İstanbul Boğazı, Karadeniz ile Marmara Denizi’ni birbirine bağlayan su geçididir. Genel olarak kuzeydoğu-güneybatı doğrultusunda uzanır ve İstanbul şehrini Avrupa yakası ve Anadolu yakası olmak üzere ikiye böler. Boğazın her iki yakasına yayılmış yerleşim bölgesine Boğaziçi adı verilir. İstanbul Boğazı, Marmara Denizi ve Çanakkale Boğazı ile birlikte Türk Boğazları olarak adlandırılır ve Avrupa ile Asya kıtalarını birbirinden ayıran doğal sınırlardan biri olarak kabul edilir. 1 Mayıs 1982 tarihinde yürürlüğe giren İstanbul Liman Tüzüğü uyarınca, İstanbul Boğazı’nın kuzey sınırı Anadolu Feneri’ni Rumeli Feneri’ne birleştiren hat; güney sınırı ise Ahırkapı Feneri’ni Kadıköy İnciburnu Feneri’ne birleştiren hat olarak belirlenmiştir.

Boğazın kıyıları tarih boyunca değişik uygarlıklara yurt olmuş, MÖ 685 yılında Megara’dan gelen Yunanların günümüzde tarihî yarımada olarak adlandırılan bölgede bir şehir devleti kurmasıyla gelişerek büyümüştür. Doğu Roma İmparatorluğu’na ve Osmanlı İmparatorluğu’na başkentlik yapan ve günümüzde Türkiye Cumhuriyeti’nin en büyük kenti olan İstanbul’un simgelerinden biridir ve gerek kentin, gerekse ülkenin yurtdışı tanıtımlarında baş ögelerden biri olarak kullanılmaktadır.

Uluslararası deniz taşımacılığının yapılabildiği en dar geçit olma özelliğini taşıyan İstanbul Boğazı üzerinde Boğaziçi ve Fatih Sultan Mehmetasma köprüleri bulunur. Yapımına başlanan yeni köprü ise Yavuz Sultan Selimdir. Bu köprüler İstanbul’un iki yakasını bağladığı gibi, Avrupa kıtası ile Asya kıtası arasında birer geçiş noktası yaratır. İstanbul halk taşımacılığının kilit noktalarından biri olan Boğaz’da kıtalararası ulaşım, deniz otobüsleri, yük, araç ve yolcu taşıyan feribotlar, şehir hatları vapurları ve yolcu motorlarıyla da desteklenmektedir. Hâlen yapımı sürmekte olan deniz altı raylı sistem tüp geçidi Marmaray projesiyle iki kıta arasında kesintisiz bir demir yolu hattı oluşacak ve Londra’dan Pekin’e yalnızca demir yolunu kullanarak gitmek mümkün olacaktır.

İstanbul Boğazı, Karadeniz’e kıyıdaş olan Bulgaristan, Gürcistan, Romanya, Rusya ve Ukrayna için Akdeniz’e ulaşmanın tek yoludur. Çanakkale Boğazı ve Marmara Denizi’yle birlikte İstanbul Boğazı’nın egemenlik hakları, 20 Temmuz 1936’da imzalanan Boğazlar Sözleşmesiile belirli kurallar ışığında Türkiye’ye verilmiştir.

Boğaz’ın en eski yerleşimcilerinden olan Bizanslılar, buraya Bosporos adını veriyordu. Bu sözcük inek ya da öküz anlamına gelen βοῦς (bous) ve yol, geçit anlamlarına gelen πόρος (poros) adlarının birleştirilmesiyle türetilmişti. Öküz ya da inek geçidi anlamına gelen Bosporos adını taşıyan boğaza bu adın verilmesi Yunan mitolojisinde baştanrı Zeus’un, İo adında bir kıza âşık olması olayına dayanır. Hikâyeye göre İo nehirler tanrısı İnahos’un kızıdır. Tanrıların kralı olan Zeus bu güzel kızı görünce ona âşık olur ve eşi Hera’dan gizlice onunla birlikte olmaya başlar. Bir gün Hera’ya yakalanmak üzereyken kendini bir buluta, İo’yu ise bir ineğe çevirir. Aldanmayan Hera, ineği hediye olarak eşinden ister. Onu Zeus’tan uzak tutmak adına Argos Panoptis adlı canavarın gözetimine bırakır. Ancak Zeus, Hermes’i yollayıp Argos’u öldürtür. Bunun üzerine Hera, ineğe dönüşmüş İo’yu sürekli rahatsız etmesi için ona bir sinek musallat eder. Sinekten kurtulmak için var gücüyle koşan İo boğaza geldiğinde kendini boğazın sularına bırakır ve bu engeli yüzerek geçer. Kıyıya çıktığı yerde Keroessa adında bir kız çocuğu doğurur ve bu kız büyüdüğünde denizler tanrısı Poseidon ile evlenerek Byzas adında bir oğlan dünyaya getirir. Bu çocuk doğduğu yerde kendi adını verdiği Byzantion kentini kurar. Bu mitolojik öyküler hem İstanbul şehrine hem de Boğaz’a adlarını vermelerinden dolayı önemlidir.

