1475年，葡萄牙冒险家费尔南·戈姆斯首次穿过了赤道，用自己的行动证明热带并非不可逾越，赤道也并不像米拉想像得那么可怕。人类拉开了征服南方大陆的序幕。寻找南方大陆与第一阶段地理发现的目的有所不同。由于到印度、中国、日本、东南亚等东方国家的新航路已从各个方向开辟成功，前期地理发现也使通商贸易的目的得以实现，扩地聚财就成为寻找南方大陆的新的动因。
1544年，西班牙人德雷特斯发现了新几内亚岛的西北海岸。他见当地居民的肤色、头发与西非几内亚湾沿岸的黑人十分相似，两地自然景色和气候也大致相仿，便给它取名为新几内亚。
1605年12月，在西班牙效力的葡萄牙人费尔南德·奎洛斯率领船队从秘鲁出发到太平洋探险，发现了一望无边的巨大陆地，上面住着属于美拉尼西亚人的黑人。奎洛斯以为他终于发现了南方大陆，并认为它一直延伸到南极，于是将它取名为“圣灵的澳大利亚”。他悄悄离开船队，随即率领旗船回去邀功请赏。被奎洛斯扔下的探险队中，有个叫巴埃斯·托雷斯的船长，他仔细考察了这块陆地，确认它不是南方大陆，而只是一个面积不大的群岛中的主岛，即圣埃斯皮里图岛。在接下去的探险中，发现了把新几内亚与澳大利亚隔开的一条海峡。巴埃斯由东到西穿越了这个后来以他名字命名的海峡，并认定新几内亚不是南方大陆的组成部分，而是一个大海岛，它隔着一条海峡与南方的一个特大岛相望。
在地理大发现中，捷足先登的西班牙、葡萄牙和与荷兰同时起步的英国、法国都确立了各自的海外势力范围。荷兰人将探险的重点放在寻找南方大陆上，他们出动了很多支探险队活动在太平洋上。到17世纪40年代初，他们已经触摸到了澳洲的各方向、海岸：北部的阿纳姆地，约克角半岛的西海岸和北海岸，整个西海岸和整个南海岸的西段。并且在地图上画出了澳洲的许多地区。但是，荷兰人因为没有环大陆航行，并不知道这些地区均出自澳洲大陆，还以为是分散在太平洋的各片陆地。1642年，荷兰派遣阿贝尔·詹楚恩·塔斯曼船长率两艘船去澳洲一带探险。10月8日，塔斯曼等从非洲的毛里求斯起航，由西向东横渡了印度洋。11月24日他们发现了澳洲大陆南部附近的大岛，就是后来被命名的塔斯马尼亚，塔斯曼不能肯定这是独立的大岛还是澳洲的南部半岛，直到150多年后英国人巴斯发现并穿越了巴斯海峡，才有了正确的答案。12月中旬，塔斯曼在南纬43度处发现了新西兰南岛南阿尔卑斯山的西麓。他们沿海岸向北行驶，想找一个向东的通道并向东驶入了库克海峡西北部的海湾。塔斯曼把南岛和北岛之间的海峡看成海湾，把新西兰视为前进路上的障碍，还认为新西兰也是南方大陆的一部分。而这个问题直到18世纪70年代才由英国航海家库克等人给予解决。库克于1768年8月26日受大英帝国指派，往南去寻找尚未被人所知的土地，终于在1769年弄清了澳大利亚和新西兰的全部地理状况，彻底解决了100多年前荷兰人悬而未决的问题。如今，新西兰的南岛和北岛之间的海峡就是以他的名字命名的“库克海峡”。塔斯曼最初称新西兰一带为“我国之地”，但荷兰当局以合众省第二大省西兰命名，称其为新西兰。1643年1月，塔斯曼驶抵新西兰北岛的北部海角，他高兴地发现可以由此向东。沿途他们又连续发现了汤加群岛、斐济群岛、所罗门群岛。6月15日他们结束了首次探航。这次探险中，塔斯曼从东、南、北三方面环游了澳洲，从而证明了它不是延伸到南极的南方大陆的一部分，也不靠近南方大陆。1644年塔斯曼再次远航才确定了澳洲是一块独立的大陆。1665年，荷兰当局宣布占领澳洲，并取名为新荷兰。1817年，澳大利亚的英国殖民当局才将新荷兰正式定名为澳大利亚。塔斯曼成为荷兰著名的地理发现者和航海家。世界地图上以他的名字命名的重要地名有：澳大利亚的塔斯马尼亚岛和塔斯马尼亚州，新西兰的塔斯曼湾，澳、新之间的塔斯曼海和澳、新以南的塔斯曼海盆等。
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