«Климат и время в их геологических отношениях»

Fig. 2.

Поскольку склон E P равен 4 футам, склон E′ P′ составляет, следовательно, 2 фута; средний склон для всей массы составляет, таким образом, 3 фута. Среднее количество работы, совершаемой при опускании массы, будет, конечно, 3 футо-фунта на фунт воды. Количество работы, совершаемой при вертикальном опускании P′ P, должно, следовательно, составлять один футо-фунт на фунт. Что это именно такое количество, станет очевидным из следующего: перенос одного фута воды из экваториальной колонны в полярную нарушает равновесие, делая экваториальную колонну слишком легкой на один фут воды, а полярную колонну — слишком тяжелой на ту же величину. Полярная колонна поэтому будет стремиться опуститься, а экваториальная — подняться, пока равновесие не будет восстановлено. Разница веса двух колонн, равная 2 футам воды, заставит полярную колонну начать опускаться с давлением в 2 фута воды; а экваториальная колонна начнет подниматься с равным количеством давления. Когда полярная колонна опустится на полфута, экваториальная колонна поднимется на полфута. Давление опускающейся полярной колонны теперь уменьшится до одного фута воды. И когда полярная колонна опустится еще на один фут, P′ достигнет P, а E′ достигнет E; две колонны тогда будут в равновесии. Отсюда следует, что среднее давление, с которым полярная колонна опускалась на один фут, было равно давлению одного фута воды. Следовательно, среднее количество работы, совершаемой при опускании массы, было равно одному футо-фунту на фунт воды; это, добавленное к 3 футо-фунтам, полученным от склона, дает в сумме 4 футо-фунта.

Как бы мы ни рассматривали этот вопрос, мы приходим к выводу, что если 4 фута представляют величину склона между экваториальной и полярной колоннами, когда они находятся в равновесии, то 4 футо-фунта — это общее количество работы, которую сила тяжести может совершить над фунтом воды, преодолевая сопротивление движению при его прохождении от экватора к полюсу вниз по склону, а затем при его вертикальном опускании на дно океана.

Но ответят, что опускается не только один фут воды P′ P, но опускается также вся колонна P O длиной 10 000 футов. Что же тогда, спросят, становится с силой, которую сила тяжести оказывает при опускании этой колонны? Мы вскоре увидим, что эта сила полностью расходуется на работу против силы тяжести в других частях цепи; так что ни один футо-фунт этой силы не идет на преодоление сцепления, трения и других сопротивлений; вся она тратится на противодействие усилиям, которые сила тяжести оказывает, чтобы остановить течение в другой части цепи.

Теперь я рассмотрю следующую часть движения, а именно: нижнее или обратное течение со дна полярной колонны к дну экваториальной колонны. Что производит это течение? Излишне говорить, что оно не может быть вызвано непосредственно силой тяжести. Гравитация не может непосредственно тянуть какое-либо тело горизонтально вдоль поверхности Земли. Вода, образующая это течение, выталкивается в стороны весом полярной колонны и течет, или, вернее, проталкивается к экватору, чтобы заполнить пустоту, вызванную подъемом экваториальной колонны. Существует постоянный поток воды от экватора к полюсам вдоль поверхности, и этот отток воды от экватора восполняется нижним или обратным течением от полюсов. Но единственная сила, которая может гнать воду со дна полярной колонны к дну экваториальной колонны, — это давление полярной колонны. Но откуда полярная колонна берет свое давление? Она может давить лишь в той мере, в какой ее вес превышает вес экваториальной колонны. То, что оказывает давление, — это, следовательно, масса воды, которая стекала по склону от экватора на полярную колонну. В данном случае именно вертикальное движение вызывает это нижнее течение. Энергия, которая производит это течение, должна, следовательно, быть получена из 4 футо-фунтов, возникающих в результате наклона; ибо энергия вертикального движения, как уже было доказано, берется из этого источника; или, иными словами, какую бы силу ни оказывало это вертикальное движение, она вычитается из 4 футо-фунтов, полученных от полного наклона.

Рассмотрим теперь четвертое и последнее движение, а именно: подъем нижнего течения к поверхности океана на экваторе. Когда это холодное нижнее течение достигает экваториальных регионов, оно поднимается к поверхности в ту точку, откуда оно первоначально начало свой путь. Что же тогда поднимает воду со дна экваториальной колонны к ее вершине? Это не может быть сделано непосредственно ни теплом, ни силой тяжести. Когда тепло, например, подводится к дну сосуда, нагретая вода у дна расширяется и, становясь легче воды выше, поднимается сквозь нее к поверхности; но если тепло подводится к поверхности воды, а не к дну, тепло не вызовет восходящего течения. Оно будет скорее стремиться предотвратить такое течение, чем вызвать его — причина в том, что каждый последующий слой воды будет из-за подведенного тепла становиться горячее и, следовательно, легче слоя под ним, и холоднее и, следовательно, тяжелее слоя над ним. Поэтому он не может подняться, потому что он слишком тяжел; и не может опуститься, потому что он слишком легок. Но море в экваториальных регионах нагревается сверху, а не снизу; следовательно, вода у дна не поднимается к поверхности на экваторе в силу какого-либо тепла, которое она получает. Слой воды никогда не может поднять температуру слоя под ним до более высокой температуры, чем он сам; и поскольку он не может этого сделать, он не может сделать слой под ним легче себя. То, что поднимает воду на экваторе, согласно теории доктора Карпентера, должно быть нисходящим давлением полярной колонны. Когда вода стекает по склону от экватора к полюсу, полярная колонна, как мы видели, становится слишком тяжелой, а экваториальная — слишком легкой; первая тогда опускается, а вторая поднимается. Именно опускание полярной колонны поднимает экваториальную. Когда полярная колонна опускается, столько же воды вдавливается под экваториальную колонну, сколько вытесняется из-под полярной колонны. Если один фут воды вытесняется из-под полярной колонны, фут воды вдавливается под экваториальную колонну. Таким образом, когда полярная колонна опускается на фут, экваториальная колонна поднимается на ту же величину. Экваториальная вода продолжает стекать по склону, полярная колонна опускается: фут воды снова вытесняется из-под полярной колонны, и фут вдавливается под экваториальную. По мере того как фут за футом удаляется таким образом со дна полярной колонны, пока она опускается, фут за футом проталкивается под экваториальную колонну, пока она поднимается; таким образом, вода на поверхности океана в полярных регионах опускается на дно, а вода на дне в экваториальных регионах поднимается к поверхности — эффект солнечного тепла и полярного холода продолжает, конечно, поддерживать поверхность океана в экваториальных регионах на более высоком уровне, чем на полюсах, и тем самым поддерживать постоянное состояние нарушенного равновесия. Или, чтобы выразить это словами самого доктора Карпентера: «Холодная и плотная полярная вода, втекая у дна экваториальной колонны, не займет непосредственно место той, которая была удалена с поверхности; но это место будет заполнено подъемом всей вышележащей колонны, которая, будучи теплее, также легче холодного слоя под ней. Каждое новое поступление с полюсов займет свое место ниже того, которое предшествует ему, поскольку его температура будет в меньшей степени затронута контактом с более теплой водой над ним. Таким образом, восходящее движение будет передано всей экваториальной колонне, и в свое время каждая ее часть попадет под влияние поверхностного тепла солнца» [73].