Boğaz’ın antik dönemde kullanılan adlarından olan Bosporus’un kökenine ilişkin ortaya atılan bir başka görüş de sözcüğün Fosforos (Yunanca:Φωσφόρος – fosforlu, ışık saçan)’dan geldiği yönündedir. İstanbul Boğazı batı dillerinde hâlâ bu ad ya da bu adın değişik biçimleriyle bilinmektedir. Eski Türk kaynaklarında ise İstanbul Boğazı’nın Halîc-i bahr-i rûm (Marmara Denizi Boğazı) , Halîc-i bahr-i siyâh (Karadeniz Boğazı), Halîc-i konstantiniyye (Konstantiniye Boğazı), Merecü’l bahreyn / Mecma’ül bahreyn (İki denizin birleştiği yer) ve İslâmbol Boğazı gibi adlarla anıldığı görülmektedir.

Genel olarak İstanbul coğrafyası ve İstanbul Boğazı 4. jeolojik zamanda oluşmuştur. Ancak İstanbul Boğazı’nın nasıl oluştuğu sorusuna kesin yanıt verebilecek dünyaca kabul görmüş bir görüş yoktur. Bugüne dek yapılan bilimsel çalışmalar sonucunda ağır basan kanı, jeolojik açıdan İstanbul Boğazı’nın deniz suları ile dolmuş bir fay çöküntüsü olduğudur. Buna göre, İ.Ö. 20.000 ilâ 18.000 yılları arasında, Buzul Çağı sonlanmış ve dünyanın büyük bölümünü kaplayan buz kütleleri erimeye başlamıştır. Binyıllarca süren bir erime sürecinin sonucunda, İ.Ö. 8.000 ilâ 7.000’lerde Akdeniz’in suları ilk hâlinden yaklaşık 150 metre daha yukarı çıkmıştır. Deniz seviyesindeki bu büyük ölçekli artış nedeniyle Akdeniz’in suları Marmara’yı basmış; Marmara Denizi’nin suları da devam eden yükselmeler sonucunda Karadeniz ile birleşmiştir. Boğaz’ın derinliğinin kuzeyden güneye azalma göstermesi, geçmişte kuzeydeki bu yükseltilerin Marmara’nın sularına karşı bir set görevi gördüğü ve bunların deniz seviyesindeki yükselmeyle aşıldığı savını güçlendirmektedir.

Ortaya atılan bir diğer görüşe göreyse İstanbul Boğazı’nın olduğu yerden çok eski çağlarda çok büyük bir akarsu geçiyordu. Başta Haliç olmak üzere, bugün Boğaziçi’nde koy olarak beliren yeryüzü şekilleri o dönemde bu akarsunun kollarının ana suyla birleşme noktalarıydı. Buzul çağı bitip dünyadaki buzul çözülmeleri başlayınca tüm sular gibi bu akarsunun da su seviyesi yükseldi ve günümüzdeki biçimini aldı.

Marmara Denizi’nin suyla dolarak Karadeniz’le birleşmesi olayı, mitolojide bilinen ve kimi kutsal kitaplarda da yer alan Nuh Tufanı ile de ilişkilendirilmiştir. Bu konuda da pek çok araştırma yapılmış ve 2001 yılında ABD’li araştırmacı Robert Ballard’ın bulgu ve savları büyük yankı uyandırmıştır. Çalışmaları 2001 yılı mayıs ayında National Geographic adlı coğrafya dergisinde de yayınlanmıştır. Ballard’a göre Buzul Çağı’nda Karadeniz, çevresinde verimli tarım alanları bulunan büyük bir tatlısu gölüydü. Günümüzden 12.000 yıl önce başlayan buzul çözülmeleriyle birlikte ortaya çıkan sular, İstanbul Boğazı’nın güneyindeki engelin ardında birikmeye başladı. En sonunda bu engeli aşmayı başaran sular muazzam bir hızla Karadeniz’e akmaya başladı. Bir tatlısu gölü olan Karadeniz’e tuzlu denizsuyu doldu ve bu süreç boyunca Karadeniz’in suları günde 15 cm kadar yükseldi. Su seviyesindeki toplam yükselmenin 150 metre olduğu kabul edildiğine göre bu süreç 1000 gün yani yaklaşık 3 yıl sürdü. Tufan savını savunan bilim insanlarına göre verimli tarım alanlarını ve göl çevresi yerleşimleri yutan bu olağanüstü su yükselmesi kuşaktan kuşağa Nuh Tufanı olarak aktarılarak günümüze dek ulaştı.

