Проблеме изучения явлений тумана Макаров уделят большое внимание. Из наблюдения, что сквозь туман, как правило, видны и солнце и звезды, Макаров делает правильный вывод, что толщина туманного слоя незначительна. Он ставит вопрос, как добиться измерения высот светил во время тумана и тем самым определить свое положение в море? Макаров предвидит в будущем появление таких маяков, которые, подобно рентгеновским лучам, пронизывающим ткани человеческого тела, будут проникать сквозь туман любой густоты. Он советует физикам заняться разработкой этого важного вопроса не только для навигации вообще, но и в особенности для военных кораблей, «ибо с введением маяков, пронизывающих мглу, они днем в туман будут иметь те же тактические выгоды, какие они имеют теперь ночью без тумана».
Макаров предвосхищает здесь современные радиопеленгование и радиолокацию.
Примеры, приводимые Макаровым, свидетельствуют о том, насколько важны и необходимы исследования гидрологического режима Тихого океана. «Тот факт, — замечает он, — что о температурах воды одного Тихого океана мне приходится писать толстую книгу, показывает, что предмет этот недостаточно изучен, ибо когда все изучат, тогда результат можно будет дать в очень сжатом виде».
Круг исследований Макарова не ограничивался измерением температуры и удельных весов воды.
Помимо гидрологических и метеорологических наблюдений, Макаров измерял глубины и собирал образцы и воды и грунта. Очень интересны высказанные Макаровым соображения об отклоняющем действии вращения земли на все морские течения.
Подробная обработка наблюдений и вычисление удельных весов, конечно, не могли быть выполнены во время плавания; Макаров занялся этой работой, вернувшись из плавания в Петербург.
В июне 1889 года он поселился на даче в Лесном и с головой ушел в работу. Обширная рабочая комната была заставлена сотнями бутылок с водой, добытой почти из всех океанов и морей земного шара с разных глубин, здесь же лежали образчики грунта, гидрологические инструменты и груды таблиц. На стенах висели диаграммы и карты. Чертежник и вычислитель, нанятые Макаровым, занимались технической стороной дела. Сам Макаров группировал и обобщал наблюдения, вычислял поправки.
Это вычисление поправок оказалось самой сложной и кропотливой работой. Она заняла целый год. Степан Осипович хотел добиться идеальной точности получаемых данных. Однако это было нелегко. Например, добытая батометром [57]вода, при прохождении через более холодные или теплые верхние слои воды, изменяет свою температуру. Вода вторично изменяет температуру, когда ее переливают (как ни стараются сделать это быстро) из батометра в кружку и несут к месту наблюдения. Поправки на эти изменения и должны быть выяснены при окончательном определении истинной температуры воды, взятой с соответствующей глубины.
Для этой цели имелись таблицы.
Но Макаров, принявшись за обработку своих исследований, убедился, что таблицы недостаточно точны. Тогда он решил для точного определения величины поправок произвести опыты. Они и были поставлены в Кронштадтском морском госпитале при содействии доктора Шидловского.
Опыты производились в двух огромных резервуарах, вмещавших примерно по тонне воды каждый. В одном из них вода охлаждалась льдом, в другом — нагревалась паром. Батометр погружали в первый резервуар с холодной водой и, после того как он принимал температуру этой воды, выливали из него воду в кружку и измеряли в ней температуру. Поправку выводили из разности между температурой воды, заключенной в резервуаре, и температурой, полученной по термометру, погруженному в кружку.
Но когда Макаров занялся окончательной обработкой всех собранных им материалов, он убедился в недостаточной точности имевшихся в то время вспомогательных таблиц и других данных. Пришлось составить новые таблицы и для обработки удельных весов морской воды. После появления в печати труда Макарова прежними таблицами пользоваться перестали.
Закончив эту часть работы, Макаров приступает к широкой систематизации и обобщению имеющихся гидрологических данных и наблюдений. «Пока не начнется систематического собирания сведений, до тех пор можно сказать, что большие сокровища, заключающиеся в морских журналах, можно признать лежащими без пользы для дела», — заявляет Макаров в одном из своих сообщений. Он собирает и обрабатывает все наблюдения, когда-либо произведенные в северной части Тихого океана, как на поверхности, так и на глубинах. Сюда входит самый разнообразный материал за последние пятьдесят лет: здесь и неизданные наблюдения русских мореплавателей с начала XIX столетия, и все наблюдения, произведенные на иностранных судах, и собственные, сделанные самим Макаровым.
Стремясь во всем к максимальной точности, он часто не верил вполне и собственным выводам, как бы тщательно ни была обоснована методическая сторона проделанной работы. Приступая теперь к изучению огромного количества чужих наблюдений и материалов, Степан Осипович должен был, по его словам, отличить хорошее от плохого. Можно ли доверять всем этим показаниям, истинность которых проверить невозможно? «По наружному виду судить трудно, — заключает Макаров, — но тем не менее можно сказать, что особое доверие чувствуешь к засаленным, грязным тетрадям, на которых, кроме следов чернил, встречаются следы капель воды, падающей с фуражки — промокшего мичмана, вносящего правдивую цифру в эту летопись. Менее доверия внушают чисто переписанные беловые тетради, в которых однообразия температур поселяют сомнение в их достоверности. Судить, однако ж, приходится не по наружному, а по внутреннему содержанию журнала».
Обработка Макаровым колоссального по обилию материала дала возможность получить невиданную еще до тех пор гидрологическую картину северной части Тихого океана, причем, такие малоисследованные районы, как проливы: Лаперуза, Формозский, Корейский и Японское море, были исследованы особенно подробно. Макаров впервые составил таблицы и карты распределения океанографических элементов в северной части Тихого океана. Особый интерес и ценность представляет карта распределения температур на глубине 400 метров. Карта эта совершенно явственно показывает наличие более теплой области в районе от 20° до 30° северной широты и более холодной — в экваториальной полосе. «Ценность собственных наблюдений, собранных в тpyдe «Витязь» и Тихий океан», уже сама по себе велика, а присоединение к ним обширной обработки всей суммы данных, имевшихся для этой части океана, сделало труд Степана Осиповича замечательною работою, которая за истекшие с тех пор 20 лет еще ничем новым не замещена». Так писал в 1914 году океанограф академик Ю. М. Шокальский, хорошо знавший Макарова.
Труд Макарова, признанный классическим, получил высокую оценку в научных кругах всего мира. Российская Академия наук в 1893 году присудила ему премию, Географическое общество — золотую медаль.
Уже своими работами на Босфоре Макаров обратил на себя внимание ученого мира. Научные исследования на «Витязе» окончательно закрепили за ним репутацию талантливейшего и неутомимого исследователя моря. Макаров, как гидролог и исследователь морей и океанов, приобретает с той поры мировое имя. Со всех концов земного шара к нему обращаются, ученые различных специальностей за справками, разъяснениями, советами. На фронтоне международного океанографического института в Монако имя корвета «Витязь» занимает почетное место среди названий других прославленных кораблей, заложивших основы современной океанографии.
Как и всякий крупный оригинальный труд, предвосхищающий свое время, труд Макарова «Витязь» и Тихий океан» намечает немало вопросов, требующих дальнейшей разработки. «Море попрежнему ждет исследователя», — говорит Макаров [58].
Зимою 1890 года Макаров выступил на Всероссийском съезде естествоиспытателей и врачей с докладом. «О разности уровней морей, омывающих берега Европы». Ученые, и в том числе известный русский геодезист А. А. Тилло [59], доказывали, что средние уровни морей, омывающих берега Европы, почти не отличаются один от другого, что возможна разница всего лишь в несколько сантиметров, Макаров считал такое утверждение неправильным и, в доказательство значительной разницы уровней морей приводит ряд весьма убедительных доводов. «Поверхность морей и океанов — говорит он, — была бы везде нормальна к направлению силы тяжести и, следовательно, точки океанов лежали бы на одном уровне, если бы ветры, приливо-отливные волны и разность плотностей воды не выводили бы воды из этого положения. Имея в виду, что эти причины действуют с неодинаковою силою в разных точках земного шара, средний уровень разных точек может быть одинаков только в виде исключения, когда упомянутые причины случайно взаимно уравновешиваются». В подтверждение своего мнения Макаров на основании разностей плотности воды вычисляет и дает таблицу уровней европейских морей.
