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

Постепенно начали появляться новые модели океана – смелые и экспрессивные, как картины Ротко. Не в пример старым атласам в них океан представал куда более активной стихией. Вода двигалась в нем не только под влиянием плотности, но и под воздействием ветра. Однако, несмотря на новые мазки – новые силы, участвующие в жизни океана, – эти теоретические модели по-прежнему были ограничены воображением своих создателей. А оно питалось данными, которые добывались с помощью механических приборов, сконструированных в прошлом веке, и потому не могло выйти за рамки старой парадигмы. Таким образом, теоретики, по сути, пытались нарисовать новый портрет старого океана – медленного, вязкого и, если говорить научным языком, ламинарного, разделенного на упорядоченные, плавно текущие водные слои.

Работа Стоммела 1948 г. и вдохновленные ею последующие теоретические исследования способствовали утверждению идеи, что океан представляет собой подвижную жидкую среду, процессы в которой теоретически могут быть объяснены физическими законами гидродинамики. Но – и в этом была вся загвоздка – имевшихся физических знаний было недостаточно, чтобы в полной мере описать движение океанических вод. Океан был слишком велик и слишком сложен для существовавших на тот момент уравнений – и вычислительных мощностей. (Во многом он остается слишком большим и сложным даже для современной науки.) Успешное предсказание Стоммелом глубокого пограничного течения было скорее исключением, чем правилом. Новые идеи – то, что Стоммел называл «образами-затравками», из которых вырастает новое понимание океана, – чаще всего генерировались не «закваской» из физических теорий, а новыми наблюдениями. А чтобы получить такие наблюдения, требовалось изобрести новые способы получения данных об океане.

Портреты океана, нарисованные специалистами в первые годы после публикации в 1948 г. работы Стоммела, были похожи на картины пуантилистов, в которых бóльшая часть мазков стерта. Они были одновременно относительно точны и фрагментарны. Но эти портреты возникли не как плод научного воображения, а как результат многочасового кропотливого труда – сначала в мастерских, где технари ломали голову над тем, как соорудить что-то достаточно прочное, что сможет выдержать колоссальное давление на океанских глубинах и разрушительное воздействие воды и соли, но при этом достаточно чувствительное, чтобы обеспечить точные измерения, – а затем на исследовательских судах, где все эти приборы использовались для получения новых данных об океане. Именно из этих новых картин, какими бы несовершенными они ни были поначалу, постепенно рождалось совершенно новое ви́дение океана. В 1950 г., всего через два года после легендарного эксперимента с пастернаком на озере, состоялась первая экспедиция по изучению Гольфстрима с участием нескольких судов. Она ознаменовала собой начало 20-летнего периода исследований, которые в корне изменили наше представление об океане: он стал восприниматься не как медленно текущая патока, а как турбулентная жидкая среда.

Как и экспедиция Уаймана и Вудкока, эта первая экспедиция по исследованию Гольфстрима под названием «Операция "Кабот"» состоялась благодаря усилиям двух человек, личности которых многое говорят о лежавших в ее основе ценностях. Фриц Фуглистер по образованию был художником и занимался росписью стен в проектах, спонсируемых некоммерческой организацией «Вашингтонская программа искусств» на Кейп-Коде, пока не устроился ассистентом в Океанографический институт в Вудс-Хоуле, где занимался составлением карт. Формальных знаний в области океанографии у него было еще меньше, чем у Стоммела (вернее, не было совсем), но это не помешало ему успешно превратить научно-экспедиционное судно со всем его оборудованием в гораздо более эффективный исследовательский аппарат. Вторым человеком был Вэл Уортингтон, еще один технический сотрудник Океанографического института, также не имевший ученой степени [269] Philip Richardson, «WHOI and the Gulf Stream,» 2004; https://www.whoi.edu/75th/book/whoi – richardson.pdf. Больше биографических сведений см.: Jennifer Stone Gaines and Anne D. Halpin, «The Art, Music and Oceanography of Fritz Fuglister,» http://woodsholemuseum.org/oldpages/sprtsl/v25zn1–Fuglister.pdf; «In Memoriam, Valentine Worthington,» http://www.whoi.edu/mr/obit/viewArticle.do?id=851&pid=851 . В 1961 г. эти двое объявили себя членами «Общества субпрофессиональных океанографов», которое объединяло недипломированных океанологов-практиков (третьим и последним членом этого общества стал Стоммел).

На шести судах, используя регистрирующие приборы, способные измерять давление и температуру на гораздо большей глубине, чем когда-либо прежде, Фуглистер и Уортингтон на протяжении 10 дней обследовали Гольфстрим. Они стали первыми, кто одновременно проводил измерения температуры с нескольких судов, и это принесло свои плоды, когда они наткнулись на ярко выраженный меандр к югу от Галифакса. Посвятив последние 10 дней экспедиции наблюдению за этим меандром, они обнаружили, что тот уходит на юг, где в конце концов отрывается от Гольфстрима и образует ринг (кольцо) быстро движущейся холодной воды – вихрь. Впервые исследователи наблюдали такое явление в режиме реального времени [270] F. C. Fuglister and L. V. Worthington, «Some Results of a Multiple Ship Survey of the Gulf Stream,» Tellus 3 (1951): 1–14. .

Оглядываясь сегодня в прошлое, мы видим, что это открытие, сделанное в глубинах океана, стало поворотным моментом в развитии океанографии. Собранные Фуглистером и Уортингтоном данные заставили океанографов полностью отказаться от прежней картины океана. Делать какие-либо выводы на тот момент было преждевременно: единичное наблюдение за еще одним загадочным и эфемерным явлением породило множество новых вопросов. Прежде всего предстояло выяснить, насколько представителен был этот единственный вихрь, связанный с Гольфстримом. Существовали ли подобные вихри только вблизи мощных и быстрых западных пограничных течений, таких как Гольфстрим? Или же они покрывали своими спиральными узорами весь океан? Никто этого не знал.

Чтобы питать процесс отработки идей на основе теории и практических наблюдений, требовалось больше данных. А чтобы собрать эти данные, нужны были более совершенные приборы и расширение масштабов наблюдений. Фуглистер и Уортингтон решили положиться на удачу, а также на батитермограф – прибор, предназначенный для измерения и регистрации распределения температуры по глубине, и на новую систему дальней навигации «Лоран». Хотя им посчастливилось выловить в океанских водах оторвавшийся от Гольфстрима вихрь, казалось почти невозможным с помощью доступных на тот момент приборов исследовать течения на той глубине и в том масштабе, которые требовались, чтобы сформировать ясное понимание явления и начать связывать локализованные наблюдения с общей теорией океанической циркуляции. Другими словами, невозможность полноценно наблюдать океан – получить достаточное количество измерений на достаточно больших глубинах в многочисленных точках, рассредоточенных в пределах соответствующей области, – оставалась главным техническим препятствием к лучшему его пониманию, и преодолеть это препятствие можно было только с помощью новых, усовершенствованных приборов.