За время плавания было сделано два похода от Новой Земли к Земле Франца-Иосифа, собраны материалы по ледоведению, океанологии, гидробиологии и земному магнетизму, составлена карта Новой Земли от Сухого Носа до полуострова Адмиралтейства.
20 августа «Ермак» снова вернулся в Тромсё.
Надо признать, что это плавание было неудачным. Во-первых, в том году ледовые условия у Новой Земли были неблагоприятны. Во-вторых, как мы хорошо знаем сейчас, Макаров ушел из Арктики слишком рано, как раз в то время, когда в высоких широтах ледовые условия становятся наиболее благоприятными.
Эту неудачу Макарова широко использовали его враги. «Ермак» был изъят из его ведения и передан отделу торгового плавания. Все дальнейшие попытки Макарова организовать новую экспедицию не увенчались успехом.
В 1902 г. Д. И. Менделеев также возбудил ходатайство о разрешении ему провести научную экспедицию на «Ермаке», предполагая использовать для разрушения тяжелых льдов взрывчатые вещества.
Менделеев писал: «Завоевав себе научное имя, на старости лет я не страшусь его посрамить, пускаясь в страны Северного полюса».[389] Хлопоты Менделеева также не увенчались успехом.
«Ермак» по-настоящему вернулся в Арктику только в советское время. Сейчас мы не представляем себе, как можно обходиться при плавании по Северному морскому пути без помощи ледоколов.
История постройки «Ермака», описание его плаваний и исследований в 1898–1900 гг. опубликованы в 1901 г. в ставшем классическим труде «„Ермак“ во льдах».
«Ермак», построенный по указаниям Макарова, является удивительным кораблем. Макаров осуществил в нем весь накопленный опыт ледового плавания. Включая добавочные крепления корпуса судна и, в особенности, его штевней, в «Ермаке» мы находим все черты наиболее современных ледоколов.
1. Корпус «Ермака» таков, что льды при сжатиях выжимают его кверху. Этот принцип, как мы видели, использовался еще древними поморами при постройке судов, предназначенных для плавания среди льдов.
2. Носу «Ермака» придана такая форма, что ледокол вползает на лед и продавливает его, а не режет и не колет. Таким образом, «Ермак» скорее «ледодав», а не «ледорез» или «ледокол». Эта мысль также не была новой. Еще в 1864 г. русский купец Бритнев, пароходы которого совершали рейсы между Кронштадтом и Ораниенбаумом (ныне г. Ломоносов), придал носу принадлежавшего ему парохода «Пайлот» такую же форму, чем улучшил ледовые качества парохода и удлинил сроки навигации. Все ледоколы в дальнейшем строились по типу «Пайлота».
3. Корпус «Ермака» разделен водонепроницаемыми переборками на большое число отсеков, так что отдельные пробоины сравнительно мало отражаются на мореходных качествах ледокола. Эта мысль вытекала из собственных работ Макарова о непотопляемости кораблей.
4. На «Ермаке» имеются носовые, кормовые и бортовые цистерны. Эти цистерны быстро наполняются и опорожняются и, таким образом, создают по желанию диферент или крен на ту или другую сторону. Такое раскачивание облегчает сход с ледяного поля, на край которого ледокол взобрался и своей тяжестью продавить не может.
5. «Ермак» снабжен мощными водоотливными помпами, так что он одновременно является спасательным судном для судов, потерпевших аварию.
6. «Ермак» снабжен мощными лебедками, шпилями и буксирными устройствами. В частности, на нем имеется приспособление, позволяющее буксировать при условии, что нос буксируемого судна упирается в специальный вырез в корме. Это устройство позволяет «Ермаку» во время буксировки значительно менять свою скорость. Таким образом, он является прекрасным буксиром при проводке судов через льды.
7. «Ермак» очень хорошо слушается руля и обладает небольшим радиусом циркуляции, что очень облегчает маневрирование при проводке судов через льды.