Но агент, который поднимает воду нижнего течения к поверхности, — это давление полярной колонны. Экваториальная колонна не может подняться непосредственно с помощью силы тяжести. Сила тяжести, вместо того чтобы поднимать колонну, направляет все свои усилия на то, чтобы предотвратить ее подъем. Сила тяжести здесь — это сила, действующая против течения. Именно опускание полярной колонны, как было сказано, поднимает экваториальную колонну. Следовательно, все количество работы, совершаемой силой тяжести при опускании полярной колонны, тратится на поднятие экваториальной колонны. Сила тяжести совершает ровно столько же работы, предотвращая движение в экваториальной колонне, сколько она совершает, производя движение в полярной колонне; так что, что касается вертикальных частей циркуляции доктора Карпентера, можно сказать, что сила тяжести не производит движения и не предотвращает его. И это замечание, заметьте, относится не только к P O и E Q, но также к частям P′ P и E E′ двух колонн. Когда масса воды E E′, скажем, глубиной в один фут, удаляется с экваториальной колонны и помещается на полярную колонну, последняя колонна становится тяжелее первой на вес двух футов воды. Сила тяжести тогда оказывает большее усилие, притягивая полярную колонну вниз, чем она делает, предотвращая подъем экваториальной колонны; и следствием этого является то, что полярная колонна начинает опускаться, а экваториальная — подниматься. Но по мере того как полярная колонна продолжает опускаться, а экваториальная — подниматься, способность силы тяжести производить движение в полярной колонне уменьшается, а способность силы тяжести предотвращать движение в экваториальной колонне увеличивается; и когда P′ опускается до P, а E′ поднимается до E, способность силы тяжести предотвращать движение в экваториальной колонне становится в точности равной способности силы тяжести производить движение в полярной колонне, и, следовательно, движение прекращается. Отсюда следует, что все количество работы, совершаемой при опускании P′ P, тратится на поднятие E′ E против силы тяжести.

Отсюда также следует, что неровности морского дна никак не могут способствовать циркуляции; ибо хотя холодное нижнее течение в своем продвижении и натолкнется на глубокую впадину, заполненную водой, менее плотной, чем оно само, оно, несомненно, опустится на дно углубления; однако прежде чем оно сможет выбраться оттуда, придется совершить столько же работы против силы тяжести, сколько было совершено силой тяжести при его опускании. Но хотя неровности дна океана не способствовали бы течению, они, тем не менее, значительно замедляли бы его из-за препятствий, которые они создавали бы для движения воды.

Мы предполагали, что вес P′ P равен весу E E′; но масса P′ P должна быть больше E E′, потому что P′ P должна не только поднять E E′, но и привести в движение нижнее течение — протолкнуть воду вдоль морского дна от полюса к экватору. Так что мы должны иметь массу воды, в дополнение к P′ P, помещенную на полярную колонну, чтобы позволить ей произвести нижнее течение в дополнение к подъему экваториальной колонны.

Отсюда также следует, что количество работы, которое может быть совершено силой тяжести, зависит исключительно от разности температур между экваториальными и полярными водами и полностью не зависит от того, как температура может убывать от экватора к полюсам. Предположим, в согласии с идеей доктора Карпентера [74], что экваториальное тепло и полярный холод ограничены определенными областями, и что в промежуточном пространстве не наблюдается большой разницы температур. Такое устройство не увеличило бы количество работы, которую могла бы совершить сила тяжести; оно просто сделало бы склон более крутым на двух крайностях и более пологим в промежуточном пространстве. Это, несомненно, способствовало бы поверхностному потоку воды вблизи экватора и полюсов, но в соответствующей степени замедлило бы поток воды в промежуточных регионах. Короче говоря, это лишь разрушило бы однородность склона, ни в малейшей степени не способствуя общему движению воды.

Поэтому доказуемо, что энергия, извлекаемая из полного наклона, каким бы этот наклон ни был, охватывает все, что можно получить от силы тяжести.

Нельзя выдвинуть в качестве возражения против того, что было изложено, то, что я определил лишь количество силы, действующей на воду на поверхности океана, а не на воду на всех глубинах — что я оценил количество работы, которую сила тяжести может совершить над данным количеством воды на поверхности, но не общее количество работы, которую сила тяжести может совершить над всем океаном. Это возражение не выдерживает критики, потому что именно на поверхности океана существует наибольшая разница температур, а следовательно, и плотности, между экваториальными и полярными водами, и поэтому именно там сила тяжести оказывает свое наибольшее воздействие. И если сила тяжести не способна перемещать воду на поверхности, она тем более не способна делать это под поверхностью. Что касается рассматриваемого вопроса, любые расчеты относительно количества силы, оказываемой силой тяжести на различных глубинах, излишни.

Утверждается также, что ветры не могут вызвать вертикальное течение, за исключением некоторых весьма специфических условий. Мы уже видели, что, согласно теории доктора Карпентера, вертикальное движение вызывается водой, стекающей с экваториальной колонны вниз по склону на полярную колонну, тем самым разрушая равновесие между ними путем уменьшения веса экваториальной колонны и увеличения веса полярной колонны. Чтобы равновесие было восстановлено, полярная колонна опускается, а экваториальная поднимается. Но не должен ли тот же эффект происходить, если предположить, что вода переносится из одной колонны в другую под влиянием ветров, а не под влиянием силы тяжести? Вертикальное опускание и подъем этих колонн зависят исключительно от разницы в их весах, а не от природы агента, который создает эту разницу. Что касается разницы веса, 2 фута воды, прогнанные вниз по склону от экваториальной колонны к полярной ветрами, произведут точно такой же эффект, как если бы они были прогнаны силой тяжести. Если вертикальное движение следует как необходимое следствие переноса воды от экватора к полюсам силой тяжести, оно следует в равной степени как необходимое следствие того же переноса ветрами; так что нельзя быть свободным в том, чтобы отстаивать вертикальную циркуляцию в одном случае и отрицать ее в другом.

