Техника и методика определения направления и силы морских течений состояла в сопоставлении показаний суточного пути корабля, измеряемого при помощи лага и компаса, и данных определения широты и долготы места с помощью секстана и хронометров. Определение течения по разности счислимого и обсервованного места— один из наиболее старых способов определения скорости и направления течения.
О степени точности этого рода исследований Крузенштерн пишет: «Есть ли бы можно принять, что все стихии, в ходя щи я в счисление пути корабля, определяемы были с толикою же верностию, тогда разность между счислениями и наблюдениями с точностию бы определяла направление и силу течения. Но известно, сколь многим погрешностям подвержено корабельное счисление, например: и самой лучший рулевой матроз не может всегда держать корабль на одном курсе, при крепком же ветре сие никак не возможно; иногда погрешности уничтожаются одна другою, однако точности при том ожидать нельзя. При
бросании лага не может быть соблюдена строгая точность, величина дрейфа и действие волнения (случающегося нередко по иному направлению, нежели у увлекающего корабль от настоящего его курса, полагается часто весьма произвольно. Но величайшее препятствие к достижению точности в счислении состоит в склонении магнитной стрелки; должно признаться, что я часто находился в недоумении, какое принять при счислении, ибо погрешность
нескольких градусов в склонении может в корабельном ; счислении и одних суток произвести уже немаловажную
разность. Склонение магнитной стрелки, сколь часто только позволяла возможность, наблюдаемо было посредством двух троутоновых азимутных компасов г-ном Горнером, и мною и прочими корабля офицерами» ...
«Из всего сего явствует, сколь трудно определять с верностию силу и направление течения, и сколь невозможно предписать для того правила. Сне затруднение увеличивается весьма много и тем, что направление течения подлежит часто и действию ветров, следовательно, и большим переменам. Все, к чему достигнуть можно, со стоит в определении вероятного опаго направления. Однако великая выгода происходит уже и от того, есть ли определить можно, что в таких-то странах Океана приемлет ' течение такое-то постоянное направление, с погрешностию, простирающеюся хотя до нескольких градусов в румбе и до одной мили в скорости его. В сем то отношении только могут быть полезны наблюдения, учинения во время нашего путешествия, а особливо есть ли сравнивать их с прежними подобными наблюдениями в тех же морях и с наблюдениями, могущими последовать в будущия времена»1.
Надо отметить, что методика наблюдений над течениями осталась такая же самая si при последующих русских кругосветных плаваниях, но техника этих наблюдений несколько усовершенствовалась. Головнин уже во время плавания на «Диане» применил лаг непрерывного действия
Располагая далеко не совершенными техническими средствами, русские мореплаватели и ученые все же смогли установить ряд существенных законов движения океанических вод. Так, например, Лисянский и Крузенштерн впервые установили наличие Экваториальных противотечений в Атлантическом и Тихом океанах. В научных работах известного русского физика Э. Ленца (участника плавания О. Коцебу на корабле «Предприятие» в 1823—1826 годах) встречается идея о постоянстве морских течений Мирового океана, направленных от экватора к полюсам (теплые) и от полюсов к экватору (холодные)1.
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.