最初的探寻
居住在欧洲西南、面对大西洋的葡萄牙人是近代地理大发现的先行者。为了开辟通向东方的航路，早在15世纪初，葡萄牙人就不断派出船只，沿非洲西海岸向南进行探险活动。1494年他们绕过了非洲最南端的好望角；1498年又越过印度洋到达印度，终于开辟了通向东方的航路。
葡萄牙人到达东方后，听到了有关南大洋有“黄金岛”和“女人岛”的传说。为了寻找“黄金岛”和“未知南方大陆”，因而葡萄牙人就成为了最早扬帆去南大洋的探险者。从1519年开始，葡萄牙人就不断派出船只，去南大洋探寻“未知南方大陆”。据葡萄牙史学家记载，他们的探险家在航行中曾发现了“未知南方大陆”，只是没有葡萄牙船只到达那里的直接证据。
但是有一些间接证据证明，葡萄牙人可能远远看到“南方大陆”或者到过“南方大陆”的北部沿岸。1542年在法国出版的一幅地图上画了一个叫“大爪哇”的大陆，这块大陆和爪哇南岛相邻，且形状和澳大利亚北部地形很像。又如在一幅1569年绘制的地图上，在爪哇以南画出了一块名为比奇的陆地，并在陆地旁画出了一个名叫皮坦岛的岛屿。比奇陆地和皮坦岛很像澳大利亚北部的阿纳姆陆地和格鲁特岛。关于这些地图的来源和依据，其中就有一种说法是作者根据葡萄牙人的航海日志和航海日记绘制出来的。但从这些地图的年代和地形来看，葡萄牙航海家很可能看到过澳大利亚北部，是否上过岸就没有证据了。由此可见，葡萄牙人寻找“未知南方大陆”，只是揭开了发现澳大利亚的序幕。
西班牙人也在行动
在葡萄牙人探寻“未知南方大陆”的同时，另一个近代的海上强国西班牙也在行动。西班牙人在征服了美洲之后，也开始派人到南大洋去寻找“未知南方大陆”。
西班牙人早就听到了关于“未知南方大陆”的传说，但真正去南大洋去探寻“未知南方大陆”，却始于一次豪华宴会。事情的起因是1567年，西班牙驻秘鲁总督弗朗西斯科·德·托莱多在利马官邸举行的一次豪华宴会上，听到一个叫冈布珂的航海家讲述了当地印第安人的历史故事：印加人首领图塔·尤塔基曾率领远航队在太平洋上航行了9个月，最后登上了在太平洋南部他早已发现的一片大陆；远征队带回过黑人奴隶和大量金银财宝。
这个故事引起了这位西班牙总督的极大兴趣，他坚信那片大陆就是传说中的“未知南方大陆”。为了去南大洋寻找这块大陆和金银财宝，1567年11月9日，他派出了以他的侄子西班牙航海家阿·迪·门达纳为首的探险队，去南大洋进行探险，目的是为了“发现一些岛屿和大陆”。门达纳从秘鲁的卡亚俄港出发，一直向西面的太平洋航行，在大洋上漂流了几个月后，终于到达了被他称之为圣伊萨伯尔岛的地方。在这里，他上岸勘察了6个月，发现这不是大陆，只是一个群岛。当时在他看来这里的岛屿很像传说中的所罗门国王的奥费尔金矿，便将这个群岛命名为所罗门群岛。这次探险，门达纳没有找到传说中的“未知南方大陆”，不久就返回了秘鲁。
1595年，门达纳再次远航探险，去寻找“未知南方大陆”。门达纳远航的助手是著名航海家皮德罗·基罗斯。他们这次远航的目标是去所罗门群岛，先在那里殖民，把那里作为去南大洋探险的基地，然后再去寻找“未知南方大陆”。门达纳的这次远航探险同样没有达到目的，他们除了在太平洋上发现了马克萨斯群岛，仍然没有找到“南方大陆”的踪影，同时还损失了两艘船只。
