Angetrieben werden die Meeresströmungen durch den unterschiedlichen Salzgehalt und durch die unterschiedliche Temperatur von Meerwasser. Wo Meerwasser gefriert, wird Salz frei. Das Meerwasser unter einer Eisschicht ist darum besonders salzig – und gleichzeitig dichter und schwerer. Es sinkt nach unten und zieht weitere Wassermassen mit sich. In mehreren tausend Metern Tiefe fließt das Wasser zurück in wärmere Regionen. Dort steigt es wieder auf und der Kreislauf schließt sich.

An der Wasseroberfläche setzen zusätzlich Winde das Wasser in Bewegung. Der Wind verursacht eine Strömung an der Oberfläche. Diese Strömung bewegt sich nicht genau in Windrichtung, sondern wird durch die Coriolis-Kraft abgelenkt: Auf der Nordhalbkugel lenkt die Coriolis-Kraft das Wasser in Strömungsrichtung gesehen nach rechts, auf der Südhalbkugel nach links. Auch die Winde werden von der Corioliskraft beeinflusst.

Durch die verschiedenen Einflüsse, wie Temperaturunterschiede des Wassers, Wind und die Coriolis-Kraft, entsteht an der Oberfläche und in der Tiefe der Ozeane ein Muster, das sich aus vielen einzelnen Strömungen zusammensetzt: Ein weltweiter Kreislauf, der auch das „globale Förderband“ genannt wird.

Der größte aller Ozeane ist der Pazifik. Seine Wasseroberfläche misst insgesamt 180 Millionen Quadratkilometer! Damit macht er etwa die Hälfte aller Meeresflächen aus. Gleichzeitig befindet sich in diesem Weltmeer die tiefste Stelle der Erde: Bis zu 11.034 Meter geht es hinab in die Witjastiefe im Marianengraben, ein Tiefseegraben im westlichen Pazifik.

Der Atlantik ist der zweitgrößte Ozean. Er entstand vor etwa 150 Millionen Jahren als der Urkontinent Pangäa auseinanderbrach. Mit seinen 106 Millionen Quadratkilometern Ausdehnung bedeckt er immerhin ein Fünftel der Erdoberfläche.

Der Indische Ozean liegt zum Großteil auf der Südhalbkugel. Mit knapp 75 Millionen Quadratkilometern Fläche ist er ein gutes Stück kleiner als Atlantik und Pazifik. Seine tiefste Stelle heißt Diamantinatief, die 8.047 unter dem Meeresspiegel liegt.

Das Südpolarmeer wird auch Südlicher oder Antarktischer Ozean genannt. Zu ihm gehören alle Meeresgebiete südlich des 60. Breitengrades auf der Südhalbkugel. Unter Seefahrern gilt es als das stürmischste aller Meere. Typisch für das Südpolarmeer sind auch die großen Tafeleisberge, die in seinem Wasser treiben. Sie sind vom Schelfeis abgebrochen, das sich um den antarktischen Kontinent gebildet hat.

Rund um den Nordpol liegt das Nordpolarmeer, das auch als Arktischer Ozean bezeichnet wird. Es ist das kleinste der fünf Weltmeere. Das Nordpolarmeer ist im Winter zu etwa zwei Dritteln mit Eis bedeckt. Doch seine Eisdecke schmilzt, wie das Eis des Südpolarmeeres, durch die Erderwärmung immer weiter ab.

Auch wenn wir einige hundert Kilometer von ihnen entfernt leben: Ozeane haben für uns eine große Bedeutung. Ihre Strömungen und die Verdunstung des Meerwassers beeinflussen unser Wetter enorm. Auch ein großer Teil unserer Atemluft entsteht in den Weltmeeren: Algen, die hier leben, verwandeln unter Einstrahlung von Sonnenlicht Kohlendioxid in Sauerstoff.

Viele dieser Salze stammen aus dem Gestein der Erdkruste. Regenwasser löst Salze aus dem Gestein, nimmt sie mit. Es spült sie in Flüsse und ins Grundwasser. So werden Salze ins Meer geschwemmt. Weil dabei nur relativ wenig Salz transportiert wird, ist das Flusswasser kaum salzig. Erst im Meer steigt die Konzentration an. Denn dort kommen noch Salze aus dem Ozeanboden und aus untermeerischen Vulkanen hinzu. Wenn das Meerwasser verdunstet, bleiben all diese Salze zurück. Deshalb sammeln sich ausgeschwemmte Salze in den Ozeanen schon seit Millionen von Jahren an.

