海洋电磁学是海洋化学的一个分支学科，主要研究海洋的电磁特点，海洋中频率高于红外的电磁场运动形态和规律及其应用。并研究海洋的电磁特点，海洋中的电磁场和电磁波的运动形态和规律，及其在海洋科学、海洋电磁波通信和海洋开发中的应用的学科，是在电磁波和天然电磁场应用于海洋通信和海洋侦测研究过程中逐渐产生和发展上去的。
一、发展导论
海洋中的各类脂类几乎完全解离，这使海水富含大量离子而成为导体。M.法拉第早在1832年就强调：在地磁场中流动的海水，就像在磁场中运动的金属导体一样，也会形成感应电动势。他在泰晤士河做过实验，但没有得到预期的结果；但他强调，在英吉利海峡必将能测出。1851年，C.渥拉斯顿在横过英吉利海峡的海底电缆线上，测量到和海水潮汐周期相同的电位变化，才否认了法拉第的预言，由此人们开始了对海洋中的电磁现象的研究。
随着电磁波中的超短波用于对舰艇通信，和极短波用于对大洋深处核导弹通信的要求，各国陆续开始研究海水的电磁特点和电磁波在海洋中的传播规律。19世纪70年代以来，早已开始将电磁波中的极短波用于侦测研究海底岩石圈的地质构造和探矿。海洋中海天然电磁场和海水在地磁场中运动时形成的感应电磁场，就会对水下通信和地质探制导致干扰，这又使得人们对海洋中的天然磁场和感应电磁场进行更细致深入的研究。
现代海洋电磁法的研究源于20世纪60年代，经过数六年的发展，它已成为一种新的月球化学侦测技术。1998年由国家863计划立项研究“海底大地电磁侦测技术”，并先后在香港海峡和南海，黄海海域举办了海底大地电磁测深试验，结束了我国海洋月球化学缺乏海洋电磁勘察方式的历史。此后又经过多年的研究和试验，已逐渐产生了我国的“海底电磁侦测技术”。
二、海洋的电磁特点
⒈海水的电磁参数
海水的电磁参数包括磁导率μ、电导率σ和介电常数ε。它们与海水的酸度、温度和电磁场的频度有关。海水为非铁磁性物质，一般采用真空的磁导率μ0=4π×10-7H/m作为海水的磁导率μ。海水总浊度率σ为离子浊度率和偶极浊度率之和，一般用经验公式估算海水的离子浊度率，它表示为酸度和湿度的函数，通常在3～5(Ω·m)-1，海水的偶极浊度率与频度有关。当频度高于109赫、温度为17°C时，标准海水的浊度率为4.54～4.81(Ω·m)-1，是铜的10-7倍，玻璃的1012倍，而比通常河水或溪水大千倍以上。
海水的介电常数与碱度、频率和湿度的关系，还只有半经验公式。海水介电常数理论是采用克劳休斯一莫索缔一德拜介电常数理论公式，但和实验结果相差甚远。和分别构建了两个经验公式，但也只表示相对介电常数与湿度、密度的关系，并没有包含频度，只适用于低频。对高频还要加频率改正。当频度大于109赫、温度为17°C时，标准海水的相对介电常数εr约为81.5。
⒉海洋电磁场
海洋电磁场包括天然电磁场和感生电磁场。天然电磁场主要是穿过海洋的地磁场，在两极约为（6～7)×104nT，在赤道约为（3～4)×104nT。其日变值可达数十个nT，随经度和季节有所不同。通常在凌晨3时左右达到极值。季节变化约为15～30nT，年变化可达100nT，短周期0.2～600s变化约为百分之几到几个nT。
当波高为lm、周期9s或波高为0.5m、周期为3s时，感生磁场约为1nT。潮汐感生的磁场约为20～30nT。宽60km、最大宽度为300m、的半椭圆截面的海流，当流速为0.514m/s（1kn）地磁场垂直份量为4.8×104nT时，感生磁场约为37nT。由感生磁场可以算出感生电场。