Гравитационная теория Гибралтарского течения. — Если разница удельного веса не может объяснить течения океана в целом, то она, безусловно, еще более решительно не может объяснить Гибралтарское течение. Существование подводного хребта между мысами Трафальгар и Спартель, как было показано в Phil. Mag. за октябрь 1871 г., стр. 269, влияет на течения, возникающие в результате разницы удельного веса, таким образом, который, по-видимому, не приходил в голову доктору Карпентеру. Давление воды и других жидкостей не похоже на давление твердого тела — не похоже на давление груза на чаше весов, просто давление вниз. Жидкости давят вниз, как и твердые тела, но они также давят в стороны. Давление воды является гидростатическим. Если мы наполним бассейн водой или любой другой жидкостью, жидкость останется в идеальном равновесии при условии, что стенки бассейна достаточно прочны, чтобы противостоять давлению. Средиземное море и Атлантику, вплоть до уровня упомянутого подводного хребта, можно рассматривать как огромные бассейны, стенки которых достаточно прочны, чтобы противостоять любому давлению. Отсюда следует, что, насколько бы плотнее ни была вода Средиземного моря, чем вода Атлантики, только вода выше уровня хребта может оказывать какое-либо влияние в плане нарушения равновесия, чтобы уровень Средиземного моря был ниже уровня Атлантики. Вода Атлантики ниже уровня этого хребта могла бы быть легкой, как воздух, а вода Средиземного моря — тяжелой, как расплавленный свинец, но это не могло бы вызвать нарушения равновесия; и если нет разницы в плотности между водами Атлантики и Средиземного моря от поверхности до уровня вершины хребта, то не может быть ничего, что вызвало бы циркуляцию, которую предполагает доктор Карпентер. Предположим, оба бассейна пусты, и плотная вода наливается в Средиземное море, а менее плотная вода — в Атлантику, пока они оба не заполнятся до уровня хребта; очевидно, что более тяжелая вода в одном бассейне не может оказать никакого влияния на повышение уровня более легкой воды в другом бассейне, так как все давление несут на себе стенки бассейнов. Но если мы продолжим вливать воду, пока поверхность не поднимется, скажем, на один фут выше уровня хребта, то нет ничего, что могло бы противостоять боковому давлению этого одного фута воды в Средиземном море, кроме противодействующего давления одного фута в Атлантике. Но так как вода Средиземного моря плотнее воды Атлантики, этот один фут воды, следовательно, окажет большее давление, чем один фут воды Атлантики. Мы должны поэтому продолжать вливать больше воды в Атлантику, пока ее боковое давление не сравняется с давлением Средиземного моря. Два моря тогда будут в равновесии, но поверхность Атлантики, конечно, будет на более высоком уровне, чем поверхность Средиземного моря. Разница уровней будет пропорциональна разнице в плотности вод двух морей. Но здесь мы подходим к важному моменту. При определении разницы уровней между двумя морями, или, что то же самое, разницы уровней между колонной Атлантики и колонной Средиземного моря, мы должны принимать во внимание только ту воду, которая лежит выше уровня хребта. Если над хребтом есть один фут воды, то существует разница уровней, пропорциональная разнице давлений между одним футом воды двух морей. Если над уровнем хребта есть 2 фута, 3 фута или любое количество футов воды, разница уровней пропорциональна 2 футам, 3 футам или любому количеству футов воды, которое может быть над хребтом. Если, например, 13 должно представлять плотность воды Средиземного моря, а 12 — плотность воды Атлантики, то если бы в Средиземном море был один фут воды над уровнем хребта, в Атлантике потребовался бы один фут один дюйм воды над хребтом, чтобы они могли быть в равновесии. Разница уровней составила бы, следовательно, один дюйм. Если бы было 2 фута воды, разница уровней составила бы 2 дюйма; если 3 фута, разница составила бы 3 дюйма и так далее. И это следовало бы независимо от того, какой могла бы быть фактическая глубина двух бассейнов; вода ниже уровня хребта не оказывает никакого влияния на уровень поверхности.

Принимая собственные данные доктора Карпентера о плотности вод Средиземного моря и Атлантики, какова же тогда разница в плотности? Подводный хребет подходит на расстояние 167 морских саженей к поверхности; скажем, в круглых числах, на расстояние 1000 футов. Каковы плотности двух бассейнов на глубине до 1000 футов? Согласно доктору Карпентеру, разница невелика, если она вообще есть. Его собственные слова по этому поводу таковы: «Сравнение этих результатов не оставляет сомнений в том, что в воде Средиземного моря существует избыток солености по сравнению с Атлантикой; но что этот избыток незначителен в поверхностной воде, в то время как несколько больше в более глубокой воде» (§ 7). «Далее, при исследовании проб воды, взятых с поверхности, со 100 саженей, с 250 саженей и с 400 саженей соответственно, было обнаружено, что, хотя первые две имели характерную температуру и плотность воды Атлантики, последние две имели характеристики и плотность воды Средиземного моря» (§ 13). Здесь, по крайней мере до глубины 100 саженей или 600 футов, существует небольшая разница в плотности между водами двух бассейнов. Следовательно, на глубине до 600 футов нет ничего, что могло бы вызвать какое-либо заметное нарушение равновесия. Если и есть какое-либо заметное нарушение равновесия, то оно должно быть следствием разницы плотности, которая может существовать между глубинами 600 футов и поверхностью хребта. Мы не имеем дела с какой-либо разницей, которая может существовать между водой Средиземного моря и Атлантики ниже хребта; вода в бассейне Средиземного моря ниже 1000 футов может быть тяжелой, как ртуть, но это не может оказать никакого влияния на нарушение равновесия. Вода на глубине до 600 футов имеет одинаковую плотность в обоих морях, поэтому длина двух колонн, действующих друг на друга, сокращается до 400 футов — то есть до того слоя воды, который лежит на глубине от 600 до поверхности хребта в 1000 футах ниже поверхности. Но, чтобы отдать должное теории, мы возьмем средиземноморский слой с плотностью глубокой воды Средиземного моря, которую он определил примерно как 1,029, а плотность атлантического слоя — как 1,026. Разница плотности между двумя колоннами составляет, следовательно, 0,003. Следовательно, если высота средиземноморской колонны составляет 400 футов, она будет уравновешена атлантической колонной в 401,2 фута; разница уровней между Средиземным морем и Атлантикой, следовательно, не может быть более 1,2 фута. Количество работы, которое может быть совершено силой тяжести в случае Гибралтарского течения, немногим более одного футо-фунта на фунт воды, количество энергии, очевидно, недостаточное для создания течения.

