Изучение рельефа дна Атлантического океана (середина XIX века - 1917 год)

В середине XIX в. до проведения систематических измерений морских глубин высказывались различные предположения об особенностях рельефа дна океанов. По мнению одних ученых, оно имеет слабый наклон от берегов к центру, где должны наблюдаться максимальные величины. Другие считали, что рельеф дна океанов и суши идентичен. Наконец, третьи высказывали догадку о существовании подводных материков и островов, перекрытых относительно незначительной (до 100 м) толщей воды.

Первые точные сведения о глубинах Атлантического океана (это название впервые появилось на карте Мартина Вальдземюллера в 1507 г.) доставил в 1818 г. Джон Росс: в Баффиновом заливе он определил глубину 800-1000 м. Джеймс Кларк Росс, направляясь к берегам Антарктиды, в начале января 1840 г. у 27°30' ю. ш. и 17°30' з. д. замерил 4425 м (по данным нашего времени, глубина в этой точке составляет 3830 м).

Идея прокладки подводных телеграфных кабелей вынудила начать вскоре после 1850 г. изучение рельефа дна океанов. Однако лишь после того, как в практику промерных работ был введен глубоководный лот с отделяющимся грузом (Приоритет в изобретении этого устройства принадлежит Петру I, выполнившему ряд промеров в Каспийском море. Прибор был усовершенствован американцем Джоном Мерсером Бруком в начале 50-х гг. XIX в.), исследователи получили сравнительно надежное средство для выяснения особенностей подводной топографии.

Летом 1853 г. американский морской офицер Мэтью Фонтейн Мори, с 1843 г. возглавлявший Депо карт и приборов США, направил судно "Долфин" ("Дельфин") под командой лейтенанта Отуэя Берримэна для промера глубин в северной Атлантике, снабдив его глубоководным лотом. О. Берримэн вернулся в ноябре, и Мори, использовав около 200 достоверных замеров из почти 1900 имевшихся в его распоряжении, составил первую батиметрическую карту части Атлантического океана в пределах 53° с. ш. - 10° ю. ш. (опубликована в 1854 г.). На дне этой огромной акватории он выявил несколько поднятий: Большую Ньюфаундлендскую банку, подводные возвышенности Азорских, Бермудских и Канарских о-вов, Мадейры и о-вов Зеленого Мыса, а также узкую банку - ныне плато - Роколл (близ 58° с. ш. и 16° з. д.). В центре Северной Атлантики, между 20° и 35° з. д., М. Мори выделил невысокую подводную возвышенность, протягивающуюся, по его данным, на 3300 км в меридиональном направлении. Он окрестил ее "Срединной Землей"; она известна также как "поднятие Дельфин". Это было первое указание на существование Срединно-Атлантического хребта. Близ 53° с. ш. он ошибочно показал плато, вытянутое с запада на восток и как бы специально предназначенное для проложения подводного кабеля. Это мифическое поднятие, получившее название "Телеграфного плато", сравнительно долгое время наносилось на карты. К югу от о. Ньюфаундленд М. Мори оконтурил впадину с глубинами более 7300 м; она соответствует северной части Северо-Американской котловины.

Прокладка первых телеграфных кабелей сопровождалась измерением глубин, выполненных офицерами судов военно-морских сил США и Великобритании. Наиболее значительный вклад внесли английские капитаны Джозеф Дэймен (промеры между Ирландией и Ньюфаундлендом, 1857 г., Ньюфаундлендом, Азорами и Англией, 1858 г.) и Питер Шортленд (продольный профиль Атлантики от Мыса Доброй Надежды до Англии, 1868 г.).

Одними из первых чисто океанографических экспедиций следует считать плавания шотландского натуралиста Чарлза Уайвилла Томсона на небольших судах "Лайтнинг" ("Молния") и "Поркъюпайн" "Дикобраз") в 1868 - 1870 гг. у западных берегов Европы. Благодаря выполненным промерам он оконтурил банки Феро и Поркъюпайн и продолжил открытие возвышенности Роколл. Эти плавания позволили также отработать способы и приемы глубоководных исследований и усовершенствовать ряд приборов. Большой успех маленького "мероприятия" побудил Ч: У. Томсона организовать крупную океанографическую экспедицию по исследованию Мирового океана. В итоге возникла идея кругосветного плавания. Для этой цели британское правительство выделило трехмачтовый корвет "Челленджер" ("Бросающий вызов", водоизмещение 2306 т), командовать которым был назначен Джордж Стронг Нэрс, научным руководителем - Ч. У. Томсон.

В конце декабря 1872 г. первенец океанографического флота вышел из Портсмута (Англия) и направился на юг к Канарским о-вам. Оттуда "Челленджер" пересек Атлантику в полосе 22 - 18° с. ш. и в середине марта 1873 г. достиг островка неподалеку от о. Пуэрто-Рико. На этом отрезке маршрута определены глубины 5700 и 5500 м, а у 45° з. д., т. е. примерно на полпути между ними, - 3800 и 3900 м. Иными словами, Ч. У. Томсон положил начало открытию Канарской и южной части Северо-Американской котловины и "протянул" далее к югу подводное поднятие, выявленное О. Бэрримэном. Оно получило название "хребет Дельфин".

В конце марта в 280 км севернее о. Пуэрто-Рико Ч. У. Томсон обнаружил огромную, по представлениям тех времен, пучину - 7186 м, первое указание на существование глубоководного желоба Пуэрто-Рико (тогда, правда, о таких структурах, как, впрочем, и о большинстве других форм рельефа дна океана, никто не имел представления).

Пройдя с промерами далее на север через Бермудские о-ва к п-ову Новая Шотландия, "Челленджер" вернулся к Бермудам и вновь пересек Атлантику до о. Мадейра. Во время этого плавания (середина июня - середина июля) в полосе 35 - 25° з. д. снова обнаружено поднятие дна, встреченное ранее.

От о. Мадейра корвет направился на юг через о-ва Зеленого Мыса, у 3° с. ш. и 14°39' з. д. повернул на запад и в августе в третий раз пересек океан до северо-восточной оконечности Южной Америки. При этом близ экватора, в 470 км восточнее о. Сан-Паулу, на глубине 2743 м вновь удалось засечь подводную возвышенность. (Сейчас мы знаем: "Челленджер" открыл южное окончание Северо-Атлантического хребта.)

Пройдя с промерами близ южноамериканского побережья до 13° ю. ш., экспедиция двинулась на юго-восток, а от о-вов Тристан-да-Кунья - на восток и в конце октября 1873 г. достигла небольшой гавани близ Кейптауна. Четвертое пересечение Атлантики в полосе 36 - 38° ю. ш. позволило Ч. У. Томсону установить, что между 20 и 13° з. д. в центре океана расположена подводная возвышенность; таким образом, он первый отметил существование Южно-Атлантического хребта. Рельеф дна между о-вами Тристан-да-Кунья и Африканским материком он верно представил в виде чаши с наибольшими (4700-4900 м) глубинами посередине; так было положено начало открытию Капской котловины.

От Мыса Доброй Надежды, простояв в гавани ноябрь и половину декабря, корвет отплыл 17 декабря в направлении о-вов Принс-Эдуард. Затем он выполнил исследования Индийского и Тихого океанов (см. соответствующие разделы) и 20 января 1876 г. Вновь вышел в Атлантику Магеллановым проливом. После кратковременной остановки у Фолклендских о-вов "Челленджер" направился к северу, причем в 370 км от этого архипелага обнаружил глубину около 1900 м. Следовательно, Ч. У. Томсон положил начало открытию Фолклендского подводного плато.

На пути к Монтевидео, близ 42°30' ю. ш., 55-56° з. д., в течение двух дней (12 и 13 февраля) удалось выявить глубины 3700-4400 м (первый намек на существование какой-то впадины). После захода в Монтевидео "Челленджер" двинулся на восток, к о-вам Тристан-да-Кунья, для получения полного разреза Атлантики в полосе 36-38° ю. ш. В западной части океана на этих широтах, начиная примерно с расстояния 700 км от южноамериканского побережья и далее к востоку на протяжении 1200 км, он обнаружил глубины порядка 5100 м, в том числе наибольшую (5303 м), - эти замеры позволили впоследствии оконтурить Аргентинскую котловину. Не доходя до о-вов Тристан-да-Кунья, корвет повернул на север и, пройдя с промерами по меридиану 15° з. д., в конце марта подошел к о. Вознесения. На этом отрезке маршрута были определены глубины 2250-2750 м. Фактически Ч. У. Томсон проследил на протяжении почти 3000 км открытую им ранее подводную возвышенность и назвал ее "хребтом Челленджер" (Южно-Атлантический хребет).

От о. Вознесения корабль проследовал к о-вам Зеленого Мыса, а оттуда - на северо-запад; близ 33° с. ш. и 35° з. д. в начале мая обнаружена глубина 3069 м, т. е продолжено открытие Северо-Атлантического хребта. 24 мая 1876 г. судно вернулось в Портсмут, завершив кругосветное плавание, продолжавшееся три с половиной года.

Промеры, выполненные с помощью груза массой 80 кг на пеньковом канате приблизительно через каждые 185 км, принесли неожиданный результат. Оказалось, что центральная часть Атлантического океана имеет почти вдвое меньшую глубину, чем две широкие впадины, протягивающиеся примерно на одну треть расстояния от побережья Африки и обеих Америк. Значительные промежутки между станциями не позволили уверенно определить, что представляет собой выявленное возвышение. Впрочем, на карте, составленной участниками экспедиции по собственным материалам и данным предшественников, между 50° с. ш. и 40° ю. ш. показана целая подводная горная система: в Северной Атлантике - "хребет Дельфин", в экваториальной - "Соединительный хребет" и в Южной Атлантике - меридиональный "хребет Челленджер". Примерно, на широте 35° ю. ш. от него в сторону Африки отходит субмеридиональный отрог - первое указание на существование какого-то поднятия дна, позднее получившего название Китовый хребет.

Еще до завершения экспедиции на "Челленджере" в плавание отправился военный немецкий корвет "Газелле" ("Газель", водоизмещение 1900 т); командовал им капитан Георг Густав Шлейниц, научные работы возглавил океанограф Георг Неймайер. Кроме заданий военного и коммерческого, характера, командир должен был доставить на о. Кергелен астрономов для проведения наблюдений над прохождением планеты Венера.

21 июня 1874 г. корвет вышел из Киля (порт на Балтике) и на пути к о-вам Зеленого Мыса, между 40° и 20° с. ш., на протяжении 2700 км обнаружил глубины порядка 4600-5700 м, продолжив работу "Челленджера" по выявлению Канарской котловины. От о. Вознесения "Газель" двинулась на восток, к устью Конго, а оттуда - на юго-запад, примерно к 32° ю. ш. На этом пути в двух точках, отстоящих друг от друга на 1200 км, Г. Неймайер определил глубины 5130 и 5170 м, т. е. положил начало открытию Ангольской котловины. Далее корвет вновь проследовал на восток, к Мысу Доброй Надежды, примерно параллельно маршруту "Челленджера", а затем - в Индийский океан.

На обратном пути, выйдя через Магелланов пролив в Атлантику, судно прошло близ побережья Южной Америки в Монтевидео, а оттуда на восток - в 500 км севернее пути "Челленджера", продолжив открытие Аргентинской котловины. Близ 30° з. д. корвет повернул на север и на протяжении почти 1500 км обнаружил глубины 5600 - 5950 м, т. е. выявил Бразильскую котловину. Экспедиция вернулась в Киль в конце апреля 1876 г., завершив кругосветное плавание.

Береговая и геодезическая служба США в 1877 г. организовала океанографическую экспедицию под руководством горного инженера и зоолога Александра Агассиса на 400-тонной шхуне "Блейк" (капитан Чарлз Дуайт Сигсби). Основная ее задача состояла в изучении глубин дна американских морей. Еще перед отплытием А. Агассис усовершенствовал ряд приборов, и главным образом глубоководный лот, заменив пеньковый канат на стальной трос, а для спуска и подъема приспособив соответственно фрикционную передачу и лебедку. За три плавания, включая лето 1880 г., "Блейк" произвел обследование дна Мексиканского залива и северо-западной части Карибского моря. По результатам 355 измерений глубин А. Агассис получил довольно верное представление о характере подводного рельефа этих акваторий: в частности, он положил начало выявлению Мексиканской и Юкатанской котловин. Измерения глубин вдоль восточного побережья Флориды и Приатлантической низменности привели к открытию подводного плато Блейка.

В 1883-1886 гг. работы А. Агассиса были продолжены: экспедиция на хорошо оснащенном пароходе "Альбатрос" (капитан Зиера Таннер) исследовала центральные и восточные районы Карибского моря до дуги Малых Антильских о-вов. В итоге положено начало открытию Колумбийской и Венесуэльской котловин.

Отметим также работу ряда экспедиций в Южной Атлантике. Капитан флота США Шлей на "Эссексе" в декабре 1877-феврале 1878 г. выполнил ряд промеров от устья Конго через о. Св. Елены до Рио-де-Жанейро. Обнаружив примерно на полпути между африканским побережьем и о. Св. Елены глубины 4700-5600 м, он продолжил открытие северной части Ангольской котловины. Западнее острова Шлей установил повышение дна, подтвердив данные "Челленджера" о существовании подводного поднятия (Южно-Атлантический хребет). Далее к западу Шлей определил отметку чуть более 6000 м, т. е. продолжил открытие Бразильской котловины, начатое "Газелью".

В середине 80-х гг. XIX в. экспедиция США под руководством А. Баркера на корабле "Энтерпрайз" ("Предприятие") близ 30° ю. ш. и 35° з. д. определила глубины менее 1000 м, положив начало открытию подводной возвышенности Риу-Гранди. Многочисленные промеры выполнены в 1898-1899 гг. немецкой экспедицией океанолога Карла Хуна на судне "Вальдивия" (капитан А. Крех). Близ 24° ю. ш. и 4° в. д. она открыла банку (852 м), названную в честь корабля. Как выяснилось позднее, это одна из вершин Китового хребта. Участник плавания океанограф Герхард Пауль Шотт, использовав полученные экспедицией данные и материалы предшественников, составил батиметрическую карту всего Атлантического океана. Положение подавляющего большинства самых значительных форм рельефа дна, нанесенным им, довольно хорошо согласуется с картами нашего времени.

В северной части океана, к юго-западу от Исландии, в 1895 -1896 гг. работала датская экспедиция на корабле "Инголф" (капитан К. Вандел, руководитель - физик и океанограф Мартин Ханс Кнудсен). Вероятно, ему мы обязаны первым указанием на существование подводного поднятия, названного впоследствии хребтом Рейкьянес.

Промеры, выполненные многочисленными экспедициями в начале XX в. в Атлантике и в других океанах, имели не только практическое значение (рыболовство, связь, навигация). Они способствовали значительному прогрессу ряда наук - океанологии, биологии, геологии. Факты, полученные при изучении глубин, явились исходным материалом для создания научных представлений о возникновении и развитии океанов. Так, немецкий геофизик Альфред Лотар Вегенер, основываясь, в частности, на данных о характере подводного рельефа, в 1912 г. создал геологическую гипотезу дрейфа материков. Это первое научное предположение о медленном движении континентальных глыб в горизонтальном направлении относительно друг друга в наши дни получило дальнейшее развитие. По представлениям авторов теории, названной "новой глобальной тектоникой", дрейфуют не материки, а несколько - от 6 до 20 - крупных блоков земной коры, так называемых плит, характеризующихся 4 большой жесткостью, значительной, порядка 70-100 км мощностью и включающих участки не только континентов, но и дна океанов.