海水与海底接触处的电物理过程，海底的电场可达100μV/m，15～20m深处的底栖动物和真菌聚集区，垂直方向的电势变化可达4mV。
大气电离层发生的各类动力学过程，包括来自太阳的等离子流和月球高空磁层，电离层的互相作用，不断形成频度范围很宽的电磁波。其中周期为数分钟以上的，才能穿过海水达到海底，再穿过海底沉积层抵达上地慢岩石圈，甚至更深处。
⒊电磁波在海水中的传播
电磁波在海水中传播时，电场形成传导电压。电磁场能量通过电压转化为热能，使得电磁场的振幅减少，频度愈低衰减愈慢传播愈远。电磁波的振幅衰减为原先的1/e时的传播距离，称为穿透深度D。由麦克斯韦等式组可得：其中f为电磁波的频度，单位为赫。兆赫以上的电磁波在海水中的D大于25cm,海水对这些电磁波就成为很强的屏蔽层；而频度高于10Hz/h的极低频电磁波，在海水中的D可达5000m。这样，海洋就成为完全可穿透的了。这些极低频的电磁波，可用于陆地对大洋深处核导弹通信和海底地幔化学探矿，是海洋电磁学研究的一项主要内容。
三、海洋电磁场的分类
海洋电磁场包括天然电磁场和感应电磁场两大类。
天然电磁场海洋中主要的天然电磁场是地磁场，而抢占地磁场99%以上的主磁场电磁波的应用，几乎全部起因于地幔。另外，月球大气电离层中发生的各类动力学过程，包括来自太阳的等离子流和月球磁圈及电离层的互相作用，不断形成频度范围很宽的电磁波。其中的周期为数分钟以上的，才能穿过海水而达到海底，再穿过海底沉积层，达到上地壳岩石圈甚至更深处。
感应电磁场海水和海底接触处的电物理过程，岩石中的渗透过程，及海水在岩石中的扩散作用等化学作用和物理作用，在海洋中也能形成电场，其硬度可达100μV/m。在底栖动物和真菌的集聚区，也发觉有生物电场。
海水的各类较大尺度的运动，如表面短波、内波、潮汐和海流等，都能感应出相应的电磁场。研究海水各类尺度运动所形成的感应电磁场，探索检测它们的方式，从而通过电磁检测来了解海水的各类运动，也是海洋电磁学研究的一个重要内容。
四、海洋电磁学的应用
⒈在海洋水文检测中的应用
南斯拉夫学者觉得，在大洋磁流体热学领域内进行理论和实验研究，可以构建剖析海流和波浪过程运动学的有效方式和手段。并可用于研究表面波和内波在沿岸楔和台湾架出口后的变型以及内波场和海流参数的统计特点值。并觉得在可构建潮汐发电厂的地方，可以借助电磁法确定进水量及能量的计算。
自60年代以来许多学者对线性波动、内波海流等感生电磁场进行研究，给出解析解。我们用-海浪模型，得出了感生电磁场的解析解，并借助海浪感生电磁场的磁场硬度份量的时间序列，恐怕海浪的能谱和方向谱。
⒉在海洋电磁波通信中的应用
陆地、舰艇和客机与水下潜艇进行无线电通信时，所用的电磁波中的超短波，波长在万米以上（频度高于30千赫），电磁波沿月球表面和高度为70～80公里的电离层所构成的两个同心反射层之间传播，之后垂直透入海水。导弹可在海面以下30米深处收到这些电磁波。要从陆地上和藏在大洋深处的核导弹通信，比较可靠的手段是极低频电磁波（波长在百万米以上）。实验说明：潜航于120米深的核导弹用300米长的拖曳接收天线，能顺利地收到4600公里远的极短波指令。使用超短波和极短波对导弹通信，其优点是不受磁爆、核爆燃和太阳黑子的影响。缺点是发射天线太长，只能双向通信。
⒊在海底电磁波地质钻探中的应用