İstanbul Boğazı, tuzluluk oranları, su sıcaklıkları vb gibi birbirinden farklı özelliklere sahip olan iki su kütlesinin arasında yer alır. Karadeniz’dekituzluluk ‰ 17 – 18 iken, bu oran Marmara Denizi’nde ‰ 35 – 36 kadardır. İstanbul Boğazı’nın en tuzlu bölümleri ise Marmara Denizi ile birleştiği alanlar, özellikle de Üsküdar açıklarıdır. Boğaz’ın tuzluluk oranları Yeniköy açıklarına kadar belirli noktalarda daha düşük değerlerle de olsa yüksektir. En düşük oranlar Karadeniz ile Boğaz’ın birleştiği noktadan başlayarak Beykoz açıklarına dek sürer.

İstanbul Boğazı’ndaki tuzluluk değerleri mevsimlere göre önemli farklılıklar gösterir. İstanbul Boğazı ve Karadeniz’den daha tuzlu bir suya sahip olan Marmara Denizi’nden Boğaza giren suyun miktarı kışın artar ve bu da kış mevsiminde Boğaz suyunun tuzluluk oranını önemli ölçüde arttırır. Boğaz suyunun tuzluluğu havaların ısınmaya başladığı nisan ayından itibaren, azalmaya başlar. Tuzluluk oranları haziran ayında en alt düzeyde, kasım ayında ise en üst düzeyde seyreder.

Boğaziçi’nde ve İstanbul Boğazı’nda genel olarak Akdeniz iklim özellikleri görülür. Yazların sıcak ve kuru; kışların ılık ve yağışlı olduğu Akdeniz ikliminin yanı sıra Karadeniz iklim özellikleri, Balkanlar ve Anadolu karasal iklimi de İstanbul Boğazı ve çevresinin su sıcaklığında etkilidir. Boğaz suyunun sıcaklığı genel olarak hava sıcaklığı ile aynı değerlerde seyreder.

İstanbul Boğazı, Tuna, Dinyeper ve Don gibi üç büyük akarsu ve sayısız küçük suyla beslenen Karadeniz’in sularının tek çıkış yoludur ve Karadeniz’den Marmara Denizi’ne boğaz aracılığıyla akan su miktarı yıllık 660 milyar metreküptür.

İstanbul Boğazı, Karadeniz’den alçak, Marmara Denizi’nden yüksek bir konumda yer alır. Düzey farklılığı Boğaz’ın başlangıç noktası ile bitiş noktası arasında toplamda 40 cm’yi bulur. Bu nedenle Karadeniz’den Marmara Denizi’ne sürekli bir yüzey akıntısı vardır. Yüzey akıntıları, Boğaz’ın orta kesimlerinde en şiddetli duruma gelirler. Akıntı kuvveti özellikle Kandilli açıklarından başlayarak güneye doğru saatte 5 kilometreyi bulan bir hızla güçlü bir biçimde devam eder. Yüzey akıntıları en kuvvetli hâllerini Karadeniz üzerinden gelen kuzey rüzgârlarının estiği dönemlerde alır. Olağan koşullarda 3-4 knot olan akıntı hızı, rüzgârlar ile beslendiğinde 7 knota kadar çıkar ve akış hızı hemen hemen bir nehir hızına ulaşır.

Marmara Denizi’nin suyunun Karadeniz’in suyundan neredeyse iki kat daha tuzlu olmasından dolayı bu iki denizin arasında büyük bir yoğunluk farkı bulunur. Daha tuzlu olan Marmara suyunun özgül ağırlığı Karadeniz ve Boğaz sularından daha fazladır. Bu nedenle bu iki su kütlesini bağlayan Boğaz’da dip akıntıları oluşur. Bu akıntı türü Boğaz’ın 15-20 metre derinliğinden başlayarak derinliğin el verdiği ölçüde 45 metreye dek inebilmektedir.

