Ряд особенностей отличает Индийский океан от других океанов. Он почти весь расположен в тропиках и преимущественно в южном полушарии. 85 % акватории Индийского океана находится к югу от экватора. На севере он образует два огромных залива — Бенгальский залив и Аравийское море. Северный тропик проходит вдоль северной оконечности этих заливов.
Индийский океан с севера закрыт огромным массивом суши, а на юге широко открыт в сторону Антарктики. Это определяет его физико-географическую характеристику.
Западная граница океана образована материком Африки, восточная — островами Индонезии и Австралией. В северо-восточный угол океана впадают мощные реки азиатского континента, понижающие соленость воды. На северо-западе сухой и жаркий климат района Красного моря и Персидского залива ведет к сильному испарению и осолонению вод. Большая разница в солености воды обусловливает перемещение огромных водных масс.
Другая особенность Индийского океана — характерная сезонная смена ветров. Больше всего это касается северной части океана, так как области высокого и низкого давления зарождаются над сушей. Во время зимы в северных широтах Индийского океана господствует северо-восточный муссон. В районе Малайского архипелага преобладают муссон-ветры, дующие с северо-запада (северо-западный муссон). Южнее экватора дует весьма постоянный юго-восточный пассат.
В летние месяцы в южном полушарии продолжается тот же неизменный юго-восточный пассат. Перейдя через экватор, он превращается в северном полушарии в юго-западный муссон, хорошо изученный еще древними арабскими мореплавателями.
Эти ветры определяют поверхностные течения Индийского океана. В зимние месяцы в северной части океана господствует западное (т. е. идущее на запад), северно-экваториальное или муссонное течение. В летние месяцы в этой области (к северу от зкватора), наоборот, господствует сильное, направленное на восток муссонное течение. Оно сливается с идущим южнее и тоже на восток экваториальным противотечением, занимающим область до 5—10° южной широты.
Еще южнее, в районе 10–20° южной широты, мощное южное экваториальное или южное пассатное течение и зимой и летом гонит воду к западу. Постепенно усиливаясь и убыстряясь, оно подходит к острову Мадагаскар и разделяется на две ветви. Одна огибает Мадагаскар с севера, другая с юга. Более сильная северная ветвь сливается с зарождающимся тут и уходящим на восток экваториальным противотечением, частично же соединяется с направленным на юг, вдоль берегов Африки, сильным Мозамбикским течением.
Вдоль южных границ Индийского океана, в районе 40–50 ° южной широты, проходит направленное к востоку кольцевое течение западных ветров. От этого течения к северу отделяется ветвь, которая омывает западное побережье Австралии. Западное австралийское течение несет холодную субантарктическую воду в систему южного пассатного течения.
Глубинные течения Индийского океана почти совершенно не изучены, и исследование их составляло одну из главных задач нашего отряда гидрологии. Для понимания сложного явления перемещения водных масс в океане ввели понятие линий схождения, или конвергенции, и линий расхождения, или дивергенций, течений, несущих воду разного происхождения и неодинаковых свойств. В местах конвергенции более тяжелая вода опускается на глубину, компенсируясь в других местах поднятием глубинных, богатых питательными солями, вод. В местах дивергенции глубинные воды поднимаются на поверхность, что часто приводит к понижению температуры поверхностной воды.
В Индийском океане различают тропическую конвергенцию в районе экватора и субтропическую конвергенцию в области 35–40° южной широты. В зоне тропической конвергенции сходятся теплая и более легкая тропическая вода и субтропическая вода. Сливаясь, они дают так называемую экваториальную водную массу, в образовании которой участвуют и соленые воды Аравийского моря. В зоне субтропической конвергенции сходятся субтропическая вода и более холодная и тяжелая субантарктическая вода (некоторые авторы называют ее антарктической промежуточной водой), образуя так называемую центральную водную массу. Далее к югу — полярная антарктическая вода. Считается, что водные массы образуются на поверхности, т. е. приобретают здесь свои характерные черты, а затем начинают движение на глубину в области какой-нибудь конвергенции.
Работы нашей экспедиции в Индийском океане можно разделить на три этапа: 1) исследования в восточной части океана, 2) в центральной части и 3) исследования в западной части океана.
План работ в восточной части Индийского океана включал меридиональный разрез в самом восточном углу океана от острова Тимор к мелководью у северных берегов Австралии, возвращение к острову Ява, несколько поперечных разрезов через Яванскую глубоководную впадину с детальным изучением самой впадины и затем длинный разрез на юг до 33° южной широты. Для того чтобы выполнить этот план работ, необходимо было пополнить наше снабжение. Поэтому после работ в районе Яванской впадины намечен был заход в Джакарту, столицу Индонезии и главный город острова Ява.
