jobbra|bélyegkép|352x352px|A Csendes-óceán térképe 1589-ből
Az óceán a kontinensek között elterülő és beltengernek nem tekinthető nagy tengerek valamelyike, mely nagy kiterjedésű (több tízmillió km²), nagy mélységű (több ezer méter), önálló áramlási rendszerrel rendelkező világtenger. A Föld kb. 510 millió km² felszínéből a víz mintegy 361 millió km²-t fed le, ez a Föld felületének 70,8%-a. Az óceánok területének több mint a felének átlagos mélysége 3000 méternél mélyebb. Földünknek természetföldrajzi értelemben öt óceánja van (Atlanti-óceán, Csendes-óceán, Indiai-óceán, Déli-óceán és a Jeges-tenger).
Az óceánok megismerése Történetük évezredekkel ezelőttre tekint vissza, amikor is a polinézek először hajóztak nagyobb távolságokra az óceánok belseje felé Kr.e. 4000 körül (Service, 1996). Európából nagy valószínűséggel Phyteas hajózott először az Atlanti-óceánon át Skandinávia irányában (Kr.e. 325), ezzel az Atlanti-óceán felfedezőjének is tekintik. Az arab kereskedők a középkorban relatíve jól ismerték az Indiai-óceán északi vidékét, ahol kereskedelmi útvonalakat hoztak létre. A modern európai oceanográfiai ismeretek jórészt a középkor végi felfedezőkkel kezdődött – mint B. Diaz (1487–1488), Kolumbusz Kristóf (1492–1494), V. de Gama (1497–1499), F. Megellan (1519–1522) és még sokan mások. E felfedezőket és tengerészeket hamarosan tudósok, tudományos felfedező utak követték – köztük talán a legismertebb James Cook (1728–1779, Endeavour) és Charles Darwin (1809–1882), illetve az Arktisz és az Antarktisz első európai leírói – Sir J.C. Ross és Sir J. Ross (1815–1854). Ez idő tájt tettek említést elsőként a Golf-áramlásról is.
Az óceánok modern, tudományos-leíró korszakának több részegységét különíthetjük el: Az óceánok felszíni vizsgálata (1873), amelyek nagyobbrészt könnyűbúvárok megfigyeléseire, hajó fedélzetéről is tanulmányozható jelenségek leírására, a szelek, tengeráramlatok dinamikai leírására korlátozódott (Franklin Golf-áramlatról szóló publikációja). A mélytengeri felfedezések korszaka (1873–1914) széles körű oceanográfiai vizsgálatok sora, melynek egyik ismert szereplője a Challenger- és a Fram-expedíció. A technikai újítások bevonása az oceanográfiába (1925–1940) egy újabb sikeres fejezete a kutatásoknak, melynek révén addig ismeretlen aspektusait sikerült megismerni ennek a tudományterületnek. Ezt a nemzetközi tudományos együttműködések időszaka követte, ismertebb projektek ezek közül az APFP (Atlantic Polar Front Program), az International Geographic Year és az International Decade of Ocean Exploration. Az Earth System Science (1995–) globális tanulmányok, klimatológiai, ökofiziológiai, atmoszféra-kutatási területeket érintve, numerikus modellek felállításával.
Fizikai jellemzői
Mértani jellegzetességek A tengeri távolságok mérésére 1670–ben Gabriel Mouton javasolta a tengeri mérföldet, melyet úgy határoztak meg, mint egy szögperc távolság az Egyenlítő mentén mérve. Szorosan ehhez kapcsolódik a méter akkori definíciójának meghatározása is, amely hasonló analógia alapján a Párizson átmenő hosszúsági kör mentén az Egyenlítőtől a Sarkig terjedő távolság 10 milliomod része. Ezen mértékek kapcsolata korán elvetésre került, mint pontos meghatározás alapja, a közelítés továbbra is megmaradt, és összehasonlítás útján látható, hogy meglehetősen pontos. Így pl. egy kvadráns 1/10 000 000 része 1,0019 m, ami igen közeli a méter definícióhoz. Továbbá tekintve a tengeri mérföld kezdetleges definícióját, az , ami 1,855 km – nagyon közeli a nemzetközileg meghatározott tengeri mérföldhöz (1,852 km).