Правда, в своей последней экспедиции доктор Карпентер обнаружил, что придонная вода на хребте несколько плотнее атлантической воды на той же глубине, первая — 1,0292, а вторая — 1,0265; но она также оказалась плотнее средиземноморской воды на той же глубине. Он обнаружил, например, что «плотная средиземноморская вода лежит примерно на 100 саженей ближе к поверхности над 300-саженным дном, чем там, где дно опускается более чем на 500 саженей» (§ 51). Но любой избыток плотности, который мог бы существовать на хребте, не имел бы никакой тенденции заставить средиземноморскую колонну преобладать над атлантической колонной, точно так же, как груз, помещенный над точкой опоры весов, не имел бы тенденции заставить одну чашу перевесить другую.

Если упомянутое возражение обосновано, оно показывает механическую невозможность теории. Оно доказывает, что независимо от того, существует ли нижнее течение или нет, или переносится ли плотная вода, лежащая в глубокой впадине Средиземного моря, через подводный хребет в Атлантику или нет, объяснение, предложенное доктором Карпентером, является таким, которое не может быть принято. На нем лежит обязанность объяснить либо (1) как почти бесконечно малая разница плотности, существующая между колоннами Атлантики и Средиземного моря до уровня хребта, может вызвать верхнее и нижнее течения, переносящие глубокую и плотную воду Средиземного моря через хребет, либо (2) как все это может быть сделано посредством разницы плотности, существующей ниже уровня хребта. [75] Что на самом деле является истинной причиной Гибралтарского течения, будет рассмотрено в гл. XIII.

Балтийское течение. — Вход в Балтийское море в некоторых местах имеет глубину не более 50 или 60 футов. Из этого, следовательно, следует, исходя из того, что уже было доказано в отношении Гибралтарского течения, что влияние силы тяжести должно быть еще меньшим в создании течения в Балтийском проливе, чем в Гибралтарском проливе.

ГЛАВА X. ИССЛЕДОВАНИЕ ГРАВИТАЦИОННОЙ ТЕОРИИ ОКЕАНИЧЕСКОЙ ЦИРКУЛЯЦИИ. — ТЕОРИЯ ДОКТОРА КАРПЕНТЕРА. — РАССМОТРЕНИЕ ВОЗРАЖЕНИЙ.

Modus Operandi of the Matter.—Polar Cold considered by Dr. Carpenter the Primum Mobile.—Supposed Influence of Heat derived from the Earth’s Crust.—Circulation without Difference of Level.—A Confusion of Ideas in Reference to the supposed Agency of Polar Cold.—M. Dubuat’s Experiments.—A Begging of the Question at Issue.—Pressure as a Cause of Circulation.

В предыдущей главе, содержание которой появилось в Phil. Mag. за октябрь 1871 года, я представил способ, которым разница удельного веса производит циркуляцию. Но доктор Карпентер, по-видимому, считает, что есть некоторые важные моменты, которые я упустил из виду. Их я теперь перейду к рассмотрению в деталях.

«Весь способ рассмотрения предмета мистером Кроллом», — говорит он, — «настолько отличается от того, который, как мне кажется, он требует, и он настолько полностью неверно понял мой собственный взгляд на вопрос, что я считаю необходимым представить его в более полных деталях, чтобы физики и математики, имея обе стороны полностью перед собой, могли судить между нами» (§ 26). [76]

Затем он ссылается на момент, настолько очевидный, что едва ли требует рассмотрения, а именно: эффект, который возникает, когда поверхность всей площади озера или пруда охлаждается. Вся поверхностная пленка, охлаждаясь одновременно, опускается сквозь подлежащую воду, и новая пленка из более теплого слоя непосредственно под поверхностью поднимается на ее место. Охлаждаясь в свою очередь, она опускается, и так далее. Затем он рассматривает, что происходит, когда охлаждается только часть поверхности пруда, и показывает, что в этом случае поверхностная пленка, которая опускается, замещается не снизу, а притоком из соседней области.

«То, что это должно быть так», — говорит доктор Карпентер, — «кажется мне настолько самоочевидным, что я удивлен, что любой человек, знакомый с принципами физической науки, должен колебаться в признании этого, тем более что он должен прямо отрицать это. Но поскольку другие могут испытывать те же трудности, что и мистер Кролл, возможно, стоит мне представить этот случай в форме еще более элементарной простоты» (§ 29).

Затем, чтобы показать способ, которым происходит общая океаническая циркуляция, он предполагает два цилиндрических сосуда, W и C, равного размера, наполненных морской водой. Цилиндр W представляет экваториальную колонну, и температура воды в нем поддерживается на уровне 60°; в то время как вода в другом цилиндре C, представляющем полярную колонну, поддерживается при температуре 30° посредством постоянного воздействия холода сверху. Свободное сообщение поддерживается между двумя цилиндрами сверху и снизу; и вода в холодном цилиндре, будучи в силу своей низкой температуры плотнее воды в теплом цилиндре, две колонны, следовательно, не находятся в статическом равновесии. Холодная, а значит, более тяжелая колонна стремится вызвать отток воды со своего дна к дну теплой колонны, который замещается притоком с вершины теплой колонны к вершине холодной колонны. Фактически, мы имеем простое повторение того, что он приводил снова и снова в своих различных мемуарах по этому вопросу. Но зачем так неоднократно вдаваться в modus operandi этого дела? Кто испытывает какие-либо трудности в понимании того, как производится циркуляция?

Полярный холод как primum mobile по мнению доктора Карпентера. — Очевидно, что доктор Карпентер полагает, будто обнаружил в полярном холоде движущую силу, значение которой для создания общей океанической циркуляции упускалось из виду физиками; именно с целью развития своих идей по этому вопросу он столь полно и часто излагал свою теорию. «Если я и сделал что-то, — говорит он, — для укрепления этого учения, так это показал, что именно полярный холод, а не экваториальное тепло, является primum mobile этой циркуляции».

Влияние солнца на нагрев вод в межтропических морях, согласно взглядам доктора Карпентера, не имеет большого значения. Действующую причину движения он усматривает в холоде, а не в тепле. Фактически он доходит до утверждения, что как сила, вызывающая общий обмен между экваториальными и полярными водами, эффект полярного холода настолько превосходит эффект межтропического тепла, что влиянием последнего можно практически пренебречь.