Первый разрез от острова Тимор к Австралии был не длинным, всего около 600 миль. По пути было сделано несколько станций, и последняя, самая южная, уже на австралийском шельфе (береговом мелководье), на глубине всего 120 метров. Грунт — фораминиферовый песок, т. е. песок, состоящий из скелетиков одноклеточных животных — фораминифер. В подавляющем большинстве раковины фораминифер состоят из углекислого кальция, иногда из кремнезема или хитина.
На рассвете спустили оттер-трал. Теодор Саулович Расе рассчитывал сделать на мелководье богатые ихтиологические сборы, да, кроме того, и мы все надеялись поживиться свежей рыбкой, если бы ее было много; но трал почти не принес рыб. Зато в нем оказалась богатая фауна беспозвоночных, много кораллов, мадрепоровых и роговых, альционарии, горгонарии, многочисленные иглокожие — морские ежи с толстыми, как карандаш, иглами, морские звезды, офиуры, чудесные красные и оранжевые морские лилии, большие ветви гидроидов. Вся эта обильная фауна эеспозвоночных была крайне интересна нашим зоологам, так как все это были представители мало знакомого бентоса австралийского шельфа. Но Т. С. Расе расстроился, тем более что и повторный оттер-трал дал не лучшие результаты в отношении рыб.
Здесь, у северных берегов Австралии, хотя погода стояла тихая и жаркая, дышалось легко, чувствовалась гораздо меньшая влажность воздуха, чем во внутренних морях Малайского архипелага. Метеорологи сообщили, что относительная влажность упала до 60–65 % (в море Банда влажность доходила почти до полного насыщения), а на высоте 3 километров, по показаниям шаров-пилотов, даже до 30 %. Сказывалось влияние сухих пустынь северной части австралийского материка.
Закончив работы на австралийском шельфе, пошли на северо-запад. Около 8 часов утра 25 октября открылись берега Явы, самого восточного ее угла на полуострове Базамбанган. Милях в 8 от берега начались работы.
В районе к югу от Явы мы работали около двух недель, занимаясь детальным изучением Яванской впадины.
В отличие от Тихого океана, где имеется целая система глубоководных впадин, расположенных главным образом по западной окраине океана, вдоль линий разломов земной коры, в Индийском океане в сущности лишь одна глубоководная впадина — Яванская, или Зондская, по глубине значительно уступающая тихоокеанским. Яванская впадина в виде узкого желоба тянется на тысячи миль к югу от острова Ява более или менее параллельно берегу, на расстоянии 200–300 миль от него, и затем отклоняется к северо-западу, вдоль юго-западного побережья Суматры.
Глубина Яванской впадины около 7000, достигая в самых глубоких местах 7500 метров. Ложе океана в районе впадины имеет глубину около 4000–5000 метров, так что дно желоба углублено на 2000–3000 метров. Ширина желоба, как и всех других глубоководных впадин, очень невелика, всего несколько миль.
Своими работами в Тихом океане «Витязь» внес огромный вклад в дело изучения глубоководных впадин, пожалуй больший, чем какое-либо другое экспедиционное судно. Экспедиции «Витязя» подробнейшим образом исследовали Курило-Камчатскую впадину и целый ряд других впадин Тихого океана — Марианскую, Алеутскую, Тонга, Кермадек и др. В Марианской впадине «Витязь» обнаружил глубину в 11 035 метров, которая была наибольшей известной глубиной Мирового океана до 23 января 1960 года, когда Жак Пикар (сын известного профессора А. Пикара, стратонавта и создателя глубоководного корабля — батискафа) опустился в Марианской впадине на батискафе на глубину 11 529 метров.
До нас Яванскую впадину изучали шведская экспедиция на судне «Альбатрос» и особенно датская экспедиция на «Галатее».
В районе Яванской впадины «Витязь» сделал пять поперечных разрезов, спускаясь на юг до 16° южной широты и подымаясь на север до берегов Явы. Работали все отряды — геологи, гидрологи, биологи, химики.
Гидрологи занимались изучением глубинных течений. В нескольких пунктах, выбор которых был предметом оживленных дебатов на Совете экспедиции, корабль становился на длинную, двух- и даже трехсуточную якорную буйковую станцию. Буй, собранный из дисков очень легкого синтетического материала пенопласта, снабженный длинным шестом с уголковым отражателем[10] и штоком, противовесом для остойчивости, устанавливался на якорь. К якорному тросу — буйрепу — подвешивались самописцы течений, на соответствующих горизонтах — 1000, 700, 400 метров и ближе к поверхности. Скорость и направление течений в глубинных горизонтах изучались при помощи печатающего самописца течений — БПВ конструкции Ю. К. Алексеева, в более поверхностных горизонтах — самописцем течений «Океан».
