Текст книги "Моря российской Арктики"

Открытие теплых течений в Баренцевом море

Одним из первых среди отечественных ученых гидрологические исследования в Баренцевом море провел известный путешественник, академик Александр Федорович Миддендорф.

В 1870 г. он принял участие в исследованиях с борта кораблей эскадры вице-адмирала Константина Николаевича Посьета в Норвежском и Баренцевом морях.

Академик Петербургской академии наук А. Ф. Миддендорф

Выйдя из Петербурга, эскадра обогнула Скандинавский полуостров и прибыла в Архангельск. Оттуда она прошла к берегам Новой Земли, где офицеры экспедиции провели гидрографические работы в проливе Костин Шар у юго-западных берегов архипелага, а затем к западному побережью Исландии.

А. Ф. Миддендорф плавал на флагманском корабле эскадры – паровом корвете «Варяг» и проводил гидрологические наблюдения в районе между Архангельском, Новой Землей и Исландией. Он обнаружил в Баренцевом море признаки ответвлений теплого течения Гольфстрим. В опубликованной в 1870 г. статье он назвал восточную ветвь Гольфстрима, входящую в Баренцево море, Нордкапским течением (по названию норвежского мыса Нордкап – самой северной точки Европы, расположенной на крайнем западном участке побережья Баренцева моря). Более того, ученый подтвердил существование у западных берегов Новой Земли ветви этого течения и указал на находку у ее берегов крупных семян бразильского бобового растения Entada gigalobium. Как впоследствии выяснили ученые, Нордкапское течение приносит в Баренцево море не только тепло. С ним идут огромные запасы планктона, привлекающего в море косяки промысловых рыб.

В 1871 г выдающийся геолог и географ (а также революционер и общественный деятель) князь Петр Алексеевич Кропоткин, обобщив все имеющиеся в то время температурные наблюдения у берегов Мурмана, писал: «Таким образом, из совокупности взаимно контролирующихся наблюдений, несомненно, устанавливается тот факт, что Мурманский берег, до Святого Носа, омывается полосою теплого течения, которая в летние месяцы достигает температуры средним числом около 6 градусов Реомюра (7,5 °C. – Прим. авт.), или, может быть, немного более; в ранние же месяцы не падает ниже 2 градусов или 2,5 градусов Реомюра (соответственно 2,5 или 3,1 °C. – Прим. авт.). Ее присутствию обязана прибрежная полоса своими умеренными зимами, Мурманский берег – своими рыбными промыслами».

В 1894 г. при Петербургском отделении Общества для содействия русскому торговому мореходству была образована комиссия, в которой на первом же заседании был поднят вопрос о необходимости научно-промысловых исследований у Мурмана в интересах поднятия промыслов на Русском Севере. Члены комиссии также хотели таким образом оказать помощь поморам, сильно пострадавшим на Белом море в осенние штормы 1894 г., когда погибло 25 поморских судов, некоторые – со всей командой.

Почетный академик АН СССР Н. М. Книпович

Весной 1897 г. правительство выделило средства (в течение 10 лет свыше 1 млн р.) на организацию Мурманской научно-промысловой экспедиции под руководством биолога Николая Михайловича Книповича (будущего почетного академика АН СССР), уже занимавшегося ранее исследованиями в Баренцевом море.

Специально построенный для экспедиции по указаниям Н. М. Книповича научно-промысловый пароход «Андрей Первозванный» водоизмещением 336 т был готов к плаванию только к весне 1899 г. Поэтому летом 1898 г. экспедиция начала разведочные научные работы, базируясь на парусном судне.

Первое научно-промысловое судно «Андрей Первозванный» исследует Баренцево море

«Андрей Первозванный» был первым построенным для научно-промысловых исследований отечественным судном, оборудованным согласно новейшим требованиям науки того времени.

Главной целью экспедиции, работавшей в 1898–1908 гг. вначале под руководством Н. М. Книповича, а потом его помощника Л. Л. Брейтфуса, являлось изучение рыбного промысла в Баренцевом море. Для этого потребовалось в первую очередь исследовать среду обитания рыб, т. е. изучить гидрологию и гидробиологию моря.