节理中饱含海水的岩石和硫化矿物，都能使岩石的浊度率降低2个量级以上，这可以用电磁波侦测到，这可以用电磁波侦测到，是一种有效的侦测手段。海底岩石圈的浊度率与它的化学物理性质、温度和含水量等均有关系。按照海底附近的电磁检测，推测海底以下的上地壳岩石圈的电磁性质，可拿来研究海底岩石圈的结构、热力学过程和海底岩基的运动及海底砾岩的产生。该方式不断发展，能解决其他海洋地质调查方式所不能解决的一系列海洋地质和月球数学问题。日本斯克里普斯海洋研究所把发射源置于海底，用可在海底自由散播的接收器来检测电场。在19公里范围内测出0.25～2.25赫的极低频讯号，提供了海底30公里深处的上地壳导电结构模型。对深部岩石圈性质的侦测，尚无其他有效的手段，故海洋电磁学在这方面的研究就变得更加重要了。
⒋水下小目标侦测中的应用
不论在月球表面还是月球以外的直接观测都表明月球的周围存在着磁场，但是对于整个月球表面而言，磁场是不均匀的。正常地磁场在几米范围内可以觉得是大小相等方向相同的均匀场，其梯度（空间二点的磁场差值）很小，约为5nT／km，假如在正常的地磁场内，有一铁磁性物体存在，局部改变了地磁场的正常分布，就称磁异常。磁法侦测的特征是它能连续、快速地检测地磁场及其微小变化，可在较大磁梯度环境下正常工作，不受空气、水、泥等介质的影响，能确切检查出铁磁物质所造成的磁异常。铁磁极的磁场与距离立方成正比，铁磁物体的存在从而造成的磁异常是决定磁性侦测原理的基本条件。这些磁异常不受海水、泥砂等介质的屏蔽，对磁性侦测呈现“透明”特性，致使磁法侦测具有不同于声、电及水下电视等设备鲜明特点。海洋磁力检测的这一特性也为海底小目标的侦测提供了机会。
⒌微波在海洋要素检测中的应用
海浪不同的波高和波长相当于水面具有不同的粗糙度，对微波能量的散射不同。用微波对海浪扫描，接收海浪对微波散射的能量，可以得出海浪波高和波长的统计分布。微波还可以侦测海污、海温、海流、海雾、海冰和海风(通过水面的粗糙度)。水面水汽大、云雾重、可见光和红外遥感受限制，微波却能穿透电磁波的应用，具有全天候、全天时的优点，因此卫星微波遥感能同时检测全球海况，成为海洋遥感的主力。
五、海洋电磁法在我国的发展应用
海底天然气水合物除了是一种重要的能源，并且是影响海底陆坡稳定性和气候变化的重要诱因。在海底天然气水合物侦测中，水灾学方式得到了广泛应用。借助水灾学方式侦测水合物的关键是找寻似海底反射层（BSR），但是，许多潜藏天然气水合物的区域，因为水合物稳定区上部没有自由二氧化碳，水灾学侦测结果并没有出现似海底反射层，且借助水灾资料无法确定水合物层顶界和水合物稳定区内部的结构特点。为此，在海底天然气水合物侦测中，水灾学方式仍面临许多挑战。与水灾钻探相比，海洋电磁法才能便捷地得到海底的导电性参数，可以为天然气水合物研究提供重要的电性信息。美国已有研究表明，海洋电磁法才能在水合物侦测中取得较好的应用疗效。
我国是一个海洋大国，海域的总面积约为陆地面积的三分之一，其中蕴涵有丰富的油气资源。开发并借助那些资源对于解决我国的能源问题、发展国家经济、提高国家综合实力具有重要而深远的意义。但是，在海洋油气钻探方面，国外所用的方式目前依然只限于三维水灾钻探，而对于海洋可控源电磁法的研究尚处于起步阶段，与美国相比存在着很大的差别。目前，二维模型正反演目前应用较普遍，随着三维数据采集标准化,三维模型正反演将无疑成为常规处理的一部份。
近些年来，人们也开始向三维方向进行研究。如为了测试海洋电磁法在我国天然气水合物侦测中的适用性，2012年4～5月在中国地质调查局“天然气水合物资源勘察与试采工程”项目支持下，借助自主研制的海洋电磁侦测仪器，在我国某海域举办了海洋电磁侦测试验，获得了我国海洋可控源电磁侦测的首批宝贵资料。
■本文根据网路资料综合编撰