门达纳两次远航探险的失败，并没有使西班牙人放弃寻找“未知南方大陆”的探险活动。1605年，他们再次派出探险船队赴南大洋，领导这次探险活动的就是皮·基罗斯，其副手是托雷斯。
皮·基罗斯渴望找到“南方大陆”，他深信在南大洋上一定会有“未知南方大陆”存在。在西班牙国王腓力三世的支持下，他的船队于1605年12月又一次从卡亚俄港出发驶向太平洋。1606年5月，基罗斯的船队在太平洋上发现了一片陆地，就上岸进行勘察，他发现这里森林密布，村落里住着土著人，并盛产咖啡果、香蕉、豆蔻、柑橘等热带水果，当时基罗斯喜出望外，以为这里就是“未知南方大陆”，就命名该地为“圣灵的澳大利亚”。基实这里并不是“未知南方大陆”，而是一个群岛。1606年6月11日午夜，忽然狂风大作，狂风把基罗斯指挥的“卡皮塔纳号”船吹入茫茫大海。第二天清晨，托雷斯驾船出海寻找基罗斯，-在海上找了很长时间也未能找到，当时托雷斯以为基罗斯已经回国或在海上失踪，于是便调头西航，一路经过新几内亚南部海域，于1607年到达菲律宾的马尼拉，并把这次远航情况报告了西班牙驻菲律宾总督。这次西班牙人最终还是未能找到“未知南方大陆”。
从此以后，无论是葡萄牙人还是西班牙人，再未派遣船队去南大洋寻找“未知南方大陆”，探寻“未知南方大陆”的任务就只能靠后来者完成。
威·杨茨首先发现澳大利亚
荷兰也是近代早期的一个航海大国。早在1596年，荷兰殖民主义者就占领了巴塔维亚(即雅加达)，1602年建立了荷兰东印度公司。荷兰人到达印度尼西亚后，听传说“未知南方大陆”盛产黄金，于是立即着手派人去寻找“南方大陆”。
1605年11月，荷兰人派航海家威廉·杨茨率“杜夫根”号船前往南大洋探险，去寻找“未知南方大陆”。威廉·杨茨从班达起航后向新几内亚驶去，先是航行到新几内亚海岸，然后转舵向南航行，再折向东。经过一段时间的航行，威廉·杨茨到达约克角西岸，即托雷斯海峡西端。接着，“杜夫根”号沿约克角西岸向南航行驶入一个海峡，经过湾中的一些岛屿，到达一条又长又整齐的海岸，沿此海岸向西航行了大约250英里，威廉·杨茨停泊上岸，井将他登陆的地方命名为基尔威尔角，成为第一个发现和登上澳大利亚的欧洲人。威廉·杨茨登上大陆后对这里进行了勘察。期间，他发现这里既无黄金，也无香料，只是一个“一无可取”的地方，而且他们还遭到当地土著人袭击，有的船员被土著人所杀。威廉·杨茨说，这里的居民是一些“极端落后和残忍的野蛮人”。为了减少危险，避免再和这里的土著人发生冲突，他只好在被他称作“基尔威尔角”(即回转角之意)的地方调转船头返航，并于1606年返回爪哇，结束了这次有重大发现的探险活动。
威廉·杨茨虽然发现的只是澳大利亚的局部地区，但其意义极为重大，因为这次探险，不仅使威廉·杨茨成为第一个发现澳大利亚的欧洲人，而且也使近百年欧洲人对“未知南方大陆”的探寻有了结果，使“未知南方大陆”从飘忽不定的猜测和描述中变为现实，同时也为以后航海探险者全面发现和考察澳洲大陆开辟了前进的道路。正是由于威廉·杨茨对澳大利亚的首先发现，才使澳大利亚这块孤悬在南大洋中的古老大陆向近代走来，从而使澳大利亚迎来了一个历史的新时代。
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