Экспедиция работала в южной части Баренцева моря, преимущественно к югу от параллели 73° с. ш., и за время своей деятельности выполнила биологические наблюдения в 2000 точках, а гидрологические – в 1500. В результате появилась первые подробные карты глубин и течений Баренцева моря. Очень важно, что исследования позволили установить колебания количества тепла, несомого Нордкапским течением из года в год, и влияние этих колебаний на атмосферные условия и жизнь обитателей моря.

Данные своих наблюдений, а также наблюдений других отечественных и иностранных экспедиций, работавших в Баренцевом море, Н. М. Книпович обобщил в труде «Основы гидрологии Европейского Ледовитого океана», опубликованном в 1906 г В нем Книпович описал все ответвления Гольфстрима на акватории Баренцева моря: и то, что теперь называется За́падно-Шпицбе́ргенским и направляется от северной оконечности Европы далее на север к западному побережью Шпицбергена (и далее погружается на глубину под слой холодной и менее соленой, а потому и более легкой полярной воды), и ту широкую струю Нордкапского течения, разделяющуюся на несколько ветвей (так называемые «пальцы Книповича»), которые продолжают движение на восток по четырем более глубоким бороздам, разделенным тремя выступами дна моря.

Южная, ближайшая к материку ветвь, названная им Мурманским течением, идет почти параллельно берегу на расстоянии 100–150 км от него. Далее на меридиане устья Онеги оно разделяется на три ветви, первая из которых идет вдоль западного берега Новой Земли (Западно-Новоземельское течение), вторая – в сторону острова Вайгач (Колгуево-Новоземельское течение), а третья образует Канинское течение.

Поступление атлантических вод определяет особенности климата Баренцева моря, который характеризуется как субарктический с сезонной сменой воздушных масс: зимой – притекающих из полярных областей (когда арктический фронт смещается к югу); летом – из умеренной зоны и формирующихся на месте над относительно теплой водной поверхностью (при смещении фронта в сторону полюса). Характерными чертами такого климата являются крайне неустойчивая погода, сравнительно мягкая зима и прохладное лето.

Температура поверхности воды юго-западной части моря весь год положительная и колеблется от +3–4 до +5–9 °C. Следствием такого температурного режима является полное отсутствие льдов в этой части Баренцева моря (иногда вплоть до Новой Земли).

Большое открытое водное пространство и сильные ветры благоприятствуют развитию волнений. В осенне-зимний период штормовые волны достигают высоты 10–12 м при скорости западного ветра 20–25 м/с. В западной части Баренцева моря часто наблюдаются волны зыби длиной до 100 м и высотой до 5 м.

Одним из важнейших гидрологических процессов в Баренцевом море является осенне-зимняя конвекция – перемещение верхних слоев вод вниз, возникающее в результате охлаждения поверхности воды, а затем и осолонения ее при льдообразовании. В результате происходит вертикальный обмен вод во всей толще моря, что способствует поступлению вглубь кислорода и растворенных в воде необходимых для развития фито– и зоопланктона нитратов и фосфатов. Поэтому содержание кислорода в толще воды по всей площади моря близко к насыщению.

Как впоследствии установили ученые, кроме разветвленной системы теплого Нордкапского течения, в северной части Баренцева моря четко выражены холодные течения. Скорость приливных течений, как правило, превышает скорость постоянных, особенно в поверхностном слое, где они достигают 150 см/с. Большими скоростями характеризуются приливные течения вдоль Мурманского берега, при входе в Воронку Белого моря, в Канинско-Колгуевском районе и на Южно-Шпицбергенском мелководье. Кроме сильных течений, приливы вызывают значительные изменения уровня моря. Высота подъема уровня при приливе у берегов Мурмана достигает 3–6 м. Такие высокие уровни прилива позволили построить первую в России приливную электростанцию в Кислой губе.

В 1899 г. в Екатерининскую гавань Кольского залива (теперь там расположен город Полярный) была переведена биологическая станция. До этого она была устроена в 1884 г. на Соловецких островах по инициативе профессора Николая Петровича Вагнера. Постройка зданий и оборудование лабораторий Мурманской биологической станции из-за недостатка средств шли медленно и официальное ее открытие состоялось только в 1904 г. С 1908 г. ученые станции стали работать на собственном небольшом судне – шхуне «Александр Ковалевский» водоизмещением 40 т, названной в честь известного отечественного ученого-биолога.

Мурманская биологическая станция, на которой ежегодно работало от 15 до 25 ученых, внесла существенный вклад в изучение Кольского залива и прибрежных мурманских вод. А с 1921 г. ученые станции начали работать почти на всей акватории Баренцева моря. Работы ученых станции принесли ей признание мировой научной общественности и проходили под руководством выдающихся отечественных исследователей моря, профессоров К. М. Дерюгина и Г. А. Клюге (Г. А. Клюге после окончания Гражданской войны стал заведующим станцией и жил на ней безвыездно до 1933 г.).

Шхуна Мурманской биологической станции «Александр Ковалевский»

Начало океанологического изучения Белого моря

В 1912 г. постоянную гидрографическую экспедицию на Белом море возглавил известный отечественный гидрограф и полярный исследователь Николай Николаевич Матусевич (впоследствии инженер-вице-адмирал, профессор, заслуженный деятель науки и техники РСФСР). Он был прекрасно подготовлен к исполнению своих обязанностей, окончил в 1898 г. Морской корпус, а в 1904 г. – Гидрографическое отделение Николаевской Морской академии. После участия в составе 2-й Тихоокеанской эскадры в Цусимском сражении и возвращения в Россию в 1909 г. Н. Н. Матусевич окончил Петербургский университет, а в 1911 г. – курсы при Пулковской обсерватории.

Несмотря на начало в 1914 г. Первой мировой войны, военные гидрографы под его руководством до 1917 г. сумели провести довольно значительные гидрографические работы по Зимнему (восточному) и Летнему (южному) берегам Белого моря. С 1921 г. работа Северной гидрографической экспедиции значительно активизировалась.

В 1920 и 1921 гг. на Белом море работала также экспедиция, возглавляемая профессором Петром Юльевичем Шмидтом. Эта экспедиция изучала Белое море главным образом как район промысла морских зверей и рыболовства, т. е. преследовала научно-промысловые цели.

С 1922 г. начала работать комплексная океанологическая экспедиция, организованная только что созданными научными учреждениями: Российским гидрологическим институтом и Северной научно-промысловой экспедицией, которой руководил известный геолог и полярный исследователь, профессор Рудольф Лазаревич Самойлович. Экспедиция, которую возглавил К. М. Дерюгин, на разных судах и в разных районах Белого моря работала до 1926 г. включительно. В 1922 г. экспедиция на судне «Мурман» (прежде «Андрей Первозванный») выполнила ряд важных океанологических разрезов, впервые выяснила основные особенности режима Белого моря.

Наледный промысел тюленя в Белом море

Было установлено, что температура вод Белого моря, начиная с глубин 100–125 м, ниже -1,4 °C, а соленость – около 30 %. Таким образом, по температуре своих придонных вод это – одно из самых холодных морей Мирового океана.

Поверхностные воды моря в летнее время характеризуются значительными вертикальными градиентами температуры. Так, в ходе измерений, выполненных учеными с борта «Мурмана», на глубине 15 м была отмечена температура +13 °C, а на глубине 20 м – только +4 °C.

На разрезе остров Мудьюгский – Кандалакша (приблизительно на продолжении к северо-западу линии восточного берега Горла Белого моря) был обнаружен подъем к поверхности моря холодных глубинных вод, а на продолжении линии западного берега Горла Белого моря – опускание в летнее время теплых поверхностных вод на глубину. К. М. Дерюгин назвал пятно холодных вод «полюсом холода», а пятно теплых вод – «полюсом тепла». Он объяснял наличие таких пятен существующей на Белом море циркуляцией поверхностных вод.

Экспедиция подтвердила существование в Горле Белого моря и в онежских проливах (между материковым берегом и Соловецкими островами у входа в Онежскую губу) полной однородности вод по вертикали как по температуре, так и по солености. Эта однородность создается во все времена года сильными приливо-отливными явлениями, перемешивающими воды от поверхности до дна.

Было выявлено, что воды Белого моря вплоть до придонных слоев хорошо насыщены кислородом. Это происходит из-за вертикального перемешивания в результате работы постоянных, приливо-отливных и сезонных течений, создаваемых в зимнее время за счет охлаждения поверхностных слоев моря, осолонения их при ледообразовании, а также общей циркуляции вод моря.

Экспедиция выявила (а в дальнейшем другие экспедиции это подтвердили), что многие представители фауны, типичные для соседних районов Баренцева моря, отсутствуют в Белом море. К. М. Дерюгин объяснял это особенностями океанологического режима Горла Белого моря, воды которой за счет большой скорости приливо-отливных течений всегда хорошо перемешены и однородны по температуре: летом она поднимается до +8– 10 °C, а зимой опускается до -1,8 °C. Такие резкие колебания температуры, а также перемещающиеся крупнозернистые грунты неблагоприятны для некоторых донных организмов и препятствуют их обмену между Баренцевым и Белым морями.

Таким образом, Белое море имеет очень своеобразный режим. Особенно выделяются своим океанологическим режимом Горло и Воронка Белого моря. Там господствуют туманы, характерны сильные приливо-отливные явления (колебания уровня и течения), часта штормовая погода, даже в летнее время, а зимой появляются льды, дрейфующие под воздействием ветров и течений. К тому же там многочисленны мели. Так что эти районы издавна имели дурную славу «кладбища кораблей». А ведь именно здесь проходили важные морские пути. Кроме того, они являлись районами промысла гренландского тюленя.

В связи с этим в 20—30-е гг. XX в., когда Архангельск стал одним из основных портов для экспорта древесины в страны Западной Европы (экспорт древесины был важным источником получения валюты, которая использовалась для покупки промышленного оборудования за рубежом), особое внимание было обращено на гидрографическое изучение Воронки и Горла Белого моря и установку на их побережьях множества навигационных знаков.

В 1925–1926 гг. Северная гидрографическая экспедиция произвела специальную инструментальную съемку приливо-отливных течений, в результате которой был составлен «Атлас приливо-отливных течений восточной части Белого моря».

Приливо-отливные течения создают особые приливные движения льдов – сжатия и разрежения. Основываясь на «Атласе приливо-отливных течений» и использовав наблюдения ледовых капитанов, а также свои личные наблюдения, Артур Карлович Бурке составил в 1932 г. «Атлас карт состояния льдов, сжатий и разрежений в северной части и Горле Белого моря и в районах острова Моржовец». Так работы экспедиций Н. Н. Матусевича и К. М. Дерюгина заложили прочную основу для дальнейшего изучения Белого моря – одного из своеобразнейших морей Мирового океана.

В дальнейшем ученые хорошо изучили водообмен между Белым и Баренцевым морями. Пресные воды, поступающие из рек в Белое море, повышают в нем уровень воды. Избыток воды стекает через Горло Белого моря в Баренцево море, чему способствует преобладание зимой юго-западных ветров. Вследствие разности плотности вод этих морей возникает течение из Баренцева моря. Происходит обмен водами между морями. Вместе с тем, котловина Белого моря отделена от Баренцева моря подводным порогом, расположенным на выходе из Горла Белого моря и с наибольшими глубинами над ним – 40 м. Этот порог является препятствием для обмена глубинными водами. Создаются условия для обособления и застоя глубинных вод Белого моря. Но этому препятствуют малые глубины беломорской котловины, а также интенсивная вертикальная циркуляция вод в ней.

Ученые установили, что в Белом море хорошо выражены приливы. Приливная волна из Баренцева моря движется в северную часть Белого моря и распространяется вдоль оси Воронки Белого моря до вершины Мезенской губы. Проходя поперек входа в Горло Белого моря, эта волна в свою очередь вызывает волны, следующие через Горло в Бассейн Белого моря, где они отражаются от Летнего и Карельского берегов. Сложение отраженных от берегов и набегающих волн создает стоячую волну. Такая система стоячих колебаний и служит приливной волной Горла и Бассейна Белого моря. Наибольшая величина прилива наблюдается в Мезенской губе (3–3,5 м), значительны приливы у Канинского берега Воронки Белого моря, у острова Сосновец (3 м), в Кандалакшском заливе. Приливная волна, входя в реку, распространяется по ней на значительные расстояния. На Северной Двине прилив заметен в 120 км от устья. При этом наблюдается любопытное явление: при подъеме воды уровень реки внезапно перестает повышаться и даже несколько понижается, а затем снова увеличивается. Это явление называется «маниха» и объясняется сложением различных приливных волн.

В широком и открытом устье Мезени приливная волна задерживает течение реки и образует высокую волну, которая движется вверх по реке наподобие водяной стены, иногда в несколько метров высотой. В Поморье это явление называют «накатом».

Важной чертой ледового режима Белого моря является постоянный вынос льдов в Баренцево море. Льды Белого моря на 90% состоят из плавучих. Само море покрывается не сплошными льдами, а постоянно дрейфующими, местами сгущенными, а местами разреженными под влиянием ветров и течений. Плавучие льды обычно имеют толщину 35–40 см, а в суровые зимы достигают толщины 135–150 см. Ширина припая в Белом море обычно не превышает 1 км. В конце марта льды исчезают в Воронке Белого моря, а к концу мая от них очищается и все море.

Как был создан Плавморнин

Поистине прорыв в исследовании Баренцева моря совершил знаменитый Плавморнин. 10 марта 1921 г. в Кремле председатель Совета Народных Комиссаров Владимир Ильич Ульянов (Ленин) подписал декрет об образовании нового необычного научного института. Текст декрета гласил:

«1. В целях всестороннего и планомерного исследования северных морей, их островов, побережий, имеющих в настоящее время государственно-важное значение, учредить при Народном Комиссариате Просвещения Плавучий Морской научный Институт с отделениями: биологическим, гидрологическим, метеорологическим и геологическо-минералогическим… <…>

4. Районом деятельности Института определить Северный Ледовитый океан с его морями и устьями рек, островами и прилегающими к нему побережьями РСФСР, Европы и Азии.

5. Поручить соответствующим учреждениям снабжение Института углем, жидким топливом, оборудованием и продовольствием наравне с учреждениями первостепенной государственной важности.

6. Установление норм снабжения продовольствием ученого состава Института возложить на Комиссию по снабжению рабочих при Народном Комиссариате Продовольствия».

Время было суровое, голодное. Россия была разорена многолетними Первой мировой и Гражданской войнами. Поэтому так отчетливо прозвучало в строках декрета стремление правительства обеспечить деятельность нового научного учреждения поставками, и в первую очередь – продовольствия и топлива.

Организовал и возглавил новый институт, который сокращенно назвали Плавморнин, гидробиолог Иван Илларионович Месяцев (впоследствии доктор биологических наук, профессор Московского университета и декан физико-математического факультета).

В первый год существования институт организовал экспедицию на ледокольном пароходе «Малыгин» для комплексного изучения Баренцева и Карского морей. Руководству Плавморнина с большим трудом удалось получить для экспедиции минимальные запасы продовольствия и снаряжения.

Один из первых сотрудников Плавморнина, видный отечественный океанолог Всеволод Аполлинарьевич Васнецов вспоминал позднее о крайне скудном научном снаряжении экспедиции. Так, для гидрологических наблюдений имелось всего 6 батометров – приборов для взятия проб морской воды (и все разных систем), которые можно было навешивать только на конец троса. Значит, «серийно» опускать батометры было нельзя и для забора пробы воды с каждого горизонта приходилось опускать, а затем поднимать батометр, что затрудняло работы и увеличивало время наблюдений на каждой станции. Экспедиция имела единственную трубку для взятия образцов грунта и единственный опрокидывающийся термометр для измерения температуры воды на глубине.

А главное, деятельность научной экспедиции института была ограничена необходимостью участия «Малыгина» в обеспечении проводки судов, вывозивших из устьев Оби и Енисея доставленные туда запасы сибирского хлеба. Стало ясно, что институту необходимо иметь собственное экспедиционное судно. Но где его было взять?