Сара Драй - Воды мира. Как были разгаданы тайны океанов, атмосферы, ледников и климата нашей планеты

Тем не менее растущее количество все новых свидетельств если не открыто противоречило представлению о глубинах океана как о безжизненном и малоподвижном пространстве, то по крайней мере рисовало гораздо более сложную картину. Вопреки теориям о мертвой океанической бездне моряки поднимали из глубин удивительных существ, таких как огромные перистые морские лилии, словно порожденные фантасмагорическим миром «Алисы в Стране чудес», и обрывки первых телеграфных кабелей, проложенных через Атлантику, напоминавшие причудливые ракушечные гирлянды. Все это свидетельствовало о том, что под водой существовал фантастический мир, полный тайн. Подчас ученые получали из глубин загадочные аномальные данные: термометры показывали теплую воду там, где должна была быть холодная область, а салинометры – соленую воду в предположительно пресной зоне, и наоборот. При графическом отображении эти данные нарушали плавные контуры водных масс подобно песчинкам в огромной устричной раковине океана. Конечно, эти аномалии не игнорировались океанографами целиком и полностью. Мелкомасштабные, казавшиеся случайными течения были отражены на карте поверхностных течений Норвежского моря, составленной в 1909 г. выдающимися норвежскими океанографами Бьорном Хелландом-Хансеном и Фритьофом Нансеном [265] B. HellandHansen and F. Nansen, The Norwegian Sea. Its Physical Oceanography Based upon the Norwegian Researches 1900–1904 , Report on Norwegian Fishery and Marine Investigations, vol. 2, part 1 (Bergen: Fiskeridirektoratets, 1909). . Сегодня мы понимаем всю важность этих мелкомасштабных отклонений. Но в те времена такие данные зачастую воспринимались как результат неполадок в приборах или ошибок, допущенных в процессе измерения. А даже если их признавали точными, большого значения им не придавали. Предполагалось, что такие мелкие и, вероятно, недолговечные явления не имеют влияния в глобальном масштабе. То, что они могут играть важную роль в циркуляции океана, представлялось океанографам того времени немыслимым.

Теоретики также имели основания полагать, что турбулентность в малых масштабах едва ли может быть движущей силой океанической циркуляции. С тех пор как Осборн Рейнольдс описал условия, при которых поток воды переходит от плавного течения к хаотичному, турбулентность понималась как явление, посредством которого осуществляется диссипация энергии из системы. С этой точки зрения турбулентность была важна, так как благодаря ей энергия рассеивалась «по нисходящей», от бóльших к меньшим масштабам, пока не распределялась равномерно по всей системе. Именно эту идею Льюис Ричардсон поэтически выразил в стихотворении, напечатанном на обложке его книги 1922 г. о численном прогнозировании погоды. «Большие завихрения порождают средние, – писал Ричардсон, – средние дают рождение малым, а те еще меньшим, и так до конца» [266] Это отсылка к стихотворению математика Огастеса де Моргана о блохах (на крупных блохах живут средние блохи, на них мелкие… и т. д.), которое в свою очередь является переложением строк из сатирической поэмы Джонатана Свифта «О поэзии. Рапсодия». – Прим. науч. ред . [267] L. F. Richardson, Weather Prediction by Numerical Process (Cambridge: Cambridge University Press, 1922), 66. . Возможность того, что между разновеликими явлениями может происходить активное взаимодействие – что турбулентность может «перескакивать» от крупных завихрений к малым, минуя промежуточные средние, или что энергия может перемещаться «по восходящей», от относительно мелких течений к самым мощным, – по разным причинам исключалась и теоретиками гидродинамики, и океанографами-практиками.

Стоммел хорошо знал, насколько ограниченны имеющиеся данные, но на тот момент мало что мог с этим поделать. Поэтому продолжал обдумывать идеи, изложенные им в статье об интенсификации течений в западном направлении. Поначалу он проигнорировал ту роль, которую играют в океанической циркуляции различия в плотности глубоководных слоев. Как и многие другие до него, Стоммел сосредоточился на воздействии ветров. Теперь же, по размышлении, он пришел к выводу, что та же физическая логика, которая объясняла обилие поверхностных, то есть вызванных действием ветра, течений в западной части океанических бассейнов, предполагала и существование под ними течений, движущихся в противоположном направлении. В результате Стоммел сделал нечто удивительное – составил океанографический прогноз: под текущим на север Гольфстримом должно проходить более глубоководное – и пока не открытое – течение, движущееся в южном направлении. Впервые в истории океанографии силы, перемещавшие воду на поверхности океана и в самых глубинных его слоях, – силы, в 1860-х гг. заведшие Карпентера и Кролла в тупик, – были сведены в единую теорию. Стоммел соединил ветер на поверхности океана с различиями в температуре и солености воды на глубине и таким образом выявил механизм океанической циркуляции.