«Предположим, — говорит он, — два бассейна океанской воды, соединенных проливом и помещенных в столь разные климатические условия, что поверхность одного подвергается нагревающему воздействию тропического солнца, в то время как поверхность другого подвергается экстремальному холоду безсолнечной полярной зимы. Эффект поверхностного тепла на воду тропического бассейна будет по большей части ограничен (как я покажу далее) его самым верхним слоем и здесь может практически не приниматься во внимание».

Идея доктора Карпентера относительно эффективности холода в создании движения представляется мне не только противоречащей общепринятым взглядам на этот предмет, но и полностью несовместимой с обычными принципами механики. На самом деле, существует так много моментов, в которых теория доктора Карпентера о «общей вертикальной океанической циркуляции» отличается от общепринятых взглядов на предмет циркуляции посредством разности удельного веса, что я счел целесообразным довольно подробно рассмотреть механику этой теории, тем более что он неоднократно утверждал, будто выдающиеся физики согласны с тем, что он выдвинул по этому вопросу.

Согласно общепринятой теории, циркуляция обусловлена разностью плотности между морем в экваториальных и полярных регионах. Реальной действующей причиной является гравитация; но гравитация не может действовать, когда нет разности удельного веса. Если бы море имело одинаковую плотность от полюсов до экватора, гравитация не могла бы оказывать никакого влияния на создание циркуляции; и то влияние, которым она обладает, пропорционально разности плотности. Но разность плотности между экваториальными и полярными водами, в свою очередь, обусловлена не абсолютно ни полярным холодом, ни тропическим теплом, а обоими — или, другими словами, разностью температур между полярными и экваториальными морями. Эта разность, по самой природе вещей, должна быть в такой же мере результатом экваториального тепла, как и полярного холода. Если бы море в экваториальных регионах не нагревалось солнцем так же быстро, как море в полярных регионах охлаждается, разность температур между ними, а следовательно, и разность плотности, уменьшалась бы и со временем исчезла бы вовсе. Как уже было показано, необходимым следствием является то, что вода, текущая из экваториальных регионов в полярные, должна компенсироваться равным количеством, текущим из полярных в экваториальные. Теперь, если бы вода, текущая из полярных в экваториальные регионы, не нагревалась так же быстро, как вода, текущая из экваториальных в полярные регионы, охлаждается, экваториальные моря постепенно становились бы все холоднее и холоднее, пока между ними и полярными океанами не исчезла бы ощутимая разность температур. Фактически, равенство этих двух скоростей необходимо для самого существования такой общей циркуляции, какую отстаивает доктор Карпентер. Если он признает, что отстаиваемый им общий обмен экваториальной и полярной водой вызван разностью плотности между водой на экваторе и на полюсах, возникающей из-за разности температур, то он должен также признать, что эта разность плотности в такой же мере обусловлена нагреванием экваториальной воды солнцем, как и охлаждением полярной воды посредством излучения и другими средствами — или, другими словами, что она в такой же мере обусловлена экваториальным теплом, как и полярным холодом. И если это так, то не может быть правдой, что полярный холод, а не экваториальное тепло, является «primum mobile» этой циркуляции; и тем более не может быть правдой, что нагревание экваториальной воды солнцем имеет столь малое значение, что им можно «практически пренебречь».

Предполагаемое влияние тепла, исходящего из земной коры. — Существует, согласно доктору Карпентеру, еще один агент, участвующий в создании общей океанической циркуляции, а именно тепло, получаемое дном океана от земной коры. У нас нет оснований полагать, что количество внутреннего тепла, проходящего через земную кору, больше в одной части земного шара, чем в другой; также у нас нет оснований заключать, что дно межтропических морей получает больше тепла от земной коры, чем дно морей в полярных регионах. Но если полярные моря получают столько же тепла из этого источника, сколько моря в тропиках, то разность плотности между ними никак не может быть обусловлена теплом, полученным от земной коры; а раз это так, механически невозможно, чтобы внутреннее тепло могло быть причиной возникновения общей океанической циркуляции.

Циркуляция без разности уровней. — Существует еще одна часть теории, которая кажется мне несовместимой с механикой. Утверждается, что эта общая циркуляция происходит без какой-либо разности уровней между экватором и полюсами. Ссылаясь на случай двух цилиндров W и C, которые представляют соответственно экваториальную и полярную колонны, доктор Карпентер говорит:

«Сила, которая таким образом поднимет всю колонну воды в W, — это та, что вызывает опускание всей колонны в C, а именно избыток гравитации, постоянно действующий в C, — при этом уровни двух колонн, а следовательно, и их высоты, поддерживаются в постоянном равенстве благодаря свободному прохождению поверхностной воды из W в C».

«Однако все рассуждение мистера Кролла по этому вопросу, — продолжает он, — исходит из предположения, что уровни полярной и экваториальной колонн не поддерживаются в равенстве и т. д.» (§ 30). И далее: «Теперь, далеко не утверждая (как это сделал капитан Мори), что ничтожная разность уровней, возникающая из-за неравенства температур, адекватна для создания океанских течений, я просто утверждаю, что по мере того, как уровень нарушается изменением температуры, он будет восстанавливаться гравитацией» (§ 23).

Fig. 3.

Чтобы яснее понять, почему рассматриваемая циркуляция не может происходить без разности уровней, пусть W E (рис. 3) представляет экваториальную колонну, а C P — полярную колонну. Экваториальная колонна теплее полярной, потому что она получает больше тепла от солнца, чем последняя; а полярная холоднее экваториальной, потому что получает меньше. Разность плотности двух колонн является результатом их разности температур; а разность температур, в свою очередь, является результатом разности в количестве тепла, получаемого каждой из них от солнца. Или, выражаясь иначе, разность плотности (а следовательно, и рассматриваемая циркуляция) обусловлена избытком тепла, получаемого экваториальной колонной от солнца по сравнению с тем, что получает полярная; так что не принимать во внимание перегрев межтропических вод солнцем — значит не принимать во внимание то самое, что является абсолютно необходимым для существования циркуляции. Предполагая, что вода в обеих колоннах одинакова и различается только температурой, и что экваториальная колонна обладает большим теплом, чем полярная, и поэтому менее плотна, чем последняя, следует, что для того, чтобы две колонны находились в статическом равновесии, поверхность экваториальной колонны должна находиться на более высоком уровне, чем поверхность полярной. Это создает уклон W C от экватора к полюсу. Степень уклона, конечно, будет зависеть от степени разности их температур. Но, как было показано ранее, невозможно, чтобы статическое равновесие когда-либо было полностью достигнуто, потому что уклон, вызванный возвышением экваториальной колонны над полярной, создает то, что мы можем позволить себе назвать молекулярным нарушением равновесия. Поверхность океана, или молекулы воды, лежащие на уклоне, не находятся в положении равновесия, а стремятся в силу гравитации скатиться вниз по уклону в направлении полярной колонны C. Будет замечено, что чем больше мы достигаем статического равновесия всего океана, тем больше уклон, а следовательно, тем больше нарушение молекулярного равновесия; и наоборот, чем больше восстанавливается молекулярное равновесие за счет уменьшения уклона, тем больше нарушение статического равновесия. Поэтому абсолютно невозможно, чтобы оба условия равновесия выполнялись одновременно, пока существует разность температур между двумя колоннами. И этот вывод остается верным, даже если мы предположим, что вода является идеальной жидкостью, абсолютно лишенной вязкости. Отсюда следует, что общая океаническая циркуляция без разности уровней является механической невозможностью.