Насколько хорошо и продуманно устроен «Ермак», доказывает тот факт, что он до сих пор, спустя более пятидесяти пяти лет после постройки, один из самых мощных и надежных ледоколов мира.
Во время плаваний на «Ермаке» Макаров производил сам и организовал при помощи приглашавшихся им ученых разнообразные исследования. Среди этих исследований наибольшее внимание уделялось изучению морских льдов.
Прежде всего составлялись подробные описания и глазомерные зарисовки встреченных льдов, разводий между ними и озер талой воды на них. Толщина льдов измерялась двояко: в щелях между ледяными полями и при бурении отдельных ледяных полей. Изучалось также строение надводной и подводной частей торосов, а трубкой от лота Томсона измерялись их углубления.
Далее было обследовано на соленость около сорока прудов талой воды на ледяных полях и измерена высота их над уровнем моря.
Весьма интересны были исследования физических свойств льда. Так, определялись скорость таяния льда в спокойной и в движущейся воде, структура льда, приготовленного искусственно из пресной и морской воды, температура, пловучесть и удельный вес кусков льда, вырезанных из плавающих около «Ермака» льдин.
Кроме зарисовок льдов, было сделано много фотографий. Но самые любопытные результаты дали записи на кинопленку работы «Ермака» во льдах. Такая киносъемка была первой в истории изучения льдов и долгое время оставалась единственной. Мало того, это было вообще первое применение кинематографа для научных целей.
Макаровым было сделано много океанологических станций, т. е. измерений температур и удельных весов морской воды на глубинах, в некоторых случаях до 2500 метров.
Гидрометеорологические наблюдения обычного типа велись в продолжение всего плавания. В дополнение к ним температуры поверхностной воды записывались водяным термографом, предложенным Макаровым еще в 1889 году. Макаров описывает этот термограф следующим образом:
«… в подводной части к носу на глубине 3–4 футов, с внутренней стороны корабля, к обшивке крепится кран. Вследствие выступа решетки за борт вода на ходу протекает все время через кран и омывает ртутную спираль, приводящую в движение стрелку термографа».[390] Как и всегда, Макаров произвел исследование точности этого прибора. Он справедливо указывает, что «Ермак» «первое судно, на котором установлен водяной термограф».
Глубоководные океанологические наблюдения Макаров начал сразу же после выхода «Ермака» из Тромсё в океан. Одновременно начались сборы образцов грунта и донных организмов специальным тралом.
Кроме того, во время экспедиции велись магнитные наблюдения, определения земной рефракции и многие другие. Таким образом, программа работ была весьма разносторонней, и в этом отношении экспедицию на «Ермаке» можно поставить в ряд с лучшими из океанологических экспедиций.
Макаров объясняет, почему именно был выбран для двух первых пробных плаваний «Ермака» район к западу от Шпицбергена. Он считал, что «прежде всего надо убедиться, что „Ермак“ может побороть полярные льды, и для этого самое лучшее место находится к северу от Шпицбергена, ибо, в случае поломки винтов или других неблагоприятных обстоятельств, движением льда ледокол вынесло бы на свободную воду в сравнительно короткий промежуток времени. Совсем другая обстановка получилась бы, если бы судно застряло в других местах, не на струе течения, направляющегося в пролив между Шпицбергеном и Гренландией».
Интересны также соображения Макарова о плане его экспедиции в 1901 году.
«Места к востоку от Земли Франца-Иосифа мне представляются особенно интересными, так как есть некоторая вероятность найти там острова. Мне кажется, что если бы там не было островов, то в пролив между северной оконечностью Новой Земли и Землею Франца-Иосифа должен был бы направляться довольно значительный поток полярных льдов. Между тем этого нет… Нет никакого сомнения, что посещение еще не посещаемых мест к востоку от Земли Франца-Иосифа и интереснее и эффективнее, чем опись островов Новой Земли… но я все-таки придерживался программы, начинавшейся с исследования Новой Земли».[391]
Вспомним, что во времена Макарова Северная Земля, острова Визе и Ушакова еще не были открыты. В данном случае он повторял высказывания Ломоносова и Кропоткина.
