С ноября 1881 по сентябрь 1882 г. в разных районах Босфора Макаров сделал четыре тысячи определений температуры, столько же определений солености и тысячу измерений скорости. Столь большое число измерений оказалось возможным только потому, что Макаров сумел заинтересовать исследованиями своих ближайших помощников – лейтенантов Баркарева и Евницкого, штабс-капитана корпуса флотских штурманов Всеволодова и мичмана Волкова.
Обработав наблюдения, Макаров пришел к выводу, что нижнее течение создается разностью плотностей черноморских, менее соленых, и мраморно-морских, более соленых вод, а верхнее течение – избытком на Черном море атмосферных осадков и речного стока над испарением. Далее он показал, что граница между верхним и нижним течениями находится у Мраморного моря на глубине 20 м, а у Черного моря – на глубине около 50 метров.
Он установил также, что нижнее течение, подобно реке, следует по изгибам русла, а верхнее – стремится пройти кратчайшим путем от мыса к мысу. Наконец, оказалось, что объем вод, несомых верхним течением, почти в два раза превышает объем вод, несомых нижним течением, и что уровень Черного моря почти на 40 см выше уровня Мраморного моря.
Изучая явления в Босфоре, Макаров пришел к очень важному выводу: «Течение в Босфоре интересно не только как местное явление, но и как средство к разъяснению общих законов движения вод в океанах». Отмечая далее трудность изучения течений в океанах, он писал, что теоретическую часть дела легче всего обработать в одном из таких проливов, как Гибралтарский, Баб-эль-Мандебский, Босфор или Дарданеллы:
«Изучив подробно одно из этих течений, определив разность давлений жидкостей в покое и в движении, влияние этого движения на статическое давление на известной глубине и пр., мы могли бы приступить к теоретическому определению течений в океанах».[377]
Результаты своих работ в Босфоре Макаров изложил в замечательном труде «Об обмене вод Черного и Средиземного морей», напечатанном в 1885 году. Этот труд был удостоен премии Российской Академии наук и создал Макарову славу выдающегося ученого в области океанографии.
После исследований в Босфоре Макаров стал горячим поборником изучения режима проливов. Он писал:
«Проливы, все без исключения, представляют большой интерес в гидрологическом отношении, и чем больше станций сделано в различных местах пролива по его длине и ширине, тем лучше очертятся происходящие в нем различные гидрологические явления. Курсы поперечные в широких проливах, как Формозский и Корейский, дают более интересный материал, чем продольные. Подходя к проливам и в проливах, интересны наблюдения и на поверхности».[378]
Во время своих последующих плаваний Макаров в каждом из пройденных им проливов проводил более или менее подробные наблюдения. Так, во время кругосветного плавания на винтовом корвете «Витязь» (1686–1889) Макаров подметил следующие особенности проливов:
Бельт (Большой) – граница между верхней легкой и нижней тяжелой водой, в противоположность тому, что имеет место в Босфоре, не только не опускается по мере удаления от океана, но в некоторых случаях при приближении к берегу даже поднимается выше.
Английский канал (Ла-Манш) – вода от поверхности до дна перемешана. Макаров объяснил это влиянием сильных приливо-отливных течений. Такое же явление в дальнейшем он наблюдал в Формозском проливе, в проливах Курильских островов, словом во всех проливах с сильными течениями.
Магелланов пролив характерен однородными водами от поверхности до дна.
Лаперузов пролив подвергся более тщательным исследованиям Макарова. Оказалось, что поверхность, разделяющая теплое течение из Японского моря и холодное течение из Охотского, наклонена по направлению к Сахалину. Попутно Макаров обнаружил на дне пролива обилие организмов, что он связывал с наличием постоянного придонного течения и отсутствием в придонных водах илистых частиц.
Вандименов пролив (Осуми) Макаров считает сходным по гидрологическому режиму с Сангарским и Лаперузовым проливами.
Симоносэкский пролив—наблюдения показали, что течение в нем преимущественно направлено на запад.
Формозский пролив также подвергся особому изучению. Здесь Макаров обнаружил, что воды по вертикали весьма однородны, но зато поперек пролива резко отличаются и по температуре, и по солености.
Корейский пролив—температура по направлению от корейского берега к японскому повышается (холодное Корейское течение и теплая ветвь Куро-Сио). По обе стороны порога этого пролива воды на глубинах резко отличаются по температуре. Так, на глубине 400 м по северную сторону Корейского пролива температура на 8° выше, чем по южную.
Сангарский пролив (Цугару) – в поверхностных слоях пролива преобладает отливное течение, направленное на запад.
Проливы Курильских островов в летнее время характерны холодной водой (ниже температуры прилегающих вод Охотского моря и Тихого океана), что Макаров объяснил приливным перемешиванием, доходящим до дна.
Татарский пролив—в летнее время в середине пролива воды холоднее, чем у берегов.
Малаккский пролив—соленость воды значительно выше, чем в прилегающих морях, и вода перемешана от поверхности до дна.
Баб-эль-Мандебский пролив—значение этого пролива особенно подчеркнуто Макаровым, так как он соединяет Красное море, в которое не впадает ни одна река, с Индийским океаном. К сожалению, из-за скверной погоды Макарову не удалось произвести здесь надежных наблюдений.
Гибралтарский пролив представляет в гидрологическом отношении полное подобие Баб-эль-Мандебскому проливу (и Босфору. – Н. 3.).
К этому надо прибавить, что некоторые из перечисленных проливов посещались Макаровым по нескольку раз и каждый раз он не упускал случая повторить и дополнить свои наблюдения.
Кроме наблюдений над температурой и удельным весом, Макаров там, где позволяла глубина, собирал образцы грунта.[379]
Последний раз Макаров вернулся к изучению проливов в 1894 г., когда был назначен начальником эскадры Средиземного моря. Выезжая из Петербурга, он думал в новом своем плавании ограничиться наблюдениями температуры и удельного веса, т. е. теми же наблюдениями, что и в Босфоре. Однако по прибытии в Пирей Макаров заинтересовался сложными и неправильными течениями в Халкидском проливе, отделяющем остров Эвбею от материка. Он решил: «…там, где есть поверхностное течение, должна быть разность уровней, следовательно, если хотим ясно понять перемену течений, нужно изучать колебания уровня моря, а это возможно лишь при посредстве самопишущих приборов».
В соответствии с этим высказыванием Макаров раздобыл два самописца уровней и один из них немедленно установил в Поросе.
Однако вскоре он получил приказание срочно с эскадрой итти в Тихий океан. Самописцы проработали всего три дня, но и за это короткое время Макарову удалось объяснить неправильности течений в Халкидском проливе тем, что к южному и северному входу в пролив входят приливные волны с разными фазами и с разных направлений.
Во время плавания эскадры на Дальний Восток Макаров дополнил сделанные им раньше наблюдения в проливах.
В октябре 1896 г. Макаров на крейсере «Адмирал Корнилов» отправился в заинтересовавший его еще во время плавания на «Витязе» Лаперузов пролив и произвел там много наблюдений, в том числе измерений глубины. В результате он дал очень верную океанологическую характеристику этого пролива.
Свои исследования режима проливов Халкидского и Лаперуза Макаров изложил в труде «Гидрологические исследования, произведенные в 1895 и 1896 гг. в Лаперузовом проливе и в других местах», напечатанном уже после гибели Макарова под Порт-Артуром в «Записках» Академии наук (1905) под редакцией академика М. А. Рыкачева.