В случае реальной циркуляции, обусловленной разностью гравитации, всегда существует постоянное нарушение как статического, так и молекулярного равновесия. Колонна C всегда выше, а колонна W всегда ниже, чем они должны были бы быть, если бы они находились в равновесии; но они никогда не могут быть на одном уровне.

Конечно, вполне мыслимо, что два условия равновесия могут выполняться попеременно. Мы можем представить, что колонна C остается неподвижной, пока вода, текущая из колонны W, не восстановит уровень. И после того, как уровень восстановлен, мы можем представить, что полярная колонна C опускается, а экваториальная колонна W поднимается, пока они не уравновесят друг друга идеально. Такой способ циркуляции, состоящий из попеременного поверхностного потока и вертикального опускания и подъема колонн, хотя и мыслим, в действительности невозможен в природе; ибо нет средств, с помощью которых полярная колонна C могла бы удерживаться от опускания до тех пор, пока уровень не будет восстановлен. Но доктор Карпентер не предполагает, что общая океаническая циркуляция происходит таким прерывистым образом; согласно ему, циркуляция постоянна. Он утверждает, что происходит «постоянный перенос воды со дна C на дно W и с вершины W на вершину C, с постоянным нисходящим движением в C и постоянным восходящим движением в W» (§ 29). Но такое положение вещей несовместимо с идеей о том, что «уровни двух колонн, а следовательно, и их высоты, поддерживаются в постоянном равенстве» (§ 29).

Хотя доктор Карпентер не признает существования постоянной разности уровней между экватором и полюсом, он тем не менее говорит о понижении уровня в полярном бассейне, возникающем в результате сжатия при охлаждении воды, втекающей в него. Это снижение уровня вызывает приток воды из окружающей области; «и поскольку то, что отводится, — цитируя его собственные слова, — пополняется с еще большего расстояния, продолжающееся охлаждение поверхностного слоя в полярном бассейне вызовет «напор» вод по направлению к нему, который будет распространяться назад через весь промежуточный океан, находящийся в сообщении с ним, пока не достигнет тропической области». Уклон, созданный между полярным бассейном и окружающей областью, если он достаточно велик, позволит воде в окружающей области течь к полюсу; но если этот уклон не простирается до экватора, он не позволит тропическим водам также течь к полюсу. Неизбежно следует одно из двух: либо уклон простирается от экватора до полюса, либо вода может течь от экватора к полюсу без уклона. Если доктор Карпентер утверждает первое, он противоречит сам себе; а если он принимает второе, он противоречит очевидному принципу механики.

Путаница идей относительно предполагаемого воздействия полярного холода. — Мне кажется, что доктор Карпентер был несколько введен в заблуждение легкой путаницей идей относительно предполагаемого воздействия полярного холода. Это убедительно показано в следующем отрывке из его мемуаров в «Трудах Королевского географического общества», том XV.

«Мистер Кролл, споря против доктрины общей океанической циркуляции, поддерживаемой разностью температур, и справедливо утверждая, что такая циркуляция не может быть вызвана применением тепла на поверхности, полностью проигнорировал воздействие холода».

Здесь предполагается, что в создании общей океанической циркуляции действуют два агента. Один агент — это тепло, действующее в экваториальных регионах; а другой агент — это холод, действующий в полярных регионах. Предполагается, что воздействие холода гораздо мощнее, чем воздействие тепла. Фактически, воздействие экваториального тепла настолько ничтожно по сравнению с воздействием полярного холода, что им можно «практически пренебречь» — оставить без внимания вовсе, — при этом полярный холод является primum mobile циркуляции. Предполагается также, что я рассмотрел эффективность одного из агентов, а именно тепла, и нашел его совершенно неадекватным для создания рассматриваемой циркуляции; и также признается, что мои выводы совершенно верны. Но затем предполагается, что я оставил без внимания другого агента, а именно полярный холод, единственного агента, обладающего реальной силой. Если бы я принял во внимание полярный холод, предполагается, что я сразу нашел бы причину, совершенно адекватную для производства требуемого эффекта.

Это справедливое изложение взглядов доктора Карпентера по данному вопросу; по крайней мере, я не могу придать его словам иного значения. И я не сомневаюсь, что это также те взгляды, которые были приняты теми, кто согласился с его теорией.

Из того, что уже было сказано, должно быть достаточно очевидно, что представление о наличии двух отдельных агентов, действующих при создании циркуляции, а именно тепла и холода, один из которых, как предполагается, обладает гораздо большей силой, чем другой, не только противоречит взглядам, разделяемым физиками, но и полностью несовместимо с обычными принципами механики. Но более того, если мы проанализируем предмет немного глубже, чтобы устранить некоторую путаницу идей, которая его окружает, мы обнаружим, что эти взгляды несовместимы даже с собственным объяснением доктора Карпентера причины общей океанической циркуляции.

Холод — это не нечто положительное, сообщаемое полярным водам, придающее им движение, и чего лишены тропические воды. Если, окунув одну руку в таз, наполненный тропической водой при 80°, а другую — в таз, наполненный полярной водой при 32°, мы обратимся к нашим ощущениям, мы назовем воду в одном случае горячей, а в другом — холодной; но что касается самой воды, тепло и холод просто означают разницу в количестве содержащегося тепла. И полярная, и тропическая вода обладают определенным количеством энергии в форме тепла, только полярная вода не обладает им в таком количестве, как тропическая.