На вершине шеста закреплялась электрическая сигнальная лампа, облегчающая нахождение буя в темное время. На шесте, кроме того, были укреплены рация и батарея питания. Рация иногда выходила из строя, но радар оказывал незаменимую помощь, когда приходилось разыскивать буй. Пока буй стоял на якоре, судно вело свои работы, дрейфовало, и корабль относило иногда на несколько миль от буя. Дрейф корабля учитывался, и время от времени судно возвращалось к бую.
Постановка и выбирание длинного буя, укрепление тяжелых приборов — вся эта операция требовала участия всего отряда гидрологов и координированной работы вахтенного штурмана на мостике, людей на палубе, машиниста у лебедки. Первые постановки буя проходили несколько неорганизованно, но скоро вся техника отработалась и «операция буй» проходила удивительно четко, быстро и слаженно. Ведущей фигурой во всем предприятии был наш боцман, который ловко заарканивал проплывающий мимо корабля шест буя, подтягивал его к борту, в мгновение ока зацеплял петлю за гак, и вот уже лебедка выбирает из воды длинное многометровое сооружение буя.
Исправная многочасовая работа самописцев течений была делом чести механика отряда мортехники Володи Коновалова, и надо сказать, что за весь рейс ему ни разу не пришлось краснеть за работу измерителей течений. А длинных буйковых станций было свыше двадцати.
Но самым трудным делом была, по-видимому, расшифровка показаний измерителей течений. Глубинные течения выкидывали всякие неожиданности — шли то на юг, то на север, на запад и на восток, меняли направление и скорость. Необходимо было собрать много данных, чтобы разобраться в сложной и еще совершенно неизученной картине течений на разных горизонтах. Отсюда понятно, почему Георгий Николаевич Иванов-Францкевич, начальник отряда гидрологии, настаивал на все новых и новых суточных станциях, не очень желая считаться с тем, что время экспедиции лимитировано. Его точка зрения подчас встречала оппозицию со стороны начальников других отрядов, опасавшихся, что увлечение работами в одном районе может привести к тому, что другой район океана останется неизученным. Споры на Совете экспедиции бывали очень жаркими, и нелегко было начальнику экспедиции находить правильное решение, удовлетворявшее, в пределах возможного, все справедливые требования начальников отдельных отрядов.
Измерение течений на «Витязе» производилось и во время хода судна электромагнитным измерителем течений — ЭМИТ. Работа с ЭМИТом требовала периодических отклонений от направления движения корабля под прямым углом к курсу судна.
Другим вопросом, которому уделялось большое внимание во время работ на Яванской впадине, были сейсмоакустические наблюдения, которыми прощупывается толщина океанических донных осадков. Методом прямых наблюдений, т. е. анализом получаемых различными геологическими трубками монолитов грунта, удается проникнуть только на 10–20, максимум на 30 метров под поверхность грунта. Сейсмоакустический метод позволяет оценить мощность рыхлых донных осадков на глубину в несколько тысяч метров. Метод основан на изучении распространения в верхних слоях земной коры упругих волн. Упругие волны вызываются взрывом на поверхности моря. Распространяясь во все стороны, волны проникают на значительную глубину в толщу дна. Здесь они претерпевают преломление и отражение.
В этом плавании на «Витязе» использовался метод отраженных волн. Отраженные от поверхности дна и от поверхностей, разделяющих донные отложения различной плотности, волны улавливаются гидрофонами, расположенными в виде прямой, длинной линии — «косы» — на поверхности моря. Длина «косы» достигала 600 метров. Определяя время прихода отраженных волн в нескольких точках поверхности моря, можно с известным приближением вычислить глубину и протяженность среды, в которой с измененной скоростью распространялись упругие волны. Скорость прохожения упругих волн в разных средах (или породах) не одинакова. В воде скорость зависит от температуры и солености, грунтах и горных породах от различных физических свойств, причем в рыхлых осадках скорость звука выше, чем в воде.
Сейсмические исследования в океанах начались лишь в последние годы, и по Индийскому океану имеется еще очень мало данных. Поэтому исследования, проводившиеся Валерием Михайловичем Ковылиным, вызывают большой интерес. Расшифровка записанных в районе Яванской впадины отраженных волн позволяет заключить, что здесь имеется несколько слоев рыхлых осадков, по крайней мере шесть. Толщина их в разных местах не одинакова. В районе к югу от Явы, на ложе океана, она равна 1000 метрам, в самом же желобе Яванской впадины толщина слоя рыхлых осадков достигает 2000 метров.