Az óceánok mérete A nagyságbeli dimenziók egészen az 1500 km-től (ami az Atlanti-óceán legkeskenyebb része) a 13 000 km-ig (a Csendes-óceán legnagyobb szélessége) terjednek. Tipikusan az mondható, hogy a horizontális nagyságrendek hozzávetőleg 200-szorosa a vertikális dimenzióknak. Mindezekből következnek a dinamikai jellemzők, amelyek az óceáni áramlatokat meghatározzák: a vertikális irányú áramlási sebesség mindössze csak 1%-a a vízszintes irányú áramlási sebességeknek (két- és háromdimenziós turbulenciák eltérése). A Föld kéreglemezei két típusba sorolandók: a kontinentális kéreglemezek (mint pl. az Afrikai-lemez) sokkal vastagabbak, mint a másik lemeztípus, az óceáni kéreglemezek (pl. a Csendes-óceáni). Az utóbbiak ún. óceáni hátságokat képeznek, amelyektől a lemezek távolodnak a kontinentális lemezek irányába, és sokkal sűrűbb lévén ott alábukva mélytengeri árkokat alakítanak ki. Két ilyen tektonikus lemez találkozásánál erős vulkanikus tevékenység figyelhető meg (pl. a Nazca- és a Dél-amerikai-lemez találkozásánál létrejött Andok hegységhttp://www.vayadam.hu/files/forrasallomanyok/a_kozetlemezek__lemeztektonika).
Vízszintes tagozódása A kontinensek a következő 5 óceánt választják el egymástól: Csendes-óceán, Atlanti-óceán, Indiai-óceán, Déli-óceán (bizonyos szervezetek, például a Nemzetközi Hidrográfiai Szervezet (IHO) használja) és Északi-Jeges-tenger (gyakoribb nevén a Jeges-tenger). Természetföldrajzi értelemben azonban csak a Csendes-, az Indiai- és az Atlanti-óceán minősül óceánnak.
Függőleges tagozódása bélyegkép|278x278px|Hőtani térkép a Golf-áramlatról (Forrás: Ocean Remote Sensing Group, Johns Hopkins University, 2008)
Az óceán függőleges tagozódását elsősorban a hőmérsékleti és sótartalmi eltérések határozzák meg, illetve e kettőből következik a sűrűségeloszlás. Hőmérséklet szempontjából megfigyelhetünk egy felszíni (100–200 m-es) réteget, amely a légkörrel történő érintkezése folytán egy speciális szférát alkot, annak okán hogy állandó kölcsönhatásban van a napsugárzással és a szélmozgással. Az előbbi hatások intenzív hőáramlást biztosítanak a mélyebb rétegekbe, a szélmozgás pedig jellegzetes turbulenciát idéz elő. Az óceán felszíni rétegében az energiamérleget mindenekelőtt a be- (rövidhullámú) és kisugárzás (hosszúhullámú) különbsége, a felszíni albedó, a vertikális hőáram határozza meg. Mivel nagy hőkapacitással rendelkező rendszerről van szó, a kis időperiódusú ingadozások jelentéktelenek, pl. a légkörhöz viszonyítva, jelentősebb ingadozást csak évszakos eloszlásban figyelhetünk meg. A hőmérsékleti tartományoknak éles határa rendszerint nem alakul ki, talán egyetlen ilyen hely a Golf-áramlat és a Labrador-áramlat találkozási pontja.elte.hu/online-tananyagok/oceanografia/ch03.html
Az óceánok mélységének mérése Akusztikus mélységmérő. A mélységmérésnek egyik megszokott módja volt a hangvisszaverődés alapján történő tájékozódás. Az instrumentum 10 és 30 kHz közötti frekvencián bocsát ki hanghullámokat és a visszavert hullámok alapján térképezi fel a tengerfenék domborzatát. Az első ilyen mélységmérőt először az Amerikai Haditengerészet használta tudományos felderítés céljából 1922-ben, amit nem sokkal ezután a több német feltáró expedíció követett 1925 és 1927 közt. Jelenleg a legtöbb – nem csak kutatóhajón – van ilyen berendezés.
