«Климат и время в их геологических отношениях»

Fig. 4.

Будет замечено, что вода в той клиновидной части W C W′, образующей наклон, не может находиться в состоянии статического равновесия. Молекула воды в O, например, будет испытывать большее давление в направлении C, чем в направлении W′, и величина этого избытка давления к C будет зависеть от высоты W над линией C W′. Очевидно, что давление, стремящееся переместить молекулу в O к C, будет гораздо больше прямой тяги гравитации, стремящейся тянуть молекулу в O′, лежащую на поверхности наклона к C. Эксперименты М. Дюбюа доказывают, что прямая сила гравитации не переместит молекулу в O′ — то есть не заставит ее скатиться вниз по наклону W C; но они не доказывают, что она не может уступить давлению сверху, или что давление колонны W W′ не переместит молекулу в O. Давление вызвано гравитацией и не может, конечно, позволить гравитации выполнить больше работы, чем то, что получено из энергии гравитации; оно позволит гравитации, однако, преодолеть сопротивление, чего она не могла бы сделать прямым действием. Но является ли давление, возникающее из-за большей высоты воды на экваторе вследствие ее более высокой температуры, действительно достаточным для производства перемещения воды — это вопрос, на который я совершенно не могу ответить.

Если мы предположим, что 4 фута 6 дюймов — это высота экваториальной поверхности над полярной, необходимая для того, чтобы две колонны уравновесили друг друга, фактическая разность уровней между двумя колоннами, безусловно, будет не более половины этой величины, потому что, если существует циркуляция, вес полярной колонны всегда должен быть в избытке по сравнению с весом экваториальной. Но этот избыток может быть получен только за счет поверхностного уклона, как уже было показано подробно. Поверхностный уклон, вероятно, будет не более 2 футов или 2 футов 6 дюймов. Предположим, что океан имеет одинаковую плотность от полюсов до экватора, и что тем или иным способом поверхность океана на экваторе поднята, скажем, на 2 фута выше, чем на полюсах, тогда не может быть сомнений, что в таком случае вода вскоре восстановила бы свой уровень; ибо океан на экваторе, будучи тяжелее, чем на полюсах, на вес слоя толщиной 2 фута, опускался бы в первом месте и поднимался во втором, пока равновесие не было бы восстановлено, производя, конечно, очень незначительное перемещение донных вод к полюсам. Будет замечено, однако, что восстановление уровня в этом случае происходит простым уступанием, как бы, всей массы океана без перемещения молекул воды друг относительно друга в какой-либо значительной степени. В случае уклона, созданного разностью температур, однако, поднятая часть океана не тяжелее, а легче опущенной части, и, следовательно, не имеет тенденции опускаться. Любое движение, которое океан как масса совершает для восстановления равновесия, стремится, как мы видели, скорее увеличить разность уровней, чем уменьшить ее. Восстановление уровня может быть произведено только силами, которые действуют в клиновидной массе W C W′, составляющей сам уклон. Но будет замечено при взгляде на рисунок, что для восстановления уровня большая часть воды W W′ на экваторе должна будет течь к C, полюсу.

Согласно теории общей вертикальной океанической циркуляции, давление сзади не является одной из сил, используемых в производстве потока от экватора к полюсам. Это очевидно; ибо не может быть давления сзади, действующего на воду, если нет уклона, существующего между экватором и полюсами. Доктор Карпентер не только отрицает фактическое существование уклона, но и отрицает необходимость его существования. Но отрицать существование уклона — значит отрицать существование давления, а отрицать необходимость уклона — значит отрицать необходимость давления. То, что в теории доктора Карпентера поверхностная вода предполагается влекомой от экватора к полюсам, а не выталкиваемой вперед силой сзади, далее очевидно из того факта, что он утверждает, что используемая сила — это не vis a tergo, а vis a fronte.

ГЛАВА XI. НЕАДЕКВАТНОСТЬ ГРАВИТАЦИОННОЙ ТЕОРИИ, ДОКАЗАННАЯ ДРУГИМ МЕТОДОМ.

Quantity of Heat which can be conveyed by the General Oceanic Circulation trifling.—Tendency in the Advocates of the Gravitation Theory to under-estimate the Volume of the Gulf-stream.—Volume of the Stream as determined by the Challenger.—Immense Volume of Warm Water discovered by Captain Nares.—Condition of North Atlantic inconsistent with the Gravitation Theory.—Dr. Carpenter’s Estimate of the Thermal Work of the Gulf-stream.

Я теперь перейду другим методом к доказательству неадекватности такой общей океанической циркуляции, какую отстаивает доктор Карпентер. Сопоставляя количество тепла, переносимого Гольфстримом из межтропических в умеренные и полярные регионы, с таким количеством, которое может быть перенесено в том же направлении посредством общей океанической циркуляции, станет очевидным, что последняя меркнет перед первой.

В моих ранних статьях о количестве тепла, переносимого Гольфстримом, я оценил объем этого потока как равный объему течения шириной 50 миль и глубиной 1 000 футов, текущего (от поверхности до дна) со скоростью 4 мили в час. Конечно, я не имел в виду, как кажется, предполагает доктор Карпентер, что поток в каком-либо конкретном месте имеет ширину 50 миль и глубину 1 000 футов, или что он действительно течет с равномерной скоростью 4 мили в час на поверхности и у дна. Все, что я имел в виду, — это то, что Гольфстрим равен течению указанного размера и скорости. Но в моих недавних статьях об океанских течениях, содержание которых представлено в настоящем томе, чтобы избежать любых возражений на основании того, что я переоценил объем, я принял его за половину этой оценки, а именно равным течению шириной 50 миль и глубиной 1 000 футов, текущему со скоростью 2 мили в час. Я оценил среднюю температуру потока, когда он проходит через Флоридский пролив, в 65°, и предположил, что вода в своем течении в конечном итоге охлаждается в среднем до 40°. В этом случае каждый фунт воды переносит 19 300 футо-фунтов тепла из Мексиканского залива, чтобы быть использованным для согревания умеренных и полярных регионов. Предполагая, что эти данные верны, следует, что количество тепла, переносимого из Мексиканского залива этим потоком в день, составляет 77 479 650 000 000 000 000 футо-фунтов. Это огромное количество тепла равно одной четверти всего того, что получает от солнца весь Атлантический океан от Тропика Рака до Северного полярного круга.

Это количество тепла, переносимого из межтропических в умеренные и полярные регионы Гольфстримом. Каково же теперь количество, переносимое посредством общей океанической циркуляции?

Согласно этой теории, должно быть столько же теплой воды, текущей из межтропических регионов к Антарктическому, сколько к Северному полярному кругу. Мы можем, следовательно, в наших расчетах считать, что тепло, которое получается в тропических регионах к югу от экватора, идет на согревание южного полушария, а то, что получается на северной стороне экватора, — на согревание северного полушария. Теплые течения, обнаруженные в Северной Атлантике в умеренных регионах, мы можем заключить, пришли из регионов, лежащих к северу от экватора, — или, другими словами, из той части Атлантики, которая лежит между экватором и Тропиком Рака. По крайней мере, согласно гравитационной теории, у нас нет оснований полагать, что количество теплой воды, текущей из тропических в умеренные и полярные регионы в Атлантике, больше, чем может обеспечить область между экватором и Тропиком Рака, — потому что утверждается, что очень большая доля холодной воды, обнаруженной в Северной Атлантике, приходит не из арктических, а из антарктических регионов. Но если Северная Атлантика охлаждается холодным потоком из южного полушария, южное полушарие, в свою очередь, должно нагреваться теплым течением из Северной Атлантики — если только мы не предположим, что компенсирующее течение, текущее из Атлантики в южное полушарие, такое же холодное, как антарктическое течение, что весьма маловероятно. Но доктор Карпентер признает, что количество теплой воды, текущей из Атлантики в экваториальных регионах на юг, даже больше, чем текущей на север. «Неограниченное сообщение, — говорит он, — которое существует между антарктической областью и великими бассейнами Южного океана, повлекло бы за собой, если допустить доктрину общей океанической циркуляции, гораздо более значительный обмен водами между антарктической и экваториальной областями, чем это возможно в северном полушарии».

Мы уже видели, что если бы не огромная масса теплой воды, которая находит свой путь в полярные регионы, температура этих регионов была бы значительно ниже, чем она есть на самом деле. Было показано также, что сравнительно высокая температура северо-западной Европы обусловлена той же причиной. Но если сомнительно, достигает ли Гольфстрим наших берегов, и если верно, что, даже предполагая, что он достигает, он «мог бы повлиять только на самый поверхностный слой», и что большая масса теплой воды, обнаруженная доктором Карпентером в его экспедициях по дноуглублению, пришла непосредственно из экваториальных регионов, а не из Гольфстрима, тогда основная часть нагревающего эффекта должна быть приписана не Гольфстриму, а общему потоку воды из экