Бух в своих общих представлениях о геологических процессах и строении земной поверхности был плутонистом (от имени греческого бога подземного царства). Так называли учёных, отдающих в геологических процессах преимущество глубинным силам Земли. По этим представлениям сравнительно неглубоко под земной корой залегает расплавленная магма. В таком случае подземный жар не должен допустить промерзание земли летом.

Российские натуралисты последовательно изучали так называемую вечную мерзлоту, широко распространённую в Сибири. В первой четверти ХІХ века русский адмирал барон Фердинанд Петрович Врангель писал: «В Нижне-Колымске на глубине четырёх с половиной сажень (в сажени 213 см) я нашёл землю ещё замёрзшей. В более высоких местах я часто находил трещины и пещеры, в которых на глубине четырёх сажен нижний слой земли содержал ещё большее количество льда, чем верхний».

Первые наиболее значительные сведения о вечной мерзлоте были получены благодаря самоотверженному труду купца Фёдора Шергина, служащего Русско-Американской компании. Он обосновался в Якутске и захотел соорудить колодец во дворе своего дома. Несмотря на то что летом оттаявшая почва нередко была заболочена, питьевую воду приходилось забирать из реки и ручьёв: несмотря на все попытки, никому не удавалось выкопать колодец и получить чистую грунтовую воду.

Шахта Фёдора Шергина в Якутске

Фёдор Шергин решил добиться своей цели. В 1828 году он очертил во дворе квадрат 3 на 3 метра и начал врубаться в мёрзлый грунт. Он знал, что предстоит пройти не менее двадцати метров. Но не мог догадаться, что его труд продлится 9 лет.

Летом эту работу приходилось прекращать; стенки шахты оттаивали, источая неприятные и опасные миазмы, главным образом углекислый газ. За первый год удалось пробиться на глубину 15 метров.

Шахтой Шергина заинтересовался молодой немецкий натуралист доктор физики Георг Адольф Эрман. Он совершал кругосветное путешествие с главной целью – изучение геомагнитного поля Земли. Но в те времена учёных интересовали не только узкоспециальные проблемы, но познание природы в её единстве и многообразии. Эрман рискнул спуститься в шахту (для этого служила деревянная бадья), производя замеры температуры грунта. Она постепенно уменьшалась, и на дне составляла −7,5 °C. По расчётам учёного, встретить подземную воду (когда температура грунта повысится до 0 °C) можно будет на глубине более 180 м.

В 1830 году глубина шахты достигла 30 метров при температуре на дне −1,3 °C. Шергин разуверился в возможности добраться до грунтовых вод и решил прекратить работу. По инициативе Ф.П. Врангеля, дальнейшие расходы на проходку шахты взяла на себя Русско-Американская компания. Так эта горная выработка стала первой в мире, нацеленной на теоретические научные цели.

В 1836 году, когда шахта дошла до глубины 93 метра, Русско-Американская компания отказалась от дальнейшего финансирования работ. Фёдор Шергин продолжил их за свой счёт и через год достиг глубины 116,4 м. Как отмечено в Википедии: «Он сообщил, что затраты составили 1362 руб. 50 коп. Данную сумму Шергину не возместила ни компания, ни Петербургская академия наук, где были заслушаны доклады о проводимых исследованиях. По представлению председателя академии С.С. Уварова император Николай І наградил Шергина золотой медалью и перстнем с бриллиантом».

Как писал сибирский учёный, инженер и мерзлотовед Ростислав Михайлович Каменский: «Академия Наук приняла решение послать своего представителя для проведения геотермических наблюдений по всей глубине шахты… Выбор пал на профессора зоологии Киевского Университета Александра Фёдоровича Миддендорфа (в 1850 г. он был избран академиком). Правда, вначале он должен был выполнить исследования на Таймыре в междуречье Пясены и Хатанги и оценить продуктивность водоёмов, в том числе прибрежных вод Ледовитого океана, а уже затем прибыть в Якутск…

В период своих экспедиционных исследований (1843–1846 гг.) А.Ф. Миддендорф занимался изучением вечной мерзлоты не попутно, а специально, по поручению Академии наук. Он провёл геотермические наблюдения в скважинах и шурфах в 12 пунктах Восточной Сибири, первым обратил внимание на различие в скоростях и глубинах протаивания песчаных и глинистых грунтов и дал этому физическое объяснение.

Главной задачей А.Ф. Миддендорфа в Якутске было измерение температуры пород по всей глубине шахты Шергина. Измерения велись с апреля 1844 г. по май 1846 г. Они позволили А.Ф. Миддендорфу установить геотермический градиент в мёрзлых породах и вычислить мощность мёрзлой толщи для Якутска – 609 футов (185,7 м)…

…Становление геокриологии (мерзлотоведения), как науки, относится к двадцатым годам прошлого столетия, когда её основатель профессор Михаил Иванович Сумгин опубликовал в 1927 году монографию “Вечная мерзлота почвы в пределах СССР”».

Изучение многолетней мерзлоты особенно актуально для России, где она занимает обширные пространства Сибири и Дальнего Востока. В современной РФ – около 60 процентов всей территории.

Петр Великий был инициатором научного изучения российского Дальнего Востока. В декабре 1724 года он распорядился снарядить экспедицию на Камчатку. Адмиралтейств-коллегия предложила назначить начальником экспедиции опытного морехода, выходца из Дании командора Витуса Йонассена Беринга, а его помощником – лейтенанта Алексея Ильича Чирикова.

В начале 1725 года, незадолго до смерти, российский император написал инструкцию Камчатской экспедиции:

«1. Надлежит на Камчатке или в другом там месте сделать один или два бота с палубами;

2. На оных ботах возле земли, которая идёт на Норд и по чаянию (понеже оной конца не знают), кажется та земля часть Америки;

3. Для того искать, где оная сошлась с Америкою: и чтобы доехать до какого города европейских владений или ежели увидят какой корабль европейской, проведать от него, как оный куст называют и взять на письме и самим побывать на берегу и взять подлинную ведомость и, поставя на карту, приезжать сюды».

Тогда в Охотске уже существовала российская морская база. Весной 1716 года здесь построили ладью «Восток» – первое военно-экспедиционное российское судно на Тихом океане. На нём в 1720–1721 годах морские офицеры геодезисты Иван Евреинов и Фёдор Лужин составили первую карту региона Камчатки и Курильских островов.

В Камчатской экспедиции Беринга едва ли не самым трудным и опасным оказался переход на санях, телегах, лодках через всю восточно-европейскую и сибирскую Россию до Тихого океана. Путь занял два года.

Наиболее трудными были последние полтысячи километров: зимой впроголодь, без дорог, впрягались в тяжёлые сани, на которых везли грузы.

Маршрут Первой Камчатской экспедиции

После стоянки в Охотске переправились через Охотское море, построили бот «Святой Гавриил». На нём из устья реки Камчатки пошли вдоль берега полуострова на северо-восток, за Анадырским заливом открыли залив Креста и бухту Провидения. Перед входом в пролив (Берингов) открыли остров Святого Лаврентия.

Следуя дальше на север, участники экспедиции потеряли из виду и азиатский и американский берега. Плыли ещё два дня на север-северо-восток в тумане, не встретив земли. Чириков предложил направиться на запад, до устья Колымы, но его не поддержали. Решено было возвращаться. На обратном пути открыли остров Святого Диомида.

Так было доказано, что Азия не соединяется с Новым Светом. Но это, как мы знаем, было новостью только потому, что оставалось в забвении сообщение («скаска») о плавании Семёна Дежнёва. Узнал об этом историк Герард Фридрих (Фёдор Иванович) Миллер, когда во время Великой Северной экспедиции знакомился с архивными материалами по географии Сибири.