Загадка морей
Полный новых впечатлений и идей, приехал Макаров в середине 1881 года в Петербург. Необходимо было покончить с делами и отчетами Ахал-Текинской экспедиции, а затем приступить к разработке проекта миноносца. Но Макарова отрывают от намеченной им работы и посылают снова на Черное море — в столицу Турецкой империи Константинополь командиром стационера «Тамань»{49}, находившегося в распоряжении русского посольства. Это полудипломатическое назначение Макаров получил не случайно. В незадолго до этого закончившейся войне «Константин» и его команда были грозой для турецкого флота. Поэтому назначение Макарова рассматривалось в Константинополе как еще одно подтверждение курса «твердой политики» по отношению к Турции со стороны царской дипломатии. Должность командира стационера не требовала особого напряжения и считалась в те времена скорее почетной. У Макарова появилась, таким образом, возможность отдохнуть от вечно напряженной обстановки, обычной на военном корабле.
Но бездеятельности Макаров не любил, и желания отдыхать, ничего не делая, у него никогда не было. Лучшим отдыхом для него было чередование одного занятия с другим. Стремление вносить во все, с чем он сталкивался в жизни, как в малое, так и в большое, точность и ясность, привычка не проходить равнодушно мимо любопытных, неразгаданных «явлений — таковы были характерные черты Макарова. И вскоре здесь, в Константинополе, он нашел себе занятие по душе.
Пребывание в Босфоре явилось крупным событием в жизни Макарова как ученого. Здесь он стал гидрологом, занявшись научно-исследовательской работой по изучению течений в проливе, и вскоре представил вполне точную и весьма поучительную картину того, что происходит в Босфоре, во всех его слоях.
В глубокой древности существовало поверье, что в Босфорском проливе, соединяющем Черное море с Мраморным, существует двойственное течение: на поверхности вода идет из Черного моря в Мраморное, на глубине же — в противоположном направлении. Что дало повод сделать подобное предположение — неизвестно, но одно несомненно, что поверье это возникло много столетий тому назад. Еще итальянский ученый Луиджи-Фернандо Марсильи (1658–1730) в последней четверти XVII века, будучи в Константинополе, заинтересовался этим странным явлением и стал расспрашивать местных рыбаков. Они подтвердили, что в проливе действительно существуют взаимно противоположные течения, но доказать этого не могли. Удостовериться в существований верхнего течения было, разумеется, нетрудно, но как узнать, что течение существует и на глубине? Вот вопрос, оставшийся неразрешенным как для Марсильи, так и для многих других ученых.
Как-то в разговоре с советником русского посольства в Константинополе Макаров узнал о загадочных течениях и, заинтересовавшись этим явлением, взялся за разрешение нерешенной Марсильи задачи.
Он расспросил местных жителей, а затем и командиров иностранных стационеров, стоявших рядом с «Таманью» на Константинопольском рейде. Местные жители заявили, что ничего не знают, а командиры судов считали рассказы о нижнем течении Босфора легендами и сказками.
Раздобыв сочинение Марсильи, написанное на латинском языке и изданное в 1681 году в Риме, Макаров стал изучать его. Он был поражен основательностью, с которой Марсильи, не будучи в состоянии проверить на опыте существование подводного течения, наметил, однако, правильные пути изучения самого явления. Разбирая положения Марсильи, Макаров пишет: «...какой светлый взгляд на причины течений имел Марсильи, писавший двести лет назад, когда только что был изобретен барометр, когда ни метеорология, ни океанография не были науками, и когда не имели никакого понятия о глубине морей, считавшихся едва ли не бездонными».
Характерная черта Макарова — никогда не умалять заслуг своих предшественников — сказалась и в правильной оценке заслуг Марсильи.
Затем Макаров перечитал книги других авторов, также интересовавшихся босфорским течением. Капитан английского флота Спратт, произведший основательную съемку Босфора и давший ряд его карт, утверждал, что теория нижнего течения ошибочна, что такого течения не существует.
Мнение Спратта утвердилось в науке, и «подводным» течением в Босфоре перестали интересоваться. Но первые же сделанные Макаровым изыскания убедили его, что Спратт неправ. «Очевидность нижнего течения была поразительная, — писал Макаров, — ввиду того, что существование его многими не признается, мне казалось чрезвычайно интересным сделать такие наблюдения, опубликование которых могло бы положить конец сомнениям в действительности нижнего течения в Босфоре».
Макаров решил выяснить этот вопрос во что бы то ни стало. Если, рассуждал он, удастся экспериментально доказать, что нижнее течение действительно существует, останется только разобраться в его причинах. Но как это сделать, как произвести эксперимент под водой? Способ, придуманный Макаровым, был столь же остроумен, сколь и прост. Макаров вышел на четырехвесельной шлюпке на середину фарватера и опустил на глубину пятиведерный бочонок, наполненный водой, с привязанным к нему балластом. Расчеты Макарова оправдались. Опущенный на глубину бочонок стал буксировать шлюпку против довольно сильного поверхностного течения.
Наличие подводного течения в Босфоре было, таким образом, установлено экспериментально.
«Когда я убедился, что нижнее течение существует, — писал Макаров, — захотелось определить точно границу между ним и верхним течением. Когда сделалось очевидным, что граница эта идет по длине Босфора не горизонтально, а с некоторым наклонением к Черному морю, захотелось выяснить этот наклон, наконец, захотелось выяснить подмеченные колебания границы между течениями в зависимости от времени года и дня, от направления ветра и проч. Было интересно определить относительную скорость течения на разных глубинах и распределение воды по удельному весу».
Не удовлетворившись первым успехом, Макаров подробнейшим образом не только разработал теорию обмена вод между двумя морями, то есть дал исчерпывающее объяснение сложному явлению, но и выяснил, как и в каких приблизительно размерах происходит обмен вод между этими морями, исследовал удельный вес и температуру воды в разных слоях верхнего и нижнего течения и, наконец, определил с большой точностью границу между течениями и наклон этой границы вдоль пролива.
Макаров провел это исследование по собственной инициативе, не имея даже опытных помощников. Необходимых приборов у него также не было, и часть приборов он приобрел на свои деньги, а часть изготовил сам в мастерской на пароходе. Для определения скорости течения на глубине он изобрел простой, но достаточно точный прибор, названный им флюктометром{50}. Все приборы тщательно исследовались и проверялись.
Самым серьезным препятствием в работе Макарова было то, что, по турецким портовым правилам, стоянка судов на фарватере не разрешалась. Макарову же как раз на фарватере и необходимо было производить наблюдения. Чтобы не вызывать подозрения турок, проявлявших особую бдительность в отношении русских кораблей, Макаров производил промеры и наблюдения на разных глубинах или в сумерки или пользуясь прогулками и поездками русского посланника по рейду. Такая работа урывками представляла много неудобств, и Макаров старался использовать малейшую возможность, чтобы работать на самом фарватере. Однажды английский пароход, придя на рейд и не найдя свободной бочки, около которой становятся корабли, отдал якорь у той самой бочки, у которой стоял русский стационер «Тамань». Как командир военного корабля, Макаров мог, конечно, не допустить этого. Но он решил схитрить. Приказав немедленно развести пары, он отошел от англичанина и стал на самой середине фарватера. Турки всполошились, но Макаров заявил, что нет таких правил, чтобы у одной бочки становились два корабля, и поэтому он вынужден был сойти с места. Пока шли переговоры и для «Тамани» подыскивали другой мертвый якорь, прошло пять дней. За это время Макаров произвел, стоя на фарватере, много серийных наблюдений над течениями, температурой и соленостью воды на разных глубинах.
Результатом босфорских исследований Макарова явилась его работа «Об обмене вод Черного и Средиземного морей». Напечатанное в «Записках Академии наук», это исследование было в 1885 году удостоено премии, присуждавшейся Академией наук. Общие выводы всех своих наблюдений Макаров резюмировал в двенадцати положениях, наиболее существенными из которых являются следующие:
1) в Босфоре существуют два течения: верхнее — из Черного моря в Мраморное и нижнее — из Мраморного моря в Черное;
2) нижнее течение происходит от разности удельных весов вод Черного и Мраморного морей. Тяжелая вода Мраморного моря производит на нижние слои большее давление, чем легкая вода Черного моря на тех же глубинах, и это побуждает воду стремиться из области большого давления в область малого;
3) разность удельных весов происходит оттого, что реки и дожди дают Черному морю больше пресной воды, чем испарения из него уносят;
5) верхнее течение происходит от разности уровней двух морей;
12) разность уровней Черного и Мраморного морей должна быть около 1 фута 5 дюймов.
