Страница 10 из 69
Измерения глубинных температур. На особом месте среди других океанографических исследований первой русской кругосветной экспедиции стояли работы по определению вертикального ряда глубинных температур (до глубины 400 м).
«По времени это были первые наблюдения вертикальных рядов температур на глубинах океана»65 66.
Работы производились с помощью Гельсовой машины, изобретенной русским мастером Шишориным, и термометром Сикса, который был изобретен в 1782 г. и впервые применен для океанографических работ первой русской кругосветной экспедицией.
Гельсова машина представляла пустой медный цилиндр высотою до полуметра с диаметром около четверти метра. Вверху и внизу были сделаны клапаны, которые при спуске прибора в воду открывались на внешнюю сторону, а при подъеме закрывались. Внутри цилиндра подвешивался ртутный термометр, по которому и определялись температуры воды, взятой в прибор. Недостатки прибора заключались в том, что его трудно было вытаскивать, а также открывание и закрывание клапанов было ненадежно, из-за чего нельзя было гарантировать взятие пробы воды с заданной глубины; из-за большой теплопроводности цилиндра изменения внешней температуры (особенно в верхних слоях воды и на палубе корабля) легко передавались воде в цилиндре.
Так, например, 24 мая 1804 г. в Тихом океане (0°56' ю. ш. и 146° 16' з. д.) была установлена огромная разность показаний. Термометр Сикса на глубине 100 саженей показал температуру 11,5°R., а Гельсова машина на той же глубине 19°R.
Недостатки термометра Сикса1 сводились главным образом к тому, что стеклянный шарик прибора не был достаточно защищен от внешнего давления. Это обстоятельство вызывало выдавливание термометрической жидкости в трубку при больших опусканиях и давало для последних повышенные показания. Все же термометр Сикса давал показания, являвшиеся, по существу, первыми сравнительно точными определениями температуры глубинных вод океана. Большую часть измерений Крузенштерн сделал термометром Сикса.
Методика проведения наблюдений имела существенные недостатки. На одних станциях брали 4—5 измерений на разных глубинах, а на других бралось только одно измерение.
Особенно снижало ценность наблюдений отсутствие одинаковых (стандартных) глубин, что необходимо для сравнения: так, брались глубины в 14, 16, 18, 21, 30 и 60 м на одной станции, а на другой—I, 55, 80 и 90 м. Но и при таком положении эти исследования для того времени имели большое прогрессивное значение и дали толчок к развитию океанографических работ последующими мореплавателями.
Полученные экспедицией данные были использованы С. О. Макаровым в сводной таблице температур воды северной части Тихого океана67 68.
В кругосветном плавании Коцебу на «Рюрике» глубинные температуры измерялись также термометром Сикса. Погружение термометра по-прежнему производилось при помощи лот-линя, но методика исследований была несколько улучшена.
В инструкции о проведении астрономических и физических наблюдений во время путешествия на «Рюрике», составленной Горнером, указывалось на важность этих наблюдений для изучения климата земного шара и рекомендовалось измерять температуры на одинаковых глубинах через каждые 5° географической широты.
Во время второй кругосветной экспедиции О. Коцебу на корабле «Предприятие» исследования глубинных температур продолжались под руководством известного русского физика 3. Ленца и составили новый этап в развитии океанографии. Ленц построил первый батометр, приносивший воду с больших глубин с мало измененной температурой69. Стенки и днища батометра были сделаны из 17 различных слоев. Термометр был изготовлен из толстого стекла чтобы предохранить его от давления Были найдены поправки для изменения температуры воды при поднятии батометра, а также поправки на укорачивание лот-линя от намокания и на отклонение его от вертикального направления вследствие дрейфа корабля. Все это впервые принималось во внимание Наблюдения рядов глубинных температур, произведенные Ленцем, дали первые правильные представления о температурах на больших глубинах океана (до 1 972 м) и позволили ему высказать положение, ставшее впоследствии правилом, о постепенном понижении температуры воды от поверхности моря вглубь, при быстром снижении ее до глубины 300 м и более медленном на последующих глубинах.
Измерения глубин океана. Измерение глубин океана в работах первой русской кругосветной экспедиции фактически сводилось к прибрежным промерам (до глубины 400 м) при помощи ручного лота. Эти работы были немногочисленны, так как взятие каждой отдельной глубины требовало немало времени. Обычно промеры производились лишь при небольшой скорости судна, а для глубин, превышающих 250—300 м, требовалась полная остановка судна.
Точные определения больших глубин океана впервые в истории мореплавания проводились во время второй кругосветной экспедиции О. Коцебу на корабле «Предприятие» в 1823—1826 гг.
Ленцем и Парротом был сконструирован первый глубомер с полуавтоматическим тормозом, позволявший определять момент достижения лотом дна. Прибор позволял получить точные глубины почти до двух километров. Эти
работы доказывают широкое и Глубокое понимание задач научного океанографического исследования. «Даже во много более позднейшие научные экспедиции,'--пишет Ю. М. Шокальский,—как, например, во время плавания Чарльза Дарвина на корабле «Бигль» в 1831 —1836 гг. под командой выдающегося военного моряка Англии Фицроя, и там за все плавание не было сделано ни одной попытки измерить глубину океана»70. К сожалению, этот прибор и свое время также не был достаточно известен и потому, не получив распространения, был забыт.
Только в 1870 г. подобный прибор был предложен В. Томсоном.
Сдельный вес морской воды. В комплекс научных работ экспедиции Крузенштерна и Лисянского, помимо рассмотренных исследовании, входило определение удельного веса морской воды. Для этого применялся медный ареометр Фаренгейта (волчок). Этот прибор довольно прост, однако до первого русского кругосветного плавания его не употребляли пи в одном путешествии, так как его применение предусматривает одновременное проведение наблюдений по барометру и термометру.
Исследования Крузенштерна и Лисянского впервые позволили установить приближенное распределение солености на поверхности различных частей Мирового океана. Они были настолько точны, что позволили Горнеру уловить ряд важных закономерностей этого явления, так например, впервые в истории географической пауки была отмечена большая соленость Атлантического океана по сравнению с Тихим океаном2. Лишь много лет спустя на это явление вновь обратил внимание великий русский климатолог А. И. Воейков, который дал ему правильное объяснение.
В плавание О. Коцебу па «Рюрике» эти исследования проводились в более широких масштабах. В инструкции к его путешествию, написанной Горнером, этот вопрос трактовался так: «К особенным свойствам моря принадлежит преимущественно соленость морской воды. Но
едва ли можно испытывать оную на кораблях химическими разложениями. А так как от количества соли, растворенной н воде, зависит и тяжесть сей последней, то определение удельной тяжести морской воды преподает удобный способ к определению соответствующего количества содержащейся в оной морской соли»1.
Во время второй кругосветной экспедиции О. Коцебу на корабле «Предприятие»Э. Ленцем проводились исследования удельного веса морской воды не только на поверхности, но и на глубинах. Они были настолько правильны, что вошли в известную работу С. О. Макарова: «Витязь» и Тихий океан». В 23-й главе этого труда Макаров пишет: «Наблюдения Ленца не только первые в хронологическом отношении, но первые и в качественном, и я ставлю их выше своих наблюдений и наблюдений «Challen-ger’a»8.
Кроме вышеперечисленных исследований, во время первого кругосветного плавания производились наблюдения над волнениями, приливами, отливами и т. п., а также изучалась жизнь моря.