Непрерывное кольцо Восточного течения в больших южных широтах всех трех океанов и течения в антарктических водах. При описании систем течений южных половин каждого океана было указано на существование в них Поперечных течений, замыкающих с южной стороны круговороты в каждом океане. Достаточно одного взгляда на обзорную карту течений, чтобы заметить непрерывную связь между этими Поперечными течениями трех отдельных океанов. При их описании было указано, что к ним с южной стороны постоянно примыкают струи воды антарктического происхождения, увеличивая их охлаждение, и без того происходящее во время движения их вод в довольно больших южных широтах, где господствуют очень постоянные свежие западные ветры. Поперечное течение Атлантического океана, подойдя к южной оконечности Африки, как было указано выше, разделяется на две ветви, северная образует Бенгельское течение, а другая обходит банку Агульяс с юга и далее образует в Индийском океане Поперечное течение этого океана; подойдя к Австралии, оно в свою очередь разделяется, частью образуя Западно-Австралийское течение, а частью продолжает идти на восток к югу от Австралии и островов Тасмания и Новая Зеландия. В Тихом океане Поперечное течение у Южной Америки также разделяется, и часть его обходит мыс Горн с юга. Таким образом, Поперечные течения всех трех океанов образуют сплошное кольцо течений, охватывающее весь земной шар в полосе между 40 и 55° ю. ш. (у мыса Горн и до 60° ю. ш.). С северной стороны к этому непрерывному круговому течению примыкают струи более теплых вод, почему вдоль северной окраины течения и наблюдаются резкие колебания температуры воды. С юга же в то же течение вливаются мощные потоки холодных антарктических вод, несущие громадные ледяные горы, обломки беспредельных антарктических ледников. Существование подобной системы течений в антарктических водах подтверждается также и дрейфом судов, затертых льдами в больших широтах, и дрейфом бутылок, показанных на прилагаемой карте южного приполярного пространства. На ней нанесены дрейфы четырех судов антарктических экспедиций, которые были затерты льдами и вместе с ними вынесены далеко на север в открытый океан, доказывая этим самым существование подобного движения вод к северу в приповерхностных слоях. При этом такое северное течение одинаково замечается как в южном Тихом океане (около 160—180° меридиональный дрейф Aurora), так и в южном Атлантическом океане (около 40—60° меридиональный дрейф Deutschland и Endurance), т. е. почти на диаметрально противоположных сторонах Антарктиды. Belgica была сперва унесена льдами к западу, а потом к северу; две французские экспедиции Шарко (в 1903—1906 и 1908—1910 гг.) также наблюдали в южном Тихом океане ближе к полярному материку северное течение, а дальше от него NE течение. В южном Индийском океане экспедиции Challenger и Gauss также нашли в 60-х широтах существование течения, идущего к NE. Возникновение антарктических течений, весьма вероятно, обусловлено таянием льдов. На той же карте показаны и дрейфы бутылок, из коих некоторые отличаются громадным протяжением. Так, бутылка № 2, брошенная около берега Патагонии 16 декабря 1900 г., была найдена на западном берегу северного острова Новой Зеландии 9 июня 1904 г. т. е. спустя 1271 день. Ее приблизительный путь составляет около 10 700 морских миль (кругло 20 000 км), откуда средняя скорость получается около 8,5 морских миль (16 км). Бутылки № 3, 4, 6, 7 от мыса Горн и Патагонии были принесены к берегам южной Австралии. Бутылка № 9, брошенная в тех же широтах в Атлантическом океане около меридиана 38°, найдена на северном берегу Бассова пролива, а бутылка № 1—на юго-западном берегу Австралии. Бутылки, брошенные в полосе между 40 и 50° ю. ш. в Индийском океане (21, 17, 45), найдены или на Новой Зеландии или на о. Чатам (45). Бутылки, брошенные в Тихом океане (25 и 38), найдены на берегах Чили, а бутылка 43 обогнула м. Горн и найдена на Фолклендских островах. Были случаи нахождения предметов и в открытом море; так, бочонок с ворванью с китобоя Ely в 1859 г., с островов Хёрд, к югу от островов Кергелен, через два года был выловлен в море к востоку от этих островов другим китобоем, причем за 510 дней плавания бочонок прошел путь около 4400 морских миль (кругло 8100 км) со среднею скоростью 8,5 морских миль. Скорость течения, получаемая из данных о плаваниях бутылок, всегда несколько меньше, нежели из непосредственных судовых определений, но это и должно быть, так как остается неизвестным, сколько времени эти предметы пролежали на берегу, пока их нашли. Да и в открытом море противное волнение и ветер, возбудившие хотя и временное, но противное течение, что бывает нередко в океане, должны задерживать плавание предметов, и следовательно, выведенные таким образом скорости течения будут получаться меньше средних скоростей, выводимых из судовых определений. Последние дают 12—18 морских миль для разных частей этого громаднейшего кольца течений Мирового океана. Глубоководные течения во всех трех океанах и вертикальный круговорот воды в каждом из них. Картина поверхностных течений океанов есть только часть движений океанических вод, захватывающих более или менее только верхние слои. Несомненно, что существование течений в верхних слоях океанов должно служить одной из причин возникновения движений и на их глубинах. При рассмотрении течений отдельных океанов были уже отмечены случаи существования течений на значительных глубинах. Для суждения об этих глубоководных движениях вод в океанах пока еще не имеется прямых наблюдений, и приходится основываться на косвенных указаниях, главным образом на распределении на глубинах температуры, солености, плотности и газов. Наибольшее количество данных имеется как и в других отношениях, для Атлантического океана. Выше, в главах о солености и о температурах, были помещены продольные меридиональные разрезы, показывающие распределение этих элементов, а также и плотности на глубинах в разных широтах. При описании этих разрезов были сделаны указания на существование круговорота в вертикальном направлении в Атлантическом океане. Действительно на разрезах, показывающих распределение солености и особенно плотности и температуры, видно, что около экватора эти системы линий поднимаются к поверхности, а в широтах 20—40° опускаются, указывая тем самым на существование восходящего движения вод в экваториальной области и нисходящего в умеренных поясах. Наблюдения над распределением газов на глубинах вполне подтверждают существование подобных вертикальных движений. Недостаток кислорода на глубинах 200— 800 м в тропических широтах и избыток его на тех же глубинах в 40— 50° ш. показывает, что в тропиках поднимаются воды, долго не бывшие в соприкосновении с воздухом и потому обедневшие кислородом, израсходовавшимся на окисление и поддержание жизни на глубинах. Была приведена схема вертикального круговорота вод в Атлантическом океане согласно современным воззрениям на этот вопрос, здесь же помещена еще другая подобная схема для Атлантического океана; она рисует совместно схему поверхностного круговорота течений и вертикального обмена вод. На этой схеме видно соотношение, существующее между этими двумя движениями вод в океане. Если рассмотреть разрезы, показывающие распределение температуры на глубинах вдоль меридиана в Индийском океане и в Тихом океане, той там вертикальное распределение температуры будет такое же, как и в Атлантическом; в тропическом поясе этих океанов наблюдается тоже сближение изотермобат в Тихом океане около 10° с. ш., где находится наиболее теплая область, и выгиб их вниз в широтах 20—40°. В главе о солености не были приведены разрезы для солености и плотности в Индийском и Тихом океанах, так как для общего представления о распределении этих элементов достаточно было примера Атлантического океана. Однако, если бы рассмотреть здесь данные таких разрезов также и для Индийского и Тихого океанов, то выводы получились бы те же самые, как и на основании рассмотрения только одних разрезов для температуры. Таким образом, и в этих океанах, основываясь на распределении в них температур на глубинах, надо ожидать существования таких же вертикальных движений, как и в Атлантическом, т. е. поднятия более холодной воды с глубин в поясах наибольшего нагревания на поверхности и опускания теплых и соленых вод на северных и южных окраинах умеренных поясов. Необходимо здесь отметить, что все указанные выше движения частиц волы, конечно, не происходят по прямой линии и даже не по плоским кривым. Во-первых, частица, сделавшись плотнее или легче, опускается или поднимается не вертикально, а вдоль соответствующей поверхности равных ее плотностей; а