Материалы экспедиции на «Ермаке» были обработаны и опубликованы Макаровым в 1901 году. Кроме того, многие наблюдения этой экспедиции были переданы разным лицам и были опубликованы уже после его гибели во время русско-японской войны.
Заканчивая обзор деятельности Макарова как океанографа, невольно хочется перефразировать заключительные слова его предисловия к книге «„Витязь“ и Тихий океан» и сказать: Да найдут в трудах Макарова грядущие поколения моряков пример служения науке.
7. Первая океанологическая экспедиция на Черном море
(1890–1891)
Замечательные исследования Макарова в Босфоре в 1881–1882 гг. и на Тихом океане в 1886–1889 гг. привлекли внимание к вопросам океанологии, прежде всего к океанологии своих отечественных морей. В частности, оказалось, что хотя Черное море и положено довольно точно на карту, но о его океанологическом режиме известно очень мало и даже рельеф дна его глубоководной части не выяснен.
Во время Крымской войны англичане измерили 13 больших глубин на линии Севастополь – Босфор, из которых наибольшая оказалась равной 1670 метрам. В 1868 г. профессор В. Лапшин, плавая на корвете «Львица», измерял глубины между Феодосией и Адлером, причем наибольшая оказалась равной 1870 метрам.
Определения температуры и удельного веса морской воды производились Ф. Ф. Врангелем, В. Лапшиным и С. О. Макаровым только в прибрежных районах и до глубин, не превышающих 1000 метров.
В 1889 г. в своем проекте исследования Черного моря геолог Н. И. Андрусов так охарактеризовал изученность Черного моря:
«Располагая весьма значительным числом определений глубины для мелководной полосы северо-западного берега Черного моря, мы не имеем для восточного и южного берегов достаточно данных для того, чтобы очертить точно стосаженную линию. Еще менее мы знаем о подробностях рельефа внутренней части дна Черного моря… В подобном же состоянии находятся и вопросы о распределении солености, плотности, температуры воды, о течениях в Черном море, о прозрачности его воды, о глубине, на которую распространяется в нем действие волн и течений».[392]
Проект Андрусова встретил живейшее сочувствие в научных кругах и по ходатайству Русского Географического общества Морское министерство предоставило в 1890 г. для исследования Черного моря канонерскую лодку «Черноморец». Начальником экспедиции был назначен Иосиф Бернгардович Шпиндлер, уже известный своими работами в области морской метеорологии, и гидрограф Федор Федорович Врангель, до того много работавший на Черном море.
Экспедиция продолжалась с 14 июня по 14 июля 1890 года. За это время было сделано 60 океанологических станций, из них 37 глубоководных, 889 измерений температуры воды на разных глубинах, 446 определений удельного веса, 13 драгировок. Кроме того, были выполнены первые измерения относительной прозрачности моря путем опускания на глубину электрической лампочки.
Плавание экспедиции Шпиндлера на «Черноморце» (1890).
Результаты экспедиции были очень велики.
Во-первых, было доказано, что дно центральной части Черного моря представляет собой исключительно ровную, вытянутую приблизительно с запада на восток чашу с наибольшей глубиной 2244 метра.
Во-вторых, было доказано, что температура воды, начиная с глубины 200 м и до дна удивительно однообразна – около 9°. Соленость на этих глубинах очень медленно увеличивается ко дну (до 22‰) и в то же время резко отличается от солености слоев, расположенных выше (около 17‰).
В-третьих, оказалось, что в летнее время между глубинными слоями с температурой около 9° и поверхностными слоями, температура которых в центральной части Черного моря доходит до 25°, а именно между горизонтами от 50 до 100 м, находится холодный промежуточный слой с температурой около 7°.
