Макаров настолько заинтересовался вопросом, что решил выяснить его во что бы то ни стало. Если ему удастся экспериментально доказать, — так рассуждал он, — что нижнее течение действительно существует, — вопрос будет разъяснен раз и навсегда, и тогда только станет возможным доискиваться и разбирать его причины.

Но как это сделать, как произвести эксперимент под водой? Эксперимент, придуманный Макаровым, был столь же остроумен, сколь и прост. И после него тысячи исследователей задавали себе вопрос: почему им не пришла в голову подобная, казалось бы такая простая, мысль. 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 [39].

Наличие подводного течения в Босфоре было таким образом установлено! Предположения Макарова оказались достоверными.

«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».

В этих словах определяются порядок и последовательность проведенных Макаровым исследований. Не успокоившись после первого успеха, Макаров подробнейшим образом разработал не только теорию обмена вод между двумя морями, то есть дал простое объяснение сложному явлению, но выяснил также, как и в каких приблизительно размерах происходит обмен вод между этими морями, исследовал удельный вес и температуру воды в разных слоях верхнего и нижнего течений и, наконец, определил с большой точностью границу между течениями и наклон этой границы вдоль пролива.

Макаров приступил к босфорским исследованиям по собственной инициативе. Он не только не имел никакой инструкции, но даже не был знаком как следует с методами гидрологических исследований, не имел он и знающих помощников. Необходимых приборов у него также не было. Часть приборов ой купил на свои деньги, часть изготовил сам в мастерской на пароходе. Для определения же скорости течения на глубине он изобрел простой и достаточно точный прибор, названный им флюктометром [40]. Все приборы тщательно исследовались и проверялись.

В своей работе Макаров столкнулся с серьезными препятствиями и иного характера. Дело в том, 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 к русским кораблям, 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. Макаров очень ловко воспользовался одним случаем, чтобы работать на самом фарватере. Однажды английский пароход, придя на рейд й не найдя свободной бочки, около которой становятся корабли, отдал якорь у той самой бочки, у которой стоял русский стационар «Тамань». Как командир военного корабля, Макаров мог, конечно, не допустить этого. Но он из хитрости поступил иначе. Он приказал немедленно развести пары, отошел от англичанина и стал на самой середине фарватера. Турки заполошились, но Макаров заявил, что нет таких правил, чтобы у одной бочки становились два парохода, он, следовательно, вынужден был сойти с места. Пока шли переговоры и пререкания и для «Тамани» подыскался 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 больше давления, 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;

6) 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 сумел исследовать все источники ошибок своих наблюдений, сделал ясные и неоспоримые выводы. Эта работа сразу поставила Степана Осиповича на видное место среди современных физико-географов, и океанография приобрела в нем нового и талантливого работника».

По возвращении в Россию Макаров летом 1882 года был назначен флаг-офицером начальника шхерного отряда Балтийского моря, контр-адмирала Шмидта. Работы у Макарова масса. Он устанавливает систему створов и знаков для обозначения шхерных фарватеров и принимает деятельное участие в осуществлении первого в России опыта перевозки на военных судах крупных соединений войск всех родов оружия из окрестностей Петербурга в различные районы финского побережья. Еще будучи командиром «Константина», Макаров занимался такими операциями, а потому выполнил перевозку с полным успехом.

К этому же времени относится его важная работа по составлению плана реорганизации Кронштадтского порта на случай мобилизации всех военно-морских сил и изобретение способа быстрого разведения паров, который и вводится на флоте.

Зимой 1882–1883 гг. Макаров усердно обрабатывал добытый на Босфоре гидрологический материал. Одновременно он разрабатывает проект организации пароходства по рекам Аму-Дарье, Сыр-Дарье и Аральскому морю, ведет переписку с различными судостроительными фирмами, замышляет проектирование мелкосидящего парохода для среднеазиатских рек, собирает сведения о размерах и возможностях местной торговли. Не забывает он также и нефтяное дело, заинтересовавшее его во время Ахал-Текинского похода.

В этот период способности Макарова развертываются во всю ширь. Он работает необычайно много и успешно. Кончив одно дело, он немедленно принимается за другое. Его изобретательный ум рождает все новые и новые замыслы и проекты.

Практическая эскадра Балтийского моря бороздила свинцовые волны Балтики, разыгрывая «бои» с воображаемым противником.

В этой летней учебной кампании 1885 года участвовал капитан первого ранга С. О. Макаров, командовавший броненосным фрегатом «Князь Пожарский» [41]. Боевой командир, организатор и участник лихих минных атак на Черном море, Макаров яснее других понимал значение четких, предельно быстрых, слаженных и инициативных действий экипажа корабля в боевой обстановке. Одним из первых Макаров начал проводить в жизнь тактические принципы, разработанные для броненосного флота адмиралом Г. И. Бутаковым.