Műholdas mélységmérő. Azokat a területeket, amelyek az akusztikus mélységmérő nem képes feltárni, kiegészíteni képes a műholdas altimetria. Elvi alapja az, hogy a víz felszínéről alkotott profilkép nagyon hasonlatos a tengerfenék domborzati képével (Tapley/ Kim, 2001). Ehhez azt kell megmutatni, hogyan befolyásolja a gravitáció a vízfelszín dinamikáját. A felszín síkja bizonyos határátmenetben egy geoid és definíciószerűen minden esetben merőleges a gravitációs erővonalakra, illetve mérés esetén a függőón által meghatározott függőlegesre. Pontosabban egy adott vízalatti domborzati eltérés hatására létrejött nehézségi anomália a függőónt igen kis mértékben kitéríti, így annak irányvonala nem a Föld gravitációs középpontja felé fog mutatni ilyen esetben, hanem a lokális gravitációs súlytöbblet irányában. A víz felszíni síkjában létrejövő ilyen eredetű differenciák természetesen vízen közlekedő járműről szabad szemmel nem észlelhető, azonban altiméterrel már jól mérhető.
Légköri hatások A légkörből származó hatások nyilván közvetett és közvetlen hatást gyakorolnak az óceánokra, a felszíni párolgás, a napsugárzás hatása és a légáramlatok útján.
Mikrohullámszenzor Műholdas megfigyelő rendszer, amelyet az USA (US Defense Meteorological Satellite Program) működtet 1987 óta; fontos szerepe van az óceánok hőháztartásának és az atmoszféra, a szelek és az óceánok kapcsolatának vizsgálatában. Működésének alapja, hogy a tengerek és óceánokból érkező mikrohullámdózist méri, amelyek 60◦ szélességi körig terjednek. A kibocsátott sugárzás közvetlen függvénye a párolgásnak, a légkör páratartalmának és a felhők víztartalmának. Több adat együttes elemzésének konklúziója a felszíni szélsebességre való következtetés (± 2 m/s). A műholdakról, hajókról és a meteorológiai bójákról származó információt numerikus módszerekkel dolgozzák fel és a meteorológiai állomásoknak továbbítják (Daley, 1991). Az újraszámított, korrekciós értékeket és az ebből létrehozott időjárási, klimatológiai idősorokat atmoszférakutató központok modellezik, mint az USA-ban az US NCEP Atmospheric Research vagy Európában az ECMWF. Az Európai Időjárás-előrejelző Intézet igen hosszú időperiódus alapján végzett számításokat (1957–1997).
Az óceán fizikai-kémiai jellemzői bélyegkép|284x284px|Évi közepes inszoláció az óceánfelszín által (Forrás: NASA, Langley Research Center / Darnell, 1992)
A hatalmas víztömegben tárolt hőenergia ingadozásai természetszerűleg az óceán felszíni rétegének hőcseréjére vezethető vissza, pontosabban a vertikális irányú hőfluxusra. Ez a dinamikus áramlás a mélyebb vízrétegek irányában sokkal lassabb, mint a felszín felé. Ahhoz, hogy az óceán hőháztartását össze tudjuk hasonlítani pl. a szárazföld ugyanerre vonatkozó tulajdonságaival, vegyünk egy egyszerű példát. Egy adott éves ciklusban a nyár a hő eltárolásának, a tél a hő kibocsátásának időszaka. A különbség elsősorban a két befogadó közeg hőkapacitásának különbségéből adódik. Az óceán (és tenger) felszíni rétege majd 100 m mélységig hőelnyelő, ez minden négyzetméter esetén 100 m³ vízmennyiséget jelent, ugyanez a szám a szárazföld esetében 1 m² esetén alig több mint 1 m³. Hasonló logikával, itt nem részletezett számítások alapján az óceán éves hőfelvétele 109 J, a szárazföldé csupán 107 J. Ebből következően a két közeg éves hőingadozás különbsége 10 °C is lehet, vagy a szárazföld belseje felé haladva akár 40 °C.
A hőháztartást befolyásoló faktorok Mindenekelőtt a légkörből származó inszoláció, melyet a szélességi körök, az évszakok, a napszak és a felhővel való borítottság befolyásol. A sarki régiók kevésbé melegszenek fel, mint a trópusi öv, utóbbi esetén a nyári időszakban tárolt hőmennyiség is jelentősen kevesebb. A legfontosabb szabályzótényezők, vagy környezeti faktorok: A Nap látszólagos pályája, amely évszaktól és az adott földrajzi szélességtől függ, ill. a nappalok hosszától, amely hasonlóan függ az említett két paramétertől. Az inszoláció mértéke nagyban függ az atmoszféra tulajdonságaitól az adott helyen, vagyis hogy a víz feletti légrétegek milyen mértékben nyelik el a beérkező sugárzást (felhőzet, páratartalom).
Infravörös sugárzást befolyásoló tényezők