Der Salzgehalt ist nicht in allen Meeren gleich hoch. Je mehr Wasser verdunstet, desto salzhaltiger wird das Gewässer. Das Rote Meer enthält mehr Salz als der Pazifik. Und das Tote Meer im Nahen Osten – eigentlich ein See – ist mit einem Salzanteil von etwa 30 Prozent so salzig, dass man darin liegen kann, ohne unterzugehen. Dagegen ist die Ostsee eher salzarm: Wegen der niedrigen Temperatur verdunstet dort nur wenig Wasser. Zusätzlich münden viele Flüsse in das Binnenmeer und speisen es mit Süßwasser. Darum ist die Ostsee viel weniger salzig als das Tote Meer.

Die Polarmeere sind zwischen –4 und 0 Grad Celsius kalt. Darum tauen die Eisberge nur sehr langsam ab. Wenn die Strömung sie in wärmere Gewässer treibt, schmelzen sie etwas schneller. Trotzdem werden große Eisberge Jahrzehnte alt.

Manche Eisberge sind riesig und platt: die Tafel-Eisberge. Sie entstehen, wenn sich die Gletscher an der Küste weit ins Meer hinausschieben. Dann treiben große Eisplatten auf dem Meer, die aber noch mit dem Gletscher verbunden sind. Dieses „Schelfeis“ kann zwischen 200 und 1.000 Meter dick sein. Die größten Flächen von Schelfeis gibt es in der Antarktis, an den Küsten von Grönland und Alaska. Wenn große Stücke vom Schelfeis abbrechen, schwimmen sie als Tafel-Eisberge ins Polarmeer hinaus.

Für die Schifffahrt sind Eisberge sehr gefährlich, denn über Wasser ist nur ihre Spitze sichtbar. Der größte Teil des Eisberges befindet sich unter Wasser. Schiffe müssen einen ausreichend großen Sicherheitsabstand zu den weißen Riesen einhalten, damit sie durch die scharfen Kanten des Eisbergs nicht beschädigt werden.

Es gibt aber auch Eis, das aus Meerwasser gefriert: Zuerst bilden sich an der Wasseroberfläche Eisschollen aus Salzwasser. Wenn diese Eisschollen zusammengeschoben werden, entsteht eine zusammenhängende Eisdecke – das Packeis.

Der Golfstrom ist eine mächtige Meeresströmung im Atlantik. Er ist bis zu 200 Kilometer breit. Die Wassermenge, die er transportiert, übertrifft die Menge des Wassers, das aus sämtlichen Flüssen der Erde ins Meer strömt, um mehr als ein Hundertfaches. Gespeist wird der Golfstrom durch warme Meeresströmungen in der Nähe des Äquators. Der Golfstrom beginnt nördlich der Bahamas. Von hier bewegt er sich zunächst entlang der amerikanischen Ostküste über 1.000 Kilometer weit nach Norden.

Westwinde und Coriolis-Kraft zwingen den Strom auf der Höhe des US-Bundesstaates North Carolina nach Nordosten. Auf seinem Weg in Richtung Europa verliert der Golfstrom immer weiter an Tempo. Er bewegt sich nicht mehr schnurgerade, sondern schlängelt sich vorwärts. Teile des Stroms spalten sich ab und fließen zurück. Aus dem Norden kommt ihm schließlich der eiskalte Labradorstrom in die Quere; der Golfstrom verliert weiter an Kraft und an Wärme. Durch Verdunstung nehmen Salzanteil und Dichte des Wassers zu, bis der Golfstrom schließlich östlich von Grönland abtaucht. Teile seiner Wassermassen fließen von hier aus als Tiefenströmung in Richtung Südatlantik und Indischer Ozean.

Für Europa ist der Golfstrom sehr wichtig: Er wirkt wie eine Zentralheizung auf unser Klima. Ohne seine Wärme wären die Winter in West- und Mitteleuropa wesentlich härter. Nur seinetwegen sind auch Häfen in Nordeuropa das ganze Jahr über eisfrei – außer an der Ostsee, wohin die Strömung nicht gelangt. Selbst die Tatsache, dass an Englands Südwestküste Palmen wachsen und Zitronenbäume gedeihen, verdanken wir dem gewaltigen und warmen Golfstrom.

Sie ist benannt nach dem französischen Wissenschaftler Gaspard Gustave de Coriolis, der sie im Jahr 1835 als erster mathematisch untersuchte. Ursache für die Corioliskraft ist die Drehung der Erde um die eigene Achse: Am Äquator dreht sich die Erde mit 1670 Kilometern pro Stunde nach Osten, in Richtung der Pole nimmt die Geschwindigkeit immer weiter ab. Strömen Luftmassen vom Äquator zum Nordpol, nehmen sie den Schwung nach Osten mit und bewegen sich dann schneller als die Erdoberfläche. Von der Erdoberfläche aus betrachtet, sieht es so aus, dass sie von ihrem Nordkurs nach Osten – also nach rechts – abgelenkt werden. Umkehrt werden Luftmassen, die vom Pol zum Äquator strömen, von der Erdoberfläche überholt, werden also auf ihrem Südkurs nach Westen – ebenfalls nach rechts – abgelenkt.