Boğaz’da kimi zaman da ana akıntının yolu üstünde bulunan koy ve burunların kıvrımlarına giren suyun, kıyıdaki kıvrımları izleyerek ters yönde akmasıyla da anaforlar oluşur. Bu anaforların ana yüzey akıntısına tekrar karıştığı noktalarda girdaplar görülür. Bu eğrimler denizciler arasında “ayna” olarak da adlandırılır. Oluşan anaforların büyüklüğü ve şiddeti, ana akıntının günlük şiddetine doğru orantılı olarak artar. Boğaz’ın ters akıntılarının yönü, büyüklüğü ve şiddeti hava koşullarıyla, özellikle de rüzgârlarla bağlantılıdır. Esen rüzgâr kıble ya da lodossa anafor akıntısının eni 1 gomina kadar daralır.

Güneyden esen rüzgârların çok kuvvetli olduğu zamanlarda, ana akıntı Boğaz’ın tamamını kaplayarak kuzeye yönelir. Üsküdar’ın kuzeyindeki koyda ters akıntı dar bir çizgide kuzeydoğu yönünde akar. Lodos esmesi hâlinde Boğaz’ın orta kesimlerine kadar ilerleyebilir. Beylerbeyi semtinin kuzeydoğusunda bulunan koyda, Vaniköy’deki koyda, Anadoluhisarı’nda ve İstinye ile Bebek koylarının dış bölümlerinde kısa ters akıntılar vardır.

Büyükdere Koyu’nda, 0.5 mil hızında bir ters akıntı kıyı şeridini izleyerek poyraz yönünde Mesar Burnu’na dek çıkar. Bu burunun kuzeydoğusunda ise başka bir ters akıntı girdap oluşturarak Tellitabya’ya ulaşır. Garipçe Burnu ile Rumeli Burnu arasında yer alan koylarda kuzey yönlü küçük çaplı ters akıntılar vardır.

Selvi Burnu’nun güneydoğusunda bulunan koyda ve İncirköy ile Beykoz limanlarının içinde bulunduğu Paşabahçe Koyu’nda, kıyıdan açıklara doğru, büyüklüğü 4 gominaya kadar çıkabilen büyük anafor akıntıları vardır. Boğazda ters akıntı bulunan diğer noktalar Fil Burnu’nun iki yakası, Keçilik Koyu, Poyraz Burnu, Umuryeri Koyu’nun güney kesimleridir.

İstanbul Boğazı’na özgü, güçlü akıntılardan biri de orkozdur. Orkozlar, başta lodos olmak üzere güneyden kuvvetli rüzgârların Marmara’nın sularını kuzeye yığmasından ötürü oluşur. Bu zamanlarda Boğaz’ın Marmara girişinde sular yarım metreye kadar yükselir. Bu olağandışı yükselme Boğaz’ın akıntı rejimini de değiştirir ve yüzeyde orkoz adı verilen ters akıntılar oluşur. Bu akıntının hızı zaman zaman 6-7 knota kadar çıkar ve Karadeniz’den Marmara’ya olan yüzey akıntısının hızına erişir. Orkozlar, yıl içinde birkaç kez görülür ve şehir hatları vapurlarının seferlerini iptal ettirecek kadar kuvvetli olabilirler.

İstanbul Boğazı’nda oluşan üst akıntılar orkoz ve kuvvetli rüzgârların neden olduğu ters akıntılar dışında genelde kuzeyden güneye doğrudur. Boğaz’ın keskin dönüşler gerektiren kıvrımlı yapısı da bu akıntılara eklenince gemiler için İstanbul Boğazı en zorlu rotalardan biri hâline gelir. Manevra yaparken Boğaz’ın karşı trafik şeridine savrulmak, arkadan gemiyi iten güçlü akıntı nedeniyle hızını alamayıp karaya oturmak Boğaz’daki en yaygın kazalardandır. İstanbul Boğazı’nda kazaya uğrayan gemilerin çoğunlukla Karadeniz yönünden gelenler olmasının nedeni işte bu akıntılardır. Akıntılara karşı zamanında ve yerinde müdahalede bulunulmaması durumunda yer yer kıyıda bile derinliği 10 metre olabilen Boğaz’da gemilerin evlerin içlerine kadar girerek karaya oturması olayları yaşanmaktadır.

İstanbul Boğazı, Karadeniz ile Marmara Denizi’ni bağlayan 29.9 km uzunluğunda bir su yoludur. Boğaz’ın, uluslararası taşımacılık yapılan sulara oranla çok dar ve bir o kadar da kıvrımlı bir yapısı vardır. Boğaz’ın iki yakasının birbirine en yaklaştığı nokta Anadoluhisarı ile Rumelihisarı arasında 698 metredir. En derin yeri Bebek ve Kandilli semtleri arasında 110, ikinci derin yeriyse Arnavutköy ve Vaniköy arasında 106 metredir. Ortalama su derinliği 60 metredir. Derinlik güneyden kuzeye çıkıldıkça artış gösterir.