В-четвертых, совершенно неожиданно обнаружилось, что, начиная приблизительно с глубины 200 м и до дна, вся вода Черного моря заражена сероводородом. Это легко определялось по запаху добываемых с глубин образцов морской воды.
В-пятых, также неожиданным оказалось полное отсутствие живых организмов на глубинах свыше 200 м, а также наличие в грунтах полуископаемых створок раковин, ныне живущих только в опресненных водах лиманов и в значительно менее соленом Каспийском море.
Таким образом, первая океанологическая съемка Черного моря увенчалась крупнейшими океанологическими открытиями.
Исключительные результаты экспедиции 1890 г., а также необходимость их проверки и пополнения работами в необследованных районах Черного моря побудили Морское министерство организовать в 1891 г. новую экспедицию.
Начальником экспедиции снова был назначен И. Б. Шпиндлер, гидрологом С. Г. Попруженко, биологом А. А. Остроумов, заведовавший в то время Севастопольской биологической станцией, химиком А. А. Лебединцев – лаборант Новороссийского (ныне Одесского) университета. Кроме того, к концу работы экспедиции в ней принял участие Н. Д. Зелинский – впоследствии академик.
Особое внимание было обращено на изучение зараженных сероводородом глубинных вод Черного моря, о чем во время экспедиции 1890 г. можно было судить только по запаху воды. Для сбора проб воды, зараженной сероводородом, был устроен специальный батометр с позолоченной внутренней поверхностью для того, чтобы уничтожить окисляющее действие обычных металлов на сероводород.
Экспедиция 1891 г. распалась на два рейса: первый в мае на канонерской лодке «Донец» и второй в августе на канонерской лодке «Запорожец».
Во время этих плаваний было выполнено 126 океанологических станций, из них 58 глубоководных и три драгировки.
Экспедиция 1891 г. подтвердила результаты, полученные в 1890 г.: на всех океанологических станциях глубинные воды оказались зараженными сероводородом.
Кроме того, экспедиция в 4 милях от входных маяков Босфора, прямо против входа в пролив, на глубине 85 м, обнаружила воду соленостью около 34‰, протекающую через Босфор нижним течением из Мраморного моря. Этим окончательно было доказано, что глубинные воды Черного моря создаются в результате смешения местных вод с водами Мраморного моря.
Далее экспедиция установила, что сезонные колебания температуры на Черном море не распространяются глубже 200 метров.
Наконец, Н. Д. Зелинский доказал биологическое происхождение сероводорода в глубинных слоях Черного моря.
Вспомним, что гидрографическое описание всего Черного моря было сделано исключительно русскими к середине XIX века. Русскими же экспедициями 1890–1891 гг. к концу XIX в. был обследован и понят замечательный океанологический режим этого моря.
8. Океанологические исследования Мраморного моря
(1894)
Как мы видели, океанологическое исследование Босфора Макаровым повлекло за собой океанологическое исследование Черного моря Шпиндлером и Андрусовым. Средиземное море к этому времени уже было обследовано иностранными учеными, но основная черта его океанологического режима – то, что температура и соленость глубинных вод Средиземного моря в точности равны температуре и солености поверхностных вод того же района в зимнее время, – была впервые объяснена Макаровым во время плавания на «Витязе».
Было также доказано, что придонная жизнь наблюдается на всех глубинах Средиземного моря, вплоть до наибольших глубин, доходящих до 4400 метров.
Однако в звене – Черное море, Босфор, Мраморное море, Дарданеллы, Эгейское море – совершенно неизученным в океанологическом отношении оставалось Мраморное море. И вот в 1894 г. по представлению Русского Географического общества Морское ведомство отпустило средства и предоставило приборы для исследования океанологического его режима. Во главе экспедиции был поставлен Иосиф Бернгардович Шпиндлер, уже известный своими исследованиями Черного моря. Экспедиция работала на турецком пароходе «Селяник».