При исследовании Босфора Макарову понадобилось брать образцы воды с точно заданных глубин. Так как батометры для этой цели не годились, он использовал обычную помпу, отверстие приемного шланга которой можно опустить точно на желаемую (небольшую, конечно) глубину. Этот прием с большим успехом применялся впоследствии норвежскими учеными для исследования вод фьордов, в которых наблюдаются по вертикали резкие скачки температуры и солености.

Для непрерывных записей температуры поверхностных слоев моря на ходу судна Макаров использовал обыкновенный самописец температуры воздуха, направляя на его приемную часть тонкую струю забортной воды.

Изучая возможности определения скорости морских течений в глубоких районах океана, он рекомендовал опускать одновременно на разные глубины два измерителя скорости течений и судить об относительных скоростях течения по разности показаний этих приборов. Этот прием впоследствии был разработан в деталях Нансеном и в научной литературе стал известным как прием Нансена, что неправильно.

Много других очень остроумных технических усовершенствований внес Макаров в современную ему технику океанологических наблюдений.

Для обработки наблюдений он построил много новых графиков и вычислил много вспомогательных таблиц. В частности, ему принадлежит сохранившееся до сих пор определение удельного веса морской воды как отношение ее удельного веса при температуре 17,5° к удельному весу дестиллированной воды той же температуры.

Макаров придавал особое значение всякого рода обобщениям. Он писал: «Я считаю, что обобщение никогда не преждевременно—оно может быть основано на большом числе наблюдений или на малом, иметь более прочный фундамент или менее прочный фундамент, но оно всегда полезно для обзора и проверки уже сделанного и для того, чтобы правильно наметить ход дальнейших наблюдений. Откладывая обобщения, мы рискуем потерять напрасно многие годы».[373]

Во время своих плаваний Макаров не сделал в сущности ни одного географического открытия – не открыл ни одного острова, ни одного залива, ни одного пролива,[374] но зато в своих работах он в буквальном смысле этого слова открыл многие явления в Мировом океане и заслуженно стал одним из основоположников современной океанологии.

Кроме ряда статей в периодической литературе, Макаров оставил нам четыре книги, описывающие его океанологические работы, а именно:

1. «Об обмене вод Черного и Средиземного морей», 1885.

2. «„Витязь“ и Тихий океан», 1894.

3. «„Ермак“ во льдах», 1901.

4. «Гидрологические исследования, произведенные в 1895 и 1896 годах б Лаперузовом проливе и в других местах», 1905.[375]

Любопытно сравнить книги, написанные знаменитыми русскими мореплавателями (предшественниками Макарова) с книгами самого Макарова. Оказывается, они резко отличаются друг от друга. Предшественники Макарова описывали, иногда весьма полно и красочно, открытые и посещенные ими острова и берега, клали эти острова и берега на карту, описывали жителей, населявших эти острова. Словом, они описывали главным образом участки суши и морские пути между ними. Ничего подобного нет в книгах Макарова – его книги посвящены морским водам и льдам, они вскрывают законы, управляющие морскими водами и льдами.

Вот почему книги предшественников Макарова сейчас представляют в значительной мере лишь исторический и этнографический интерес.

Наоборот, книги Макарова никогда не устареют, потому что в них содержится бесконечное количество мыслей и догадок Макарова, его рассуждений и предположений. Они всегда будут настольными книгами моряков и исследователей морей. Всякий моряк и исследователь моря должен знать стихию, влияние которой он постоянно испытывает, а книги Макарова как раз и облегчают понимание Мирового океана.

Как ни разнообразны работы Макарова в области океанологии и как они ни переплетаются одна с другой по своей направленности и по своим выводам, все же их можно, в известной степени условно, разделить на три больших раздела: Макаров и проливы Мирового океана, Макаров и Тихий океан и Макаров и Северный Ледовитый океан.

4. Макаров – основоположник учения о проливах

(1881–1882)

В ноябре 1881 г. Макаров, к этому времени уже заслуживший широкую известность своими теоретическими работами о непотопляемости кораблей и боевыми подвигами во время русско-турецкой войны 1877–1878 гг., вступил в командование военным пароходом «Тамань». Пароход стоял в Константинополе в качестве стационера при русском посольстве. Вместо того чтобы проводить свободное от службы время на дипломатических приемах и балах, Макаров решил заняться изучением весьма заинтересовавшего его явления, а именно: существования в Босфоре двух противоположных течений – верхнего из Черного моря в Мраморное, и нижнего – из Мраморного моря в Черное. Местные рыбаки были убеждены в существовании таких течений, однако в научной литературе того времени высказывались по этому поводу весьма путаные и противоречивые мнения.

Надо подчеркнуть, что до своих работ в Босфоре Макаров, хотя и был знаком с производством обычных судовых гидрометеорологических наблюдений, но совершенно не был подготовлен к предстоящим ему сложным океанологическим исследованиям.

Прежде всего он решил проверить самое существование нижнего течения. Для этой цели он начал погружать со шлюпки на разные глубины простой бочонок. При малой глубине погружения бочонок увлекался по направлению из Черного моря в Мраморное, при большем погружении бочонок начинало тянуть по направлению к Черному морю, причем с такой силой, что шлюпка тянулась против поверхностного течения.

«Когда я убедился, – пишет Макаров, – что нижнее течение существует, захотелось определить точно границу между ним и верхним течением. Когда сделалось очевидным, что граница эта идет по длине Босфора не горизонтально, а с некоторым наклонением к Черному морю, захотелось выяснить этот наклон, наконец, захотелось выяснить подмеченные колебания границы между течениями, в зависимости от времени года и дня, от направления ветра и пр. Точно так же было интересно определить относительную скорость течения на разных глубинах и распределение воды по удельному весу.»[376] Так по мере исследования возникали новые вопросы, для решения которых ставились новые исследования. В результате Макаров получил почти исчерпывающую картину водообмена Черного и Мраморного морей.

Отправляясь в Константинополь, Макаров не предполагал заниматься исследованиями Босфора и потому не захватил с собой ни приборов, ни каких-либо пособий. Ему приходилось самому решать не только, что именно надо делать, но и чем и как надо работать.

Для задач, поставленных себе Макаровым, надо было иметь по крайней мере четыре прибора: термометр для измерения температуры воды, ареометр для измерения ее удельного веса, батометр для доставания образцов воды с разных глубин и измеритель течений на глубинах. Термометры, ареометры и батометр Макаров выписал, в частности он получил лучший из тогда существовавших батометр русского физика Ленца. Измеритель скорости морских течений (флюктометр) изготовили на «Тамани» судовыми средствами.

Флюктометр состоял из пропеллера, к оси которого был приделан колокольчик. При вращении пропеллера специальный язычок ударял по колокольчику. В воде звуки распространяются приблизительно в пять раз быстрее и гасятся значительно медленнее, чем в воздухе. Звук колокольчика был отчетливо слышен у железного борта в трюме судна. Таким образом, можно было определить число оборотов пропеллера за любое время, а соответствие числа оборотов пропеллера и скорости течения было определено по наблюдениям в поверхностном слое, скорость которого определялась иными приемами.