Петр I мечтал о возможности торговли с Индией и Китаем по северному пути вокруг Азии. В этих целях царь издал указ о подготовке экспедиции на Камчатку.
Начальником экспедиции был назначен Витус Беринг, родом датчанин, прослуживший в России много лет. В помощники были назначены лейтенанты Алексей Чириков и Мартин Шпанберг. Первая Камчатская экспедиция продолжалась пять лет, с 24 января 1725 г. по 1 марта 1730 г. Наибольшие трудности были в доставке необходимых грузов экспедиции в Охотск. Грузы попали туда лишь в начале марта 1727 г. Здесь в распоряжении Беринга оказалось два судна: «Святой Гавриил» и «Фортуна». На «Святом Гаврииле» Беринг в 1728 г. посетил пролив, отделявший материки друг от друга, и открыл несколько островов. Впоследствии этому проливу было присвоено имя Беринга. На том же корабле «Святой Гавриил» в августе 1732 г. И. Федоров, М. Гвоздев и мореход Мошков первыми в истории мореплавания достигли северо-западных берегов Нового Света.
Вторая экспедиция В. Беринга была организована в 1732 г. во времена императрицы Анны Ивановны. В задачу экспедиции, кроме плавания к берегам Северной Америки и Японии, входило описание и нанесение на карту всего северного побережья от Атлантики до Берингова пролива. Морское побережье было разбито на четыре участка: от Атлантики до устья Оби, от устья Оби до устья Енисея, от устья Енисея до устья Лены и от устья Лены на восток до Колымы. Работы по описанию берегов были начаты в 1734 г. и закончились в 1742 г. за Колымой и на Таймыре.
Братья Лаптевы, Прончищев, Челюскин и другие моряки нанесли на карту береговую линию Северного Ледовитого океана. Карта до сих пор хранит имена смелых первопроходцев: море Лаптевых, Берингово море, шхеры Минина, мыс Стерлигова, мыс Челюскина — самая северная оконечность Азиатского материка; залив и бухта Прончищева, бухта Марии Прончищевой. Мария Прончищева была единственной женщиной-европейкой, принимавшей участие в этой экспедиции. Она, как и ее муж, погибла в августе 1736 г. Мыс Челюскина был открыт Челюскиным 9 мая 1742 г., и только спустя более 100 лет, 19 августа 1878 г., сюда подошли два шведских парохода экспедиции Норденшельда, который ошибочно посчитал, что открыл самый северный мыс Азии.
Говоря об изучении Северного Ледовитого океана нельзя не упомянуть об известном норвежском ученом полярнике Ф. Нансене. В те времена существовали различные мнения о строении океана у Северного полюса. Многие предполагали наличие там континента или, во всяком случае, крупных островов. Ф. Нансен не разделял этой точки зрения. Изучая характер дрейфа льдов Арктики, он пришел к выводам об отсутствии на Северном полюсе земли и существовании подводного барьера между Северным Ледовитым океаном и Гренландским морем. Оба предположения Ф. Нансена впоследствии подтвердились. Подводный хребет, простирающийся от Шпицбергена до Гренландии, был назван его именем.
В целях проверки своих идей Ф. Нансен в 1893 г. построил специальный корабль «Фрам» для дрейфа во льдах Арктики. Обычные корабли, попав в ледовитый плен, раздавливались подвижными льдами и гибли. «Фрам» Ф. Нансена отличался особой полукруглой конструкцией корпуса. При сжатии льдов такой корабль должен был выдавливаться на поверхность. В 1893 г. «Фрам» вмерз во льды в районе Новосибирских островов. В 1896 г. «Фрам» благополучно достиг Атлантического океана. За время дрейфа был получен бесценный научный материал по строению океана, движению льдов. Было доказано отсутствие континента или крупных островов в районе Северного полюса к северу от о-ва Шпицберген. В своих маршрутах Ф. Нансен достиг широты 86°14′, но Северный полюс ему не покорился. Впервые Северного полюса достиг Р. Пири в апреле 1909 г.
Северный полюс является весьма любопытным местом. Здесь сходятся в одну точку все меридианы, поэтому тут нет географической долготы, нет восточных, западных и северных направлений. Отсюда во все стороны есть лишь одно южное направление. Точка Северного полюса не участвует в суточном движении Земли вокруг оси, поэтому здесь нет суточной смены дня и ночи. Полярный день длится с весеннего до осеннего равноденствия 186 сут и 10 ч, а полярная ночь 178 сут и 14 ч.