Конечно, немало интересных наблюдений было сделано за время наших длинных станций в районе Яванской впадины и по биологии моря. Зоологи неоднократно спускали трал Сигсби, стараясь попасть на наибольшие глубины впадины. Изучением фауны глубоководных впадин занимались наши зоологи Н. Г. Виноградова и Г. М. Беляев, специалисты по придонной фауне — бентосу.
В интереснейшей проблеме жизни на максимальных глубинах океана имеется много аспектов. Один из них — это вопрос о возрасте глубоководной фауны. Мнения здесь расходятся. Одни ученые считают, что глубоководная фауна хранит в наибольшем количестве древние и примитивные формы, другие — в основном зарубежные ученые — считают, что она не более древняя, чем фауна поверхностных вод океана.
Не все траления были удачны. Иногда трал приносил очень мало животных. Много часов напряженной работы — и в результате жалкая горсточка биологического материала, полученная при промывке ила. Отряд бентоса занимался количественным учетом биомассы донных животных. И когда фауны бывало очень мало, оставалось неясным — то ли действительно очень мала биомасса придонного населения, то ли по техническим причинам трал не смог собрать имеющихся на дне животных.
Но бывали и удачные тралы, приносившие разнообразных животных: моллюсков, червей, рачков, неизвестных для таких глубин, мелких голотурий элпидия (Elpidia glacialis), которых во множестве находила и «Галатея» в Яванской впадине, различных морских звезд. Была поймана огромная красная пирозома (Pyrosoma spinosum), длиной 2,5 метра, своеобразное животное, относящееся к колониальным асцидиям. На дне Яванской впадины обнаружено 25 видов животных, принадлежащих к 8 типам животного царства. Среди глубоководной донной фауны есть эндемичные виды, а есть и виды, близкие к находимым во впадинах Тихого океана, прежде всего в Филиппинской.
На одной из станций Т. С. Расе выловил интересных прозрачных глубоководных рыб с телескопическими глазами на длинных стеблях. Теодор Саулович предполагает, что это стилофтальмы (Stylophthalmus paradoxus) — личинки угревидных идиакантов (Idiacanthus spp.), принимавшиеся до 1933 года за рыб особого семейства Stylophthalmidae. Поймали и другую интересную рыбу, относящуюся к спинорогам (сем. Aluteridae), зеленую, всю исписанную сине-фиолетовыми черточками, с острым тонким шипом на спине и маленьким ртом с зубами, как у грызунов.
Временами встречались большие стаи рыб, которые плескались, выскакивали из воды. Над косяками рыб вода «кипела», ходили волны с гребешками, как на рифе. Это были тунцы. По-видимому, вблизи находились нерестилища тунцов и других рыб, так как в планктоне мы находили личинки тунца, меч-рыбы, парусника. Район к югу от Явы вообще богат жизнью. Ночью на свет ламп приплывали большие стаи летучих рыб, светящихся анчоусов, кальмаров. Планктонные сетки приносили тоже много живности, особенно в восточной части района. Тут биомасса планктона в верхнем 100-метровом слое превышала 100 мг на кубический метр. Для открытого моря это немалая величина. Такое богатство планктона, растительного и животного, а следовательно, и вообще жизни в море, объясняется тем, что верхние слои воды, где идет фотосинтез, содержат много питательных солей — фосфатов, нитратов и др. Обилие же солей обусловливается и подъемом глубинных вод к поверхности, и поступлением солей с недалеких островов Индонезии.
Погода нам благоприятствовала. Ни разу ветер и волна не разыгрывались до такой степени, чтобы серьезно мешать работам. Видимость была неплохая, и неоднократно, когда наш разрез подходил к Яве, мы могли рассматривать вдали берег и горы. Однажды хорошо просматривался четкий конус вулкана Мерапи, что значит «Огненный». Мерапи считается одним из самых опасных и коварных вулканов на Яве. Извержения его происходят неожиданно и быстро, от них трудно спастись. Мерапи унес уже тысячи человеческих жизней. Последние сильные извержения были в 1934 и 1935 годах.
Продвигаясь на запад вдоль берегов Явы, мы прошли мимо города Чилачап — единственного порта на южном побережье Явы, обращенном к Индийскому океану. Закончив работы на разрезах к югу от Явы, мы легли курсом на Зондский пролив, чтобы идти в Джакарту. Но у В. Г. Богорова появилась идея: еще до захода в Джакарту зайти на остров Рождества, который лежит на нашем пути. Остров окружен коралловыми рифами, и мы могли бы с успехом там поработать. Идею все восприняли с восторгом.
Для отыскания буя при помощи радиолокатора.