Труд Макарова, в полном смысле классический, остается и до сих пор самым полным решением вопроса о течениях на Босфоре. Академик Ю. М. Шокальский считал работу Макарова замечательной не только по своей новизне, но и потому, что автор исследовал все источники ошибок собственных наблюдений и сделал ясные и неоспоримые выводы. Эта работа сразу выдвинула Степана Осиповича Макарова на видное место среди современных ему океанологов.
По возвращении в Россию Макаров прочел ряд публичных лекций о своих исследованиях в Босфоре.
Макаров был прекрасный популяризатор, он умел будить мысль и заинтересовывать слушателей. Прочитанная им 25 февраля 1886 года в Кронштадтском морском собрании лекция на тему «О двойственных течениях в проливах» собрала полный зал. Его лекции представляли собой пропаганду научных знаний. Он умел увлечь слушателей рассказом о неразрешенных еще заманчивых тайнах в науке о море. Не только отдельные океаны, говорил Макаров, но и известные моря остаются еще почти совершенно неисследованными. Ничего неизвестно, например, о распределении температур и удельного веса воды в Каспийском море и даже в Финском заливе. Обращаясь к прошлому, Макаров отмечал, что когда-то все обстояло иначе: лучшие силы флота занимались разработкой вопросов гидрологии и астрономии. И Макаров вспоминал имена таких русских моряков-исследователей, как Крузенштерн, Коцебу, Беллинсгаузен, Лазарев, Анжу, Врангель и другие. Теперь же все силы моряков уходят на изучение артиллерии, минного дела, электротехники, механики и прочего. Столь близкое для моряка море забыто. Нужно пробудить интерес к изучению моря, нужно рекомендовать моряку гидрологию с ее неизученными еще областями.
Таким призывом заканчивались обычно лекции Макарова, посвященные изучению моря.
Летом 1882 года Макаров был назначен флаг-офицером начальника отряда шхерных кораблей Балтийского моря контр-адмирала Шмидта. Работы у Макарова оказалось много. Он устанавливает систему створов и знаков для обозначения шхерных фарватеров и принимает деятельное участие в перевозке на военных судах крупных соединений войск всех родов оружия из окрестностей Петербурга в различные районы финского побережья. Еще будучи командиром «Константина», Макаров осуществлял транспортировку войск и поэтому со своим последним заданием справился весьма успешно.
К этому же времени относится важная работа С. О. Макарова по составлению плана реорганизации Кронштадтского порта на случай мобилизации всех военно-морских сил и изобретение им способа быстрого разведения паров, который тогда же был введен на флоте.
Зимой 1882/83 года Макаров был занят обработкой добытого на Босфоре гидрологического материала. Одновременно он разрабатывал проект организации пароходства по рекам Аму-Дарье, Сыр-Дарье и Аральскому морю, вел переписку с различными судостроительными фирмами, замышлял проектирование мелкосидящего парохода для среднеазиатских рек, собирал сведения о размерах и возможностях местной торговли. Не забывал он также и нефтяное дело, заинтересовавшее его во время Ахал-Текинского похода.
В этот период дарование Макарова развертывается во всю ширь. Он работает необычайно много и продуктивно. Только закончив одно дело, он немедленно принимается за другое. Его изобретательный ум рождает все новые и новые замыслы и проекты.