Как же, согласно доктору Карпентеру, полярный холод придает движение воде? Теплая вода, втекающая в полярную колонну, становится охлажденной холодом, но она не охлаждается ниже температуры воды под ней; ибо, согласно доктору Карпентеру, океан в полярных регионах так же холоден и плотен внизу, как и на поверхности. Охлажденная поверхностная вода не опускается сквозь воду под ней, подобно поверхностной воде пруда, охлаждающейся морозной ночью. «Нисходящее движение в колонне C не будет состоять, — говорит он, — в последовательном опускании поверхностных пленок сверху вниз, но это будет нисходящее движение всей массы, как если бы вода в высоком сосуде вытекала через отверстие в дне» (§ 29). Происходит нисходящее движение всей колонны, вызывающее отток воды у дна по направлению к экваториальной колонне W, который компенсируется притоком с вершины экваториальной колонны к вершине полярной колонны C. Но что заставляет колонну C опускаться? Причиной опускания является ее избыточный вес по сравнению с весом колонны W. Колонна C опускается, а колонна W поднимается по той же причине, по которой на весах тяжелая чаша опускается, а легкая поднимается. Колонна C опускается не просто потому, что она холодная, а потому, что она холоднее колонны W. Колонна C опускается не просто потому, что вследствие холода она плотная и поэтому тяжелая, а потому, что вследствие холода она плотнее и поэтому тяжелее колонны W. Она могла бы быть такой же холодной, как замерзшая ртуть, и такой же тяжелой, как свинец; но она не опускалась бы по этой причине, если бы не была тяжелее колонны W. Опускание колонны C и подъем колонны W, а следовательно, и общая океаническая циркуляция, происходят, таким образом, согласно объяснению доктора Карпентера, из-за разности весов двух колонн; а разность весов двух колонн происходит из-за их разности плотности; а разность плотности двух колонн, в свою очередь, происходит из-за их разности температур. Но уже было доказано, что разность температур между полярной и экваториальной колоннами зависит целиком от разности в количестве тепла, получаемого каждой из них от солнца. Экваториальная колонна W обладает большим теплом, чем полярная колонна C, исключительно потому, что она получает больше тепла от солнца, чем колонна C. Следовательно, утверждение доктора Карпентера о том, что циркуляция вызвана полярным холодом, а не экваториальным теплом, находится в таком же противоречии с его собственной теорией, как и с принципами механики. Опять же, его признание того, что общая океаническая циркуляция «не может быть вызвана применением тепла к поверхности», фактически является отказом от всего предмета спора; ибо согласно его гравитационной теории, и любой форме этой теории, циркуляция происходит из-за разности температур между экваториальными и полярными морями; но эта разность, как мы видели, целиком обязана разности в количестве тепла, получаемого от солнца в этих двух местах. Полученное тепло, однако, является «поверхностным теплом»; ибо именно на поверхности океан получает все свое тепло от солнца; и, следовательно, если поверхностное тепло не может произвести требуемый эффект, ничто другое не может.

Эксперименты М. Дюбюа. — Ссылаясь на эксперименты М. Дюбюа, приведенные мной, чтобы показать, что вода не будет течь вниз по уклону 1 к 1 820 000, он говорит: «Теперь эксперименты М. Дюбюа относились не к медленному восстановлению уровня, вызванному движением воды самой по себе, а к ощутимому движению воды, текущей по твердым поверхностям и замедляемой трением о них» (§ 22). Значение слов доктора Карпентера, я полагаю, заключается в том, что если наклон состоит из какого-либо твердого вещества, вода не будет течь вниз по нему; но если он сделан из самой воды, вода будет течь вниз по нему. Но в экспериментах М. Дюбюа только молекулы, находящиеся в фактическом контакте с твердым наклоном, могли быть замедлены трением о него. Молекулы, не находящиеся в контакте с твердым наклоном, очевидно, покоились на наклоне из воды и были совершенно свободны скатиться вниз по этому наклону, если бы захотели; но они этого не сделали; и, следовательно, эксперимент М. Дюбюа доказал, что вода не будет течь сама по себе по наклону 1 к 1 000 000.

Предрешение спорного вопроса. — «Следует помнить, — говорит доктор Карпентер, — что, как бы мал ни был первоначальный объем движения, импульс, стремящийся к его продолжению, должен генерироваться с момента его начала; так что если инициирующая сила находится в постоянном действии, будет происходить прогрессивное ускорение ее скорости, пока увеличение сопротивления не уравновесит тенденцию к дальнейшему ускорению. Теперь, если признать, что распространение нарушения равновесия от одной колонны к другой просто замедляется, а не предотвращается вязкостью жидкости, я не вижу, как можно сопротивляться выводу, что постоянно поддерживаемая разность гравитации между полярной и экваториальной колоннами действительно действует как vis viva в поддержании циркуляции между ними» (§ 35).

Если верно, как утверждает доктор Карпентер, что в случае общей океанической циркуляции, отстаиваемой им, «вязкость» просто замедляет движение, но не предотвращает его, я, безусловно, согласен с ним, «что постоянно поддерживаемая разность гравитации между полярной и экваториальной колоннами действительно действует как vis viva в поддержании циркуляции между ними». Но утверждать, что она лишь замедляет, но не предотвращает движение, — это просто предрешение спорного вопроса. Установленным принципом является то, что если сила, сопротивляющаяся движению, больше силы, стремящейся его произвести, то никакое движение не может произойти и никакая работа не может быть выполнена. Эксперименты М. Дюбюа доказывают, что сила молекулярного сопротивления воды движению больше силы, полученной от уклона 1 к 1 000 000; и поэтому просто предрешением спорного вопроса является утверждение, что она меньше. Эксперименты ММ. Барлоу, Рейни и других, на которые он ссылается, едва ли заслуживают рассмотрения в связи с настоящим вопросом, потому что мы не знаем ничего относительно фактического количества силы, производящей движение воды в этих экспериментах, кроме того, что она должна была быть значительно больше той, что получена от уклона 1 к 1 000 000.

Предполагаемый аргумент от приливов. — Доктор Карпентер выдвигает аргумент мистера Феррела относительно приливов. Сила луны, возмущающая воду земли, утверждает он, согласно Гершелю, составляет лишь 1/11 400 000-ю часть гравитации, а солнца — не более 1/25 736 400-й части гравитации; однако притягательная сила луны, даже когда ей противодействует солнце, вызовет подъем океана. Но так как возмущение гравитации, вызванное разностью температур, гораздо больше вышеуказанного, оно должно вызывать циркуляцию.