İstanbul Boğazı’nın girintili-çıkıntılı yapısı hemen her bölgede kendini gösterir. 12 keskin kıvrımı bulunan Boğaz’ın kıvrılma açıları Kandilli açıklarında 45o, Yeniköy açıklarında ise 80oyi bulur. Boğaz’ın bu kıvrımlı yapısı nedeniyle suyolu uzunluğu ile kıyı uzunluğu birbiriyle aynı değildir. Kara uzunluğu Avrupa yakasında bir uçtan bir uca 55 kilometreyi bulurken, Anadolu yakasında bu uzunluk 35 kilometre kadardır.

Boğaz’ın kıyılarında geniş düzlükler bulunmaz. Yer yer denizin bitiminden birkaç metre sonra yalçın tepeler başlar. Boğaz’ın özellikle Avrupa yakası kıyılarındaki düz alanların çoğu deniz doldurularak elde edilmiştir. İstanbul Boğazı çevresinde yüksekliği 100 metreyi aşmayan çok sayıda küçük yükselti vardır. Boğaz’a bakan en önemli yükselti 252 metre yüksekliği ile Büyük Çamlıca Tepesi ve 216 metre yüksekliği ile Küçük Çamlıca Tepesi’dir.

İstanbul Boğazı ve çevresine egemen iklim türü Akdeniz iklimidir. Yaz mevsimi, kurak ve tropikal hava kütleleri nedeniyle sıcak geçer. Ancak yazlar Türkiye’nin batısında ve güneyinde olduğu ölçüde şiddetli ve uzun süreli değildir. Kış mevsimleri dönemsel olarak ılık ya da soğuk geçebildiği gibi Boğaziçi’nin kimi bölgelerinde yükseklik ve bitki örtüsü gibi etkenlere bağlı olarak iklim özelliklerinde değişiklikler gözlemlenebilir. Boğaziçi’nde yıllık ortalama hava sıcaklığı 13.6 °C ile 13.9 °C arasında değişir. Bölgenin yıl içinde aldığı yağış miktarı ortalaması 672 mm ile 745 mm arasında ölçülür. Boğaz çevresinde bağıl nem oranı ise %70-80 arasında değişir ki, bu da Türkiye’de görülen en yüksek rakamdır. Kimi zamanlarda kutupsal hava kütlelerine bağlı olarak Boğaz ve çevresinde kar yağışlı günler geçebilir.

Boğaz çevresinde soğuk hava nedeniyle don olayları yaşandığına sık sık rastlansa da İstanbul Boğazı’nda suların donması tuzluluk, akıntılar, gemi trafiği ve diğer coğrafi koşullardan ötürü söz konusu değildir. Ancak buna rağmen yakın geçmişte bile kış mevsimlerinde İstanbul Boğazı’nda yüzen büyük buz kütleleri görülmüştür. Halk arasında Boğaz’ın donması olarak adlandırılan bu olay geçmişte bazı dönemlerde öylesine yoğun yaşanmıştır ki İstanbul Boğazı’nın yüzeyi tümüyle buz parçalarıyla kaplanmıştır. Bu buz kütleleri Avrupa kıtasının iç kesimlerinden geçerek Karadeniz’e dökülen akarsular aracılığıyla Boğaz’a yığılmaktadır. Soğuk geçen kışlarda donan nehirlerden kopan buzlar Karadeniz’de yüzerek Boğaz’a girerler ve Boğaz’ın koylarında, limanlarında birikirler. Yığılan buzlar İstanbul’daki mevcut soğuk hava nedeniyle birbirlerine kaynayınca üzerinde insanların yürüyebileceği sağlamlığa erişir.

İstanbul Boğazı’nda belirli dönemlerde fırtınalar görülür. Bu fırtınaların en yoğun ve şiddetli yaşandığı dönem ocak ayıdır. Fırtınalı günlerin sayısı eylül ayından başlayarak artış gösterir. Fırtınalı dönemlerde Boğaz’da akıntı seyri değişebilir ve bu değişim Boğaz’da ulaşımı zaman zaman sekteye uğratabilir. Sisli günler ise en çok mart ve nisan aylarında görülür. Kar yağışı ve sis nedeniyle Boğaz trafiğe kapatılabilir. Boğaz’da iklimsel ölçümler Kandilli Rasathanesi’nden yapılır. Ancak bu gözlemevinin 114 metre yükseklikte bir noktada yer almasından dolayı bazı ölçümler yapılamamaktadır.