Начиная с 1902 г. обширные исследования на Севере проводил русский гидрограф и полярный исследователь Г. Я. Седов. В 1912 г. он организовал экспедицию к Северному полюсу на корабле «Св. Фока». Г. Я. Седов погиб при попытке достигнуть Северный полюс по льду.
В начале века самолеты имели весьма ограниченный радиус действия, и для изучения Северного Ледовитого океана пытались использовать дирижабли. Первый полет был осуществлен норвежским исследователем Р. Амундсеном на дирижабле «Норвегия» в 1926 г. Второй полет на дирижабле был организован У. Нобилем в 1928 г. Дирижабль и значительная часть состава экспедиции погибли. Погиб при спасательных работах и знаменитый исследователь Арктики, первый покоритель Южного полюса (14 декабря 1911 г.) Р. Амундсен. В спасательных работах принимал участие советской ледокол «Красин», который и снял со льдов оставшихся в живых участников экспедиции.
Совершенно новый этап изучения Арктики начался с момента организации дрейфующих станций прямо на льду. Первая такая станция была создана в 1937 г. под руководством известного полярника И. Д. Папанина (с 21 мая 1937 г. по 19 февраля 1938 г.). Вторая станция СП-2 появилась в апреле 1950 г. и просуществовала ровно год. Возглавил работы М. М. Сомов. С весны 1954 г. в Северном Ледовитом океане постоянно работает по две станции СП. Без наблюдений на этих станциях было бы невозможно осуществлять метеорологический прогноз на обширных территориях земного шара.
В 1961 г. очередная станция СП-10 была организована в районе острова Врангеля с помощью атомного ледокола «Ленин», и с тех пор атомные ледоколы регулярно участвуют в создании и ликвидации станций СП. Атомный ледокол «Арктика» — первый из кораблей такого класса — достиг Северного полюса в 1977 г. Широкая программа исследований океана также с организацией дрейфующих станций осуществляется США.
Освоен Северный морской путь. Ледокол «Сибиряков» под командой капитана В. И. Воронина в 1932 г. прошел по этому пути впервые за одну навигацию. Теперь регулярно караваны судов, ведомые ледоколами, совершают рейсы по Северному морскому пути, связывающему европейскую часть СССР и Дальний Восток. Кстати, напомним читателю, что идея создания ледоколов была выдвинута и осуществлена русским флотоводцем и ученым С. О. Макаровым. Под его руководством был построен первый ледокол «Ермак», на котором в 1899–1901 гг. С. О. Макаров проводил научные исследования в Арктике.
Структурно-геоморфологическая схема Северного Ледовитого океана (по С. К. Леонтьеву с упрощениями)
1 — шельф; 2 — погруженный шельф; 3 — материковый склон; 4 — краевое плато; 5 — материковое подножие; 6 — дно океана (со впадинами: К — Канадской, М — Макарова, А — Амундсена, Н — Нансена); 7 — океанические хребты: Л — Ломоносова, А — Менделеева (Арлюс, Альфа); 8 — срединно-океанический хребет (Гаккеля)
Как же в самых общих чертах представляется сегодня строение Северного Ледовитого океана? Значительная (около 50 %) площадь океана занята шельфом. Отчетливо прослеживаются материковой склон и континентальное подножие. От Гренландии до моря Лаптевых протягивается типичный срединно-океанический хребет Гаккеля, названный так в честь его первооткрывателя — советского географа. Хребет Гаккеля возвышается на 1–2 км над прилегающими впадинами. Он имеет отчетливо выраженную рифтовую долину, дно которой лежит местами на глубине более 5 км. Срединный хребет разбит многочисленными поперечными разломами.
Почти параллельно срединному протягивается хребет Ломоносова от шельфа Новосибирских островов через Северный полюс до северной оконечности Гренландии. Следующую гряду поднятий образуют плато Альфа и хребет Менделеева, под которыми располагается кора континентального типа. Между материковым подножием Евразии и хребтом Гаккеля находится котловина Нансена с максимальными глубинами до 3925 м. Между хребтами Гаккеля и Ломоносова лежит котловина Амундсена с максимальной глубиной до 4316 м. В котловине Макарова, между хребтами Ломоносова, Альфа-Менделеева, глубина доходит до 3863 м. Самая большая по площади котловина — Канадская располагается между подводной окраиной Северной Америки и хребтами Альфа-Менделеева, максимальные глубины здесь 4108 м. Под всеми впадинами кора океанического типа, но с довольно большой мощностью осадочного слоя.