Здесь предполагается, что сила, оказываемая гравитацией на океан, возникающая из разности температур, стремящаяся произвести общую океаническую циркуляцию, гораздо больше силы, оказываемой на океан луной при производстве приливов. Но если мы исследуем предмет, мы обнаружим, что дело обстоит наоборот. Притяжение луны, стремящееся поднять воды океана, действует непосредственно на каждую молекулу от поверхности до дна; но сила гравитации, стремящаяся произвести рассматриваемую циркуляцию, действует непосредственно только на часть океана. Гравитация не может оказывать никакой прямой силы, побуждающей подток от полярных к экваториальным регионам, ни в поднятии воды к поверхности, когда она достигает экваториальных регионов. Гравитация не может оказывать никакого прямого влияния на перемещение воды горизонтально вдоль поверхности земли, ни в поднятии ее к поверхности. Тяга гравитации всегда направлена вниз, никогда не горизонтально и не вверх. Гравитация будет стремиться тянуть поверхностную воду от экватора к полюсам, потому что здесь мы имеем опускание. Гравитация будет стремиться опустить полярную колонну, потому что здесь мы также имеем опускание. Но это единственные части цепи, где гравитация имеет какую-либо тенденцию производить движение. Движение в других частях цепи, а именно вдоль дна океана от полюсов к экватору и при поднятии экваториальной колонны, производится давлением полярной колонны; и, следовательно, только косвенно можно сказать, что гравитация производит движение в этих частях. Это правда, что на определенных частях океана сила гравитации, стремящаяся произвести движение, больше силы притяжения луны, стремящейся произвести приливы; но эта часть океана незначительна по размеру. Общая сила гравитации, действующая на весь океан, стремящаяся произвести циркуляцию, в действительности значительно меньше общей силы луны, стремящейся произвести приливы.

Несомненно, это несколько трудная задача — точно определить общее количество силы, оказываемой гравитацией на океан; но для нашей нынешней цели это не является необходимым. Все, что нам нужно в настоящее время, — это очень грубая оценка. И она может быть достигнута с помощью очень простых соображений. Предположим, мы примем среднюю глубину моря, скажем, за три мили. Средняя глубина может оказаться несколько меньше этого, или она может оказаться несколько больше; небольшая ошибка, однако, относительно массы океана не повлияет существенно на наши выводы. Принимая глубину за 3 мили, сила или прямая тяга гравитации на все воды океана, стремящаяся к производству общей циркуляции, не составит более 1/24 000 000 000-й части гравитации, или только около 1/2 100-й части притяжения луны при производстве приливов. Пусть будет замечено, что я имею в виду силу или тягу гравитации, а не гидростатическое давление.

Луна, поднимая воды океана, создаст уклон в 2 фута в квадранте; и поскольку поднятая вода опускается и уровень восстанавливается, мистер Феррел заключает, что аналогичный уклон в 2 фута, вызванный разностью температур, будет, следовательно, достаточен для производства движения и восстановления уровня. Но упускается из виду, что восстановление уровня в случае приливов является столь же истинной работой луны, как и нарушение этого уровня. Ибо вода, поднятая притяжением луны в одно время, снова, шесть часов спустя, тянется вниз луной, когда земля повернулась на квадрант.

Несомненно, земная гравитация сама по себе со временем восстановила бы уровень; но это не следует как логическое следствие из предпосылок мистера Феррела. Если мы предположим, что уклон создается в океане луной, а притяжение луны отстраняется, чтобы позволить воде опуститься до своего первоначального уровня, поднятая сторона будет самой тяжелой, а опущенная сторона — самой легкой; следовательно, поднятая сторона будет стремиться опуститься, а опущенная сторона будет стремиться подняться, чтобы океан мог восстановить свое статическое равновесие. Но когда разность уровней создается разностью температур, поднятая сторона всегда является самой легкой, а опущенная сторона всегда является самой тяжелой; следовательно, само усилие, которое океан предпринимает для поддержания своего равновесия, стремится предотвратить восстановление уровня. Луна производит приливы главным образом посредством простого уступания всего океана, рассматриваемого как масса; тогда как в случае общей океанической циркуляции уровень восстанавливается потоком воды на поверхности или вблизи нее. Следовательно, количество трения и молекулярного сопротивления, которое необходимо преодолеть при восстановлении уровня в последнем случае, гораздо больше, чем в первом. Луна, как показывают исследования сэра Уильяма Томсона, произведет прилив на шаре, состоящем из вещества, где никакие течения или общее течение материалов не могли бы произойти.

Давление как причина циркуляции. — Мы теперь кратко обратимся к влиянию давления (косвенным эффектам гравитации) в производстве рассматриваемой циркуляции. То, что заставляет полярную колонну C опускаться, а экваториальную колонну W подниматься, как неоднократно отмечалось, — это разность в весе двух колонн. Действующей причиной в производстве движения является, собственно говоря, гравитация; холод на полюсах и тепло на экваторе, или, что то же самое, избыток тепла, получаемого экватором по сравнению с тем, что получают полюса, — это то, что поддерживает разность температур между двумя колоннами, а следовательно, это также то, что поддерживает разность веса между ними. Другими словами, разность температур — это причина, которая поддерживает состояние нарушенного равновесия. Но действующей причиной рассматриваемой циркуляции является гравитация. Гравитация, однако, не могла бы действовать без этого состояния нарушенного равновесия; и разность температур, следовательно, может быть названа, в отношении циркуляции, необходимым условием, в то время как гравитация может быть названа причиной. Гравитация опускает колонну C непосредственно, но она поднимает колонну W косвенно посредством давления. То же самое верно в отношении движения донных вод от C к W, которое также обусловлено давлением. Давление избытка веса колонны C над весом колонны W побуждает донную воду к экватору и поднимает экваториальную колонну. Но на этом пункте мне не нужно останавливаться, так как я в предыдущей главе привел полное обсуждение того, как это происходит.

Мы переходим теперь к самой важной части исследования, а именно: как поверхностная вода побуждается от экватора к полюсам? Является ли давление сзади побуждающей силой здесь, как в случае донной воды океана? Мне кажется, что при попытке объяснить поверхностный поток от экватора к полюсам теория доктора Карпентера терпит явную неудачу. Сила, к которой он апеллирует, представляется совершенно неадекватной для производства требуемого эффекта.

Эксперименты М. Дюбюа, как уже отмечалось, доказывают, что любой уклон, который может возникнуть из разности температур между экватором и полюсами, совершенно недостаточен, чтобы позволить гравитации перемещать воды; но это не обязательно доказывает, что давление, возникающее от поднятой воды на экваторе, не может быть достаточным для производства движения. Этот пункт будет лучше понят из следующего рисунка, где, как и прежде, P C представляет полярную колонну, а E W — экваториальную колонну.