во-вторых, частица, находившаяся в плоскости какого-либо меридиана, под влиянием вращения земли совершает свой путь по спиралеобразной кривой, уклоняясь все время в южном полушарии влево, а в северном вправо, безразлично, двигается ли она по горизонтальному или по вертикальному направлению. Все это, конечно, весьма усложняет общую картину вертикального круговорота вод в океанах, и при рассматривании схемы это обстоятельство надо принимать в соображение. Указанные выше разрезы для всех трех океанов показывают распределение температур на глубинах только между 50° ю. и 60° с. ш.; на приложенной же здесь схеме изображено в упрощенном виде распределение температуры на глубинах в более значительных южных широ тах, начиная от материкового склона Антарктического материка. На этой схеме видно, что по мере, перехода в большие южные широты изотермобаты получают двойной изгиб; в приповерхностных слоях (0—200 м) вершины изгибов направлены к северу, а в слоях, лежащих ниже, они направлены к югу. По мере увеличения глубины и удаления от Антарктического материка изотермобаты становятся более пологими, приближаясь к тому почти горизонтальному положению, какое они занимают везде в океанах на глубинах в 3000—4000 м между границами умеренных поясов. Тут же стрелками показаны предполагаемые направления течений холодных вод (пунктирные стрелки) и теплых (сплошные стрелки). Теплые и более соленые, а потому и более плотные воды, приносимые поверхностными течениями из тропических и умеренных широт (ветвями Бразильского, Игольного, Восточно-Австралийского течений), встречаясь с холодными и более легкими антарктическими потоками, несущими льды, опускаются и двигаются далее к югу уже под ними. Таким путем тяжелые теплые воды из умеренных поясов постепенно достигают окраин Антарктического материка и той полосы льдов, которая окаймляет его. В антарктической области океанов эти теплые воды, касаясь нижней окраины плавающих льдов, а также и ледников, спускающихся с южных земель, обуславливают таяние льдов. При этом происходит охлаждение воды, часть ее достигает температур ниже нуля и опускается на большие глубины, давая там начало придонному слою воды с температурой ниже нуля и от 0 до +1°, который окаймляет весь Антарктический материк. Главное место в океане, где поверхностные слои, охладившись, особенно зимою, до температур около +1, +2° и насытившись при этой температуре кислородом, начинают опускаться на глубину, лежит в южном полушарии; это есть полоса, прилегающая к полярной окраине кольца Восточного течения южных широт, т. с. приблизительно около 50—55° ю. ш. Эти широты в то же время приблизительно служат и границей распространения плавучих льдов. Таким путем создаются в южный частях всех трех океанов благоприятные условия для образования мощного слоя воды низкой температуры (от 0" до +3°), который от дна до глубин в 2000—1500 м от поверхности медленно распространяется с юга на север в южных частях океанов, Чем далее на юг успевают проникнуть воды, идущие в верхних слоях от тропиков, тем более они охладятся и потому при опускании смогут достигнуть больших глубин. Оттого придонные слои больших глубин в южных частях океанов и обладают температурами ниже 0° и от 0 до + 1°. причем в южном Атлантическом океане, в его американской котловине, такие холодные воды достигают до экватора, а в Индийском океане до 20 и даже 10° ю. ш. (у Австралии). Северные части Атлантического и Тихого океанов и на больших глубинах и в придонном слое в одинаковых широтах на одинаковых глубинах теплее, нежели южные. Такое явление обуславливается, конечно, влиянием рельефа. На севере глубокие части Атлантического и Тихого океанов совершенно отделены от полярных вод подъемами дна в проливе Дэвиса, между Гренландией и Европой), и в Беринговом проливе. На юге же ничего подобного нет, здесь большие глубины, до 4000 м, местами очень близко подходят к самой окраине Антарктического материка в широтах 70—65° ю. Отсюда следует заключение, что главным источником холодной воды на больших глубинах являются антарктические области океанов. Значение влияния рельефа дна на распределение придонных температур еще подтверждается следующими примерами. Восточная, африканская, котловина южного Атлантического океана, отделенная подъемом дна от лежащих рядом к югу больших глубин, заполненных холодной водой до дна, отличается и более высокими придонными температурами -2, +3°. Все моря, отделенные порогами от рядом лежащих глубин, как известно, на своих глубинах обладают всегда более высокими температурами, нежели близлежащие части океанов. Совокупность всех этих данных еще раз подтверждает заключение, что источником, холодных вод на дне и на средних глубинах океанов является Южное Приполярное пространство Мирового океана. Как выше было указано, последние исследования о распространении современных глубоководных антарктических криноид, живущих прикрепленными ко дну, показали, что эти животные, несомненно, распространялись и распространяются с юга на север в Тихом океане. Это наблюдение косвенным путем указывает на медленное движение вод в этих слоях из антарктических широт на север. О скорости этих глубоководных течений уже говорено выше, где было указано, что все попытки вычислений ее приводят к очень незначительным величинам — нескольким сотым миллиметра в секунду. Итак, вся совокупность существующих сведений приводит к выводу, что южное приполярное пространство Мирового океана есть именно та область земного шара, где главным образом он теряет свое тепло лучеиспусканием в небесное пространство. В эти широты океанические течения приносят тепло, запасенное водой, образующей их, в тропическом поясе; эти воды теряют здесь свое тепло лучеиспусканием через атмосферу, становятся тяжелее и, опускаясь в придонные слои, медленно, ползучим движением, распространяются к экватору. На суше не может существовать такого переноса тепла из тропической полосы в полярные области. Воздушные течения далеко не обладают необходимой для того большой теплоемкостью, какой отличается вода. Кроме того, на суше в больших широтах зимой все покрыто снегом, уменьшающим потерю тепла лучеиспусканием в небесное пространство. Полярные моря северного полушария изобилуют льдами, на поверхности коих опять-таки лежит зимой снег. Южные же приполярные части океанов не имеют такого сплошного ледяного покрова, как северные, и они уже в широтах 50—60° сильно охлаждены. Геологическое изучение прошлого земного шара и тех состояний, какие он -прошел в предшествовавшие геологические эпохи, приводит к заключению, что температура во всей толще Мирового океана в те отдаленные времена должна была быть значительно выше. Следовательно, необходим был очень большой промежуток времени, чтобы воды Мирового океана охладились до своего современного состояния. В настоящее время вся толща вод в океанах в тропическом поясе между 20° с. и 20° ю. ш., от дна до поверхности, имеет в среднем температуру всего около 4°, и это несмотря на большие температуры воды на поверхность в этих широтах. Выше был приведен схематический разрез распределения температуры на глубинах в южных частях океанов. Для подтверждения этой схемы, составленной Кргоммелем, здесь приводится действительный меридиональный разрез в южном Атлантическом океане, заимствованный из трудов последней германской антарктической экспедиции на Deutschland в 1911 —1912 гг. Экспедиция своего прямого назначения, исследования Южного материка, не могла выполнить, но по пути к Антарктическому материку и обратно произвела ряд океанографических работ современными способами. Пока опубликованы только предварительные результаты и. между прочим, один океанографический разрез от берега Южного Полярного материка до 37° ю. ш. с указанием вертикального распределения температуры. Этот разрез2 и дан здесь (фиг. 239); он, как видно на приложенной к разрезу карточке, начинается у самой южной известной части берега3 Антарктиды в Атлантическом океане на параллели 77°40' ю. ш. и идет почти по меридиану до о. Южная Георгия, откуда разрез уклоняется к западу до параллели устья р. Ла-Платы. На всем протяжении разрез идет по глубокой части океана, кроме места между о-вами Южными Оркнейскими и Южными Сандвичевыми, где он переходит через подъем дна до 1000 м; но этот подъем дна не идет на восток далее Ю. Шетландских островов, и потому глубокие части океана, лежащие к югу и к северу от этих островов, свободно сообщаются между собой. В том месте, где экспедиция достигла берега Антарктиды, последний (берег Леопольда) принимает почти южное направление, а перпендикулярно ему, на запад, идет окраина ледяного барьера такого же характера, как и ледяной барьер Росса около Земли Виктории. Все пространство океана к югу и юго-западу от 75° ю. ш. оказалось сравнительно .