Auf dem Weg zum Südpol sind die Richtungen umgekehrt: Luftmassen auf dem Weg zum Pol werden von ihrem Südkurs nach Osten, also nach links abgelenkt – ebenso wie die Luftmassen auf Nordkurs Richtung Äquator, die nach Westen abgelenkt werden. So führt also die Corioliskraft auf der Nordhalbkugel zu einer Rechtsablenkung, auf der Südhalbkugel zu einer Linksablenkung, und zwar um so stärker, je näher man den Polen kommt.

Auf diese Weise beeinflusst die Corioliskraft das globale Windsystem, die großen Luftströmungen auf der Erde. Damit hat sie einen großen Einfluss auf das Wetter: In unseren Breiten zum Beispiel strömt die Luft Richtung Nordpol und wird daher nach Osten abgelenkt. Bei uns kommt der Wind also meistens aus Westen, vom Atlantik her und bringt deshalb eher feuchte Luft mit gemäßigten Temperaturen. Auch die Jetstreams verdanken ihre Richtung der Corioliskraft.

Sogar tropische Wirbelstürme mit einigen 100 Kilometern Durchmesser entstehen mit Hilfe der Corioliskraft. Denn durch sie beginnt sich feuchtheiße Luft zu drehen bis sie zum zerstörerischen Wirbel heranwächst. Die Corioliskraft wirkt sich aber nicht nur auf große Luftmassen aus, sie lenkt auch Meeresströmungen ab. So ist es zu erklären, dass der warme Golfstrom auf dem Weg nach Norden nach rechts driftet und große Teile Nordeuropas beheizt.

Der unermüdliche Kreislauf der Luft beginnt am Äquator, wo ständig warme Luft aufsteigt. Am Boden bildet sich eine ganze Kette von Tiefdruckgebieten, die sogenannte äquatoriale Tiefdruckrinne. Die aufgestiegene Luft bewegt sich in großer Höhe in Richtung der Pole. Weil sie unterwegs abkühlt, sinkt sie in den Subtropen bei etwa 30° nördlicher und südlicher Breite wieder ab und strömt am Erdboden als Passatwind zurück in Richtung Äquator. Der gesamte Windkreislauf um den Äquator wurde schon 1753 von dem englischen Wissenschaftler George Hadley beschrieben und wird darum „Hadley-Zelle“ genannt. (Als „Zelle“ bezeichnen Meteorologen eine kreisförmige Luftströmung.)

Auch rund um die Pole zirkulieren Luftmassen und bilden die beiden „polaren Zellen“: Weil am Pol kalte Luft zu Boden sinkt, entsteht an dieser Stelle ein Hochdruckgebiet. Von hier aus strömt am Boden kalte Luft in Richtung Äquator. Sobald sich diese Luftmasse ausreichend erwärmt hat, steigt sie wieder auf: Eine ganze Reihe von Tiefs entsteht rund um den 60. Breitengrad, die subpolare Tiefdruckrinne. Die Luft, die hier aufsteigt, fließt in der Höhe zurück zum Pol.

Zwischen polarer Zelle und Hadley-Zelle, etwa zwischen dem 30. und 60. Breitengrad treffen sich die Luftmassen der Polargebiete und der Passatzone: Hier hat sich die dritte große Windzelle breit gemacht. Nach ihrem Entdecker, dem Amerikaner William Ferrel, heißt sie auch „Ferrel-Zelle“. Weil in dieser Region kalte und warme Luftmassen aufeinandertreffen, herrscht hier oft wechselhaftes und regenreiches Wetter, das wir in Mitteleuropa gut kennen. Der Wind kommt vorherrschend aus westlicher Richtung. Darum wird die Region zwischen 40. und 60. Breitengrad in Europa Westwindzone genannt. Auch in der Höhe kommt der Wind aus Westen: An der Grenze zur polaren Zelle fließen starke Höhenwinde, die durch die Corioliskraft gedreht und nach Osten gelenkt werden – die sogenannten Jetstreams.

Auf jeder Halbkugel haben sich also drei große Windkreisläufe aufgebaut: die Hadley-Zelle, die Ferrel-Zelle und die polare Zelle. Warum es gerade drei sind, hängt mit der Geschwindigkeit der Erdrotation zusammen. Was passieren würde, wenn sich die Erde viel langsamer drehen würde, lässt sich mit dem Computer simulieren: Dann würde die warme Luft einfach am Äquator aufsteigen, abgekühlt am Pol wieder sinken und am Boden zurückfließen. Es gäbe auf jeder Hemisphäre nur eine große Windzelle. Je schneller man aber im Computermodell die Erde rotieren lässt, desto mehr Windzellen spalten sich ab. Bei der Simulation der tatsächlichen Drehgeschwindigkeit der Erde kommt auch der Computer zum Ergebnis: Es gibt auf jeder Halbkugel genau drei große Windzellen.