Макаров был замечательным изобретателем, и это хорошо знали на флоте. В феврале 1886 года морской министр И. А. Шестаков предложил Степану Осиповичу представить записку с перечнем и кратким объяснением главнейших сделанных им изобретений и предложений. Эта записка подводит итог всему тому, что было сделано Макаровым с начала его службы на флоте до 1886 года для усовершенствования боевого отечественного флота, в различных отраслях военно-морского дела. Одновременно записка дает возможность ярко представить себе, в каких условиях приходилось жить и работать этому замечательному человеку, в большинстве случаев не встречавшему поддержки. Казалось, что все, что делал Макаров, не интересовало равнодушное морское министерство, которое вспоминало о Макарове, точнее, о плодах его изобретательской деятельности только в тех случаях, когда жизнь хватала за горло, когда не знали, как выйти из затруднительного положения собственными силами. В таких случаях обращались к Макарову, просили помощи.
В представленной Шестакову записке Макаров перечисляет изобретения, сделанные им в области непотопляемости судов. Сюда относятся: его знаменитый пластырь, магистральная труба, общая труба, горловины, непроницаемые двери и таранный пластырь. В области минного дела он упоминает о минном плотике, впусковых трубах, о постановке сфероконических мин, автоматическом регуляторе углубления, о минных и буксирных шестах, о крылатой мине и минном таране. В кораблестроении выделяются следующие его работы: заострение на кораблях штевней, введение заднего руля у миноносок, постройка по чертежам Макарова катеров «Удачный» и «Меч», приспособление для подъема на палубу катеров с машинами и котлами и, наконец, разработанные им быстро устанавливающиеся шлюпбалки на торговых пароходах. Для производства гидрографических работ Макаров изобрел аппарат для наблюдений над течениями на глубинах, названный им флютометром, и предложил эволюционную картушку с исправленными румбами. По части артиллерии им изысканы средства для стрельбы на волнении и изобретена мортирная платформа на пружинах. В области пароходной механики Макаров первым ввел на паровых катерах нефтяное отопление и установил на них же небольшие опреснители, предназначенные служить одновременно и судовыми камбузами. Особенно много изобретений было сделано Макаровым во время кругосветного плавания на «Витязе». Сюда относятся водоохладители, эжекторы для усиления циркуляции воды с возможно меньшим расходом пара, боевые угольные ямы, значительно упрощавшие подачу угля во время боя.
Помимо перечисленного, Макаров разработал приспособление для «экономической поддержки пара на судах». Дальнейшая работа в этой области привела Макарова к изобретению приспособления для тройного расширения пара, что дало возможность сэкономить на «Витязе» при малом ходе в 7 узлов до 30% топлива. Наконец, Макаров выступил с проектом приспособления некоторых частей котлов на военных кораблях для работы на жидком топливе.
Таков изобретательский стаж тридцативосьмилетнего Макарова, принесшего огромную пользу флоту и отечеству.
Большая часть изобретений Макарова разрабатывалась им между делом, по своей инициативе, и министерство, разумеется, никакой материальной помощи ему не оказывало. А между тем Макарову нужно было платить чертежникам, переписчикам, покупать книги, справочники, тратить время и деньги на разъезды для собирания разных материалов и справок, «Как только начнешь энергично работать, — замечает Макаров, — деньги начинают уходить с ужасающей быстротой». Пока Степан Осипович был холост, ему хватало собственного жалованья и гонорара, получаемого за литературные труды, для покрытия всех расходов, связанных с изобретательской работой, и он никогда не ставил вопроса о том, чтобы его труды в области изобретательства были вознаграждены. И только когда в связи с женитьбой его материальное положение ухудшилось, он решил обратиться к Шестакову с просьбой возместить хотя бы часть расходов, которые привели его к долгам. «Тот факт, — писал Макаров, — что с 1870 года, когда я впервые решился предложить пластырь, и до сих пор я ни разу не возбуждал вопроса о сделанных мною работах, достаточно свидетельствует о том, что я умею не говорить о себе и терпеть до последней крайности».
Лишь «последняя крайность» заставила Макарова напомнить о себе.
На записке имеется маловразумительная резолюция помощника начальника Главного морского штаба контр-адмирала И. П. Тыртова: «Предполагалось на производство в контр-адмиралы. Вознаградить назначением аренды в 1500 руб. 8 марта 1887 г.»{51}. Предполагалось, следовательно, учесть заслуги Макарова при производстве его в следующий чин, т. е. ускорить производство в контр-адмиралы.