，產生一種趨勢，好像要從海洋下面旋轉出來，而把海洋流在後面，因為地球向東旋轉，所以海水有在海洋兩岸堆積起來的傾向。但還不如此，地球自轉時，對空氣和水的移動亦或是所有物體的移動如船、飛彈等都有一種奇妙的影響，在北半球使它們稍向右偏，在南半球使它們稍向左偏，就是科學家所說的「寇里奧利斯效果」。

除了地球在太空的不為及其旋轉而產生的力量使地球表層海水所有運動的基因之外，還有一種同樣重要的力量，就是風力，而風基本上也是地球旋轉所造成的一個結果。地球上最穩定的風，是赤道邊緣的貿易風，它們在南北兩半球都從東方斜斜地吹向赤道，它們無止無休的壓力，驅使海洋在赤道南北流向四方成為大洋流，但風和水一樣，也受太陽熱和太陽地球旋轉時，逼使物體轉向的影響，它們也打圈子。它們從赤道向南北彎轉，向東直吹，穿過溫帶，推著表層水由西流向東方，跟赤道洋流正好相反方向，如此這般，構成海面洋流的主力，滾滾向前，遍及全洋的巨浪就形成了。

波浪滾過大海，海水本身並沒有被帶著向前去，波浪激起的每一個水分子，只是做一個橢圓形的迴轉，升了起來向前進一點，又退了下來，回到幾乎是原來的地方。風吹海面，造成各種大小各種形狀的小浪，它們前後起伏，混再一起，追趕前浪並往往超過前浪，這不就是所謂的「長江後浪推前浪」。如果風勢清新，風會把小浪的波峰吹皺，形成「白帽浪」，並把許多小浪堆在一起。再海風像這樣把波浪刮成一團糟的時候，我們就把海叫做波浪翻滾的海，等到波浪從風下脫身出來，那種波浪叫「長波」，那是一種有規律的推湧的運動，可以繼續好幾哩，而翻騰上岸，在轟鳴中消失的波浪，叫做「拍岸浪」。

根據季候風，海上風暴和海岸形勢，來猜出波浪來自何方，如果波浪在老遠的地方就是陡突的巨浪，這樣得巨浪是比較年輕的，是由附近的風暴形成的，可是如果波濤從容不迫，威儀棣棣地向海岸邊進逼，前進時總是圓峰聳立，最後轟隆一聲，化為泡沫，這樣的波浪，必然來自遠方。風浪大小事決定於風的強度和持續性。另外一個因素是水手們所叫的老名字─風浪區。

風浪趨勢一片浩瀚無際的海上風吹的範圍，一小時只走半哩的勁風就可以捲起真的波濤。不過平頂的波所達到的高度，只能有波峰間的七分之一，過了這個高度，就要浪翻白頭，波花四濺，這意味著密集的波浪不會太大，不管風吹得多劇烈，如果海灣不太寬，就不會掀起巨浪。只有在大海上，在波浪壯闊的風浪區內，大風一颳幾千哩，那才會產生巨浪的地方，根據水手的約略估計，巨浪的高度以呎計算，通常不會超過風的時速的一半，比如在時速80哩的颶風下，按此估計，巨浪一般可高達40呎。

近幾年來，科學家在世界各地的大洋中發現了一些重要的洋流，類似新幾內亞沿岸潛流(NGCUC，New Guinea Coastal Undercurrent)、棉蘭老潛流(MUC，Mindanao Undercurrent)以及南北半球和各大洋之間海水的交換等。這些新發現補充和豐富了已有的海洋環流理論。不過發現還未窮盡。澳大利亞的科學家在經過50多年的研究後，在南半球發現了一個從未為人所知的深海通道。這一深海洋流穿過塔斯曼海，流經塔斯馬尼亞，直達南大西洋。此前的研究，使科學研究人員認為南半球的海洋是全球氣候變化之肺，因為這裏吸收了近三分之一的二氧化碳。而新的研究表明，新發現的這條深海通道是世界氣候系統的機房，只是以前從來沒有發現過。

肯·裏奇威(Ken Ridgway)是澳大利亞國家科學與工業研究組織(CSIRO)的科學家。他指出，這股洋流從塔斯曼海流出，平均深度為800米-1000米，在傳送帶對氣候變化方面發揮著重要的作用。洋流是海洋中海水從一個海區水準或垂直地流向另一個海區的大規模的非週期性運動。而在塔斯馬尼亞以南，深海洋流形成了一個交匯點，連接著南半球海洋的主要海底洋流。由於從塔斯曼海流出，研究人員將新發現的深海通道命名為“塔斯曼流”。

這項研究經歷了50多年。1950年至2002年，研究小組便通過研究船、海洋監測機器及衛星在南緯60°和赤道之間的海域收集資料，得到了數以千計的溫度和鹽度的資料樣本。根據資料樣本的分析，研究人員確定南半球海洋渦旋之間有一個連接紐帶。這一連接紐帶又形成一個全球規模的超級渦旋，在三大海洋盆地間傳送水。裏奇威等研究人員相信，這一“深海通道”的發現將有助於我們瞭解海洋究竟是如何影響氣候變化的。

“在每一個海洋中，水流大致以逆時針方向旋轉，或是沿著海洋盆地的邊緣旋轉。”裏奇威指出，由此這些渦旋能從大海深處向大陸架斜坡輸送營養。它們還帶動全世界海洋的流動，把熱帶地區的海洋熱量輸送到極地地區，或者形成洋流和潮汐以幫助平衡氣候系統。比如，西太平洋暖池就是通過印尼貫通流(Indonesian Through Flow)將熱量從太平洋傳輸到印度洋，進而到北大西洋。“互相連接的渦旋系統和澳大利亞東部水流形成了一種機制，使得大西洋地下水和南極中部水在海洋盆地間流動。”研究人員相信，這一“深海通道”發現的同時，一個世界氣候變化的機房也暴露在了我們面前。

事實上，海洋對氣候變化的影響還不僅僅於此。海洋上表層3米的海水所含的熱量就相當於整個大氣層所含熱量的總和。海洋環流將在低緯度區從太陽吸收的熱量向極地方向輸送，調節地球表面的氣候。海洋還是地球上最大的碳庫，囊括了地球碳總儲量的93%，是大氣的50倍，陸地生態系統的20倍。現在，全球大洋每年從大氣吸收二氧化碳約20億噸，占全球每年二氧化碳排放量的1/3左右。

有科學研究人員甚至發現引潮力很大時，深海涼水會上升至海洋表面，並逐漸吸收二氧化碳，由此調節全球氣溫。所以，引潮力也被稱為地球的恒溫器。海洋中和海洋邊緣的地震也是調節氣候的恒溫器之一。強烈的地震波造成洋底大面積震動，並往往引起巨大的地震海嘯。而這兩種原因都可使海洋深部的冷水遷到海面，使水面降溫。海水降溫可吸收較多的二氧化碳，從而使地球氣溫降低。類似赤道兩側有8.5級海震時，地球上氣溫會降低，缺乏這種大海震時，地球上的氣溫便會升高。