1. Начало исследований режима океана

1. Начало исследований режима океана

Широкое внедрение на морских судах парового двигателя и винта, а также постепенный переход от деревянного судостроения к железному, совпавшие с началом рассматриваемого периода, отразились не только на мореплавании как таковом, но и на возможностях описи берегов и исследования режима Мирового океана. Влияние условий погоды на производство исследовательских работ сильно уменьшилось.

Действительно, опись берегов с моря для парусного судна при ветре, противном намеченному маршруту, почти невозможна. Приходится лавировать, лавировка же короткими галсами утомляет команду; при лавировке длинными галсами судно, отходя от берегов, теряет их из виду. Само счисление при лавировке неточно, и это отражается на точности съемки. Штиль не только прекращает опись, производимую парусным судном, но иногда вблизи берегов создает опасность и для него самого.

Паровое судно прекращает опись только при очень сильном ветре. Оно всегда имеет возможность, например в случае тумана или при ветрах, прижимающих судно к берегу, отойти в открытое море. Штиль является лучшим состоянием погоды для производства описных работ паровыми судами и худшим для парусных судов.

Длинные и извилистые узкости почти недоступны для точной описи с парусных судов. Для паровых судов такая опись не представляет затруднений. Неудивительно поэтому, что винтовая канонерская лодка «Морж» (1860–1862) под командой капитан-лейтенанта Александра Егоровича Кроуна – одно из первых русских паровых судов, следовавших из Кронштадта в устье Амура вокруг Южной Америки, – свободно прошла через Магелланов пролив. Участник этого плавания лейтенант Николай Алексеевич Фесун составил подробное его описание. Капитан-лейтенант Роберт Александрович Лунд в 1864 г. на парусно-паровом судне «Варяг» первым из русских военных моряков прошел Магелланов пролив полностью.

Более или менее сильный ветер не позволяет парусному судну производить глубоководные исследования. Дело в том, что при таких работах необходимо посылать приборы на заданную глубину, а при большом дрейфе парусного судна трос, на котором посылаются приборы, изгибается иногда настолько сильно и сложно, что полагаться на показания приборов почти не приходится. Паровое же судно во многих случаях можно привести на ветер и, работая машиной, удерживаться на месте так, что тросы, на которых приборы посланы на глубину, остаются почти вертикальными.

Преимущество паровых судов особенно сказалось при производстве океанологических разрезов и океанологических съемок моря, когда наблюдения необходимо производить в заранее намеченных пунктах, в заранее намеченной очередности и притом в возможно более короткий срок, что для парусного судна почти невозможно.

Приблизительно к началу рассматриваемого периода были изобретены приборы и разработаны методы для исследования глубинных вод океана. Уже в 1854 г. появился так называемый лот Брука, идея которого была впервые осуществлена Петром Первым. Этот прибор дал возможность измерять большие глубины океана.

Как только была получена возможность посылать приборы на большие глубины, сейчас же началось изучение глубинных вод океана, определение их физических, химических и биологических характеристик.

Основными физико-химическими характеристиками водных масс Мирового океана являются: температура, соленость, прозрачность и содержание кислорода. С начала XX в. в дополнение к этим основным характеристикам стали изучать содержание соединений углерода, азота, фосфора, кремния и других элементов, определяющих жизнь в океане.

Температура и соленость, обусловливая самую возможность существования в море тех или иных организмов, в то же время определяют плотность морских вод.

Изучая распределение плотности по пространству и глубине, мы получаем возможность судить о направлении и скорости движений водных масс и с помощью методов, разработанных в начале XX в., вычислять эти величины. Кроме того, изучая распределение температуры и солености по глубине, мы получаем представление о напряженности вертикального перемешивания вод в океане, о теплообмене между океаном и атмосферой и т. д.

Изучая распределение прозрачности и цвета, мы получаем возможность судить о замутненности морской воды взвешенными в ней органическими и неорганическими частицами. Чем меньше этих частиц, тем прозрачнее и синее воды океана. Поэтому, если желтый цвет – цвет пустынь на суше, то синий цвет – это цвет морских пустынь.

Изучая распределение растворенного в водах океана кислорода, мы судим о происхождении водных масс, о биологических процессах в этих массах и даже о «возрасте» водных масс. Действительно поверхностные слои океана насыщаются кислородом из атмосферы и в результате фотосинтетической деятельности растений. На глубинах кислород только расходуется (на окисление). Запасы его здесь пополняются лишь в результате перемешивания глубинных вод с поверхностными и в результате приноса течениями вод, обогащенных кислородом, из районов, где эти воды были когда-то поверхностными. Поэтому, изучая распределение содержания кислорода по пространству и особенно по вертикали, мы можем судить о напряженности поступления и расхода кислорода на глубинах океана. Там, где кислород отсутствует, и особенно там, где вместо кислорода находится сероводород, жизнь, за исключением особых (анаэробных) бактерий, невозможна.

Самыми простыми из перечисленных наблюдений являются определения температуры поверхностных слоев океана. Однако до XIX в. даже такие наблюдения были несистематическими, случайными.

Как мы видели, первые определения вертикального распределения температур в океане были сделаны во время кругосветного плавания «Надежды» в 1803–1806 годах.

Во время кругосветного плавания «Предприятия» (1823–1826) Э. X. Ленд построил первый «изолированный» батометр, в котором вода, взятая на глубине, доставлялась наверх с почти не измененной температурой.

Определения Ленцем глубинных температур считаются классическими, а изобретенный им батометр стал прообразом многих батометров вплоть до начала XX века.

Но определение глубинных температур с помощью максимально-минимальных термометров, которыми пользовались Крузенштерн и другие русские мореплаватели первой половины XIX в., было достаточно точно только при условии убывания температур океана от поверхности на глубину. Для районов, в которых теплые и холодные воды переслаиваются, такие термометры неприменимы. «Батометрический» метод определения глубинных температур, использованный Ленцем, не зависит от распределения температур, но дает точные результаты только в очень опытных руках.

В 1878 г. английские механики Негретти и Замбра изобрели опрокидывающийся термометр с отрывающимся столбиком ртути. Усовершенствованный опрокидывающийся термометр, прикрепленный к опрокидывающемуся батометру, остается основным для измерения температур в море и в настоящее время.

Удельный вес морской воды как поверхностной, так и глубинной, до начала XX в. определялся ареометрами постоянного веса. Как мы видели, точные определения температуры и удельного веса поверхностных и глубинных вод океана позволили Ленцу сделать первые, подкрепленные непосредственными наблюдениями выводы об основном круговороте Мирового океана: теплые воды низких широт поверхностными течениями устремляются в высокие широты, холодные воды высоких широт глубинными течениями проникают в низкие широты.

Ареометры не потеряли своего значения и в настоящее время. Однако более точные определения плотности морской воды получаются по солености. В свою очередь соленость вычисляется по содержанию хлора, определяемому химическим (аргентометрическим) методом. Этот метод был разработан тоже только в начале XX века.

Первые определения относительной прозрачности морской воды были произведены, как мы видели, Коцебу в 1817 г. во время кругосветного плавания на «Рюрике».

Прием Коцебу в дальнейшем получил широкое распространение. В 1827–1833 гг. очень точные и обстоятельные наблюдения прозрачности воды у побережий Белого моря и Мурмана с помощью белой тарелки были произведены лейтенантом М. Ф. Рейнеке. Как указывает Снежинский, это была первая в истории океанографии систематическая съемка прозрачности и цвета воды в море.[367]

Только в 1865 г. Секки и капитан Чальди начали определять прозрачность вод Средиземного моря по способу Коцебу. Однако в иностранной литературе диск, служащий и в настоящее время для определения относительной прозрачности, называется не диском Коцебу, а диском Секки. В советской литературе этот диск называется стандартным белым диском.

Химические методы определения растворенного в морской воде кислорода, так же как и определение содержания хлора, по которому можно вычислить соленость, были разработаны только во время обработки материалов английской научной экспедиции на «Челленджере» (1872–1876). Определение плотности морской воды по температуре и солености также разработаны во время этой экспедиции.

Экспедиция на паровом корвете «Челленджер» была большим событием в науке об океане. Она отправилась из Англии в декабре 1872 г. и вернулась в мае 1876 года. За это время было пройдено 68 900 морских миль и сделаны 362 глубоководные станции, на которых определялись: глубина, грунт, температура на разных глубинах от поверхности моря; кроме того, собирались образцы воды для последующего химического анализа и исследовались флора и фауна морских вод от поверхности до дна. На каждой станции определялись также поверхностные течения, иногда течения на глубинах и велись ежечасные метеорологические наблюдения.

Экспедиция на «Челленджере» и последовавшие за ней научные морские экспедиции других стран, совершенные также на паровых судах, собрали множество самых разнообразных фактов о режиме глубоководных районов океана. Постепенно внимание отдельных исследователей обратилось главным образом не на добывание новых фактов, а на обработку и обобщение фактов уже известных, а также на обоснование процессов, создающих эти факты.

Наиболее яркими представителями исследователей такого направления были: за рубежом Ф. Нансен, у нас в России – С. О. Макаров. Этих ученых надо считать основоположниками современной науки о море. Разница состоит лишь в том, что Нансен был ученый-профессионал, а Макаров прежде всего практик-судоводитель и флотоводец и наукой мог заниматься только в свободное от служебных обязанностей время.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.