мелким (менее 1000 м и даже менее 700 м), по северной окраине этого мелкого моря существует поднятие дна, достигающее до 400 м; это поднятие дна отделяет мелкое море от глубокого океана, который недалеко к северу у самого берега Земли Котса (73—74° ю. ш.) имеет глубины 2000 м, а немного далее от материка и 4000—5000 м. На разрезе (фиг. 239) все эти особенности подводного рельефа видны. Каждая вертикальная линия есть место станции с рядом наблюдений на разных глубинах; номера станций показаны вверху, а также и на карточке внизу, где видно географическое расположение разреза; цифры на вертикальных линиях суть температуры. В правом верхнем углу на разрезе изотермобаты очень скучены; здесь на поверхности на протяжении 10° широты температура изменяется от 14 до 4°, быстро уменьшаясь к югу. Изотермобата 3° уже отодвинута от остальных, а 2° опускается до 3500 м, указывая этим на громадный объем холодной воды, которая здесь уже проникла с поверхности па столь большие глубины. На ст. 53 (53°35',5 го. ш.) замечается уже двойной изгиб изотермобат и других температур, он продолжает быть заметен до ст. 55, захватывая слой до 1000 м толщиной. Под этим слоем изотермобаты начинают постепенно изгибаться к северу, тем самым указывая, что на больших глубинах охлажденные воды перемещаются с юга на север. На ст. 55 замечается перерыв между изотермобатами 0°,4, потому что место наблюдения лежит над подводным хребтом, соединяющим Оркнейские и Сандвичевы острова; подъем дна и вызвал здесь подъем всех слоев холодной воды, повлияв этим на некоторое охлаждение слоев, лежащих и выше. Пройдя эту преграду, слой теплой воды снова возобновляется на разрезе на глубинах между 700 и 1500 м, доказывая этим, что, если бы разрез проходил к востоку от Сандвичевых островов, т. е. шел бы все время по глубокому морю, то там такого утончения теплого промежуточного слоя не наблюдалось бы. Все это убеждает в том, что теплые, тяжелые воды промежуточного слоя достигают непосредственно до самого Антарктичеокого материка, причем в Атлантическом океане они идут, начиная от 53° ю. ш. до 77° ю. ш. под слоем холодных полярных вод. Последние, как видно на чертеже, от берега материка распространяются тонким слоем (200—250 м) к северу, отличаясь все время очень низкою температурою (—1,0 до 1°,95). Относительно мелкое море, прилегающее к ледяному барьеру у берега Леопольда, как видно «а разрезе, заполнено до дна водой с температурой от —1,27 до 1°,95. Подъем дна на северной окраине этого моря, по-видимому, не допускает эту холодную воду спускаться в большие глубины, лежащие рядом. В глубокой части океана по другую сторону этого поднятия дна скопляются только охладившиеся воды, происходящие из теплого промежуточного слоя. Последний, обладая большей соленостью, нежели холодные поверхностные воды, тяжелее их, но в то же время легче ниже лежащих, более холодных слоев. От соприкосновения с верхней и нижней стороны теплого промежуточного слоя (600—1700 м) с холодными водами, лежащими выше и ниже его, происходит охлаждение этих вод, и они, становясь тяжелее, медленно опускаются в придонное пространство, давая там начало слою большой мощности и плотности с температурами ниже нуля (от 0 до —0°,5). Эта холодная вода, как видно на разрезе, доходит по дну далеко к северу, до 42° ю. ш. Таким образом, рассмотрение гидрологического разреза, основанного на наблюдениях, вполне подтверждает картину распределения температуры на глубинах в больших южных широтах, изображенную схематически на чертеже. Заканчивая вышеприведенным примером очерк поверхностного и глубоководного круговорота вод в океанах, необходимо указать еще на следующее. Все то, что известно нам о круговороте вод в приповерхностных слоях и на больших глубинах, показывает, что скорости движений в этих двух родах океанических круговоротов совершенно различного порядка. Скорости поверхностных течений во много раз больше скоростей движений вод на промежуточных и придонных глубинах в океанах. Очевидно, должно существовать тесное соотношение между количествами вод, доставляемых поверхностными течениями в большие широты океанов, количеством вод, уносимых оттуда поверхностным движением, и количеством вод, медленно двигающихся на глубинах из приполярных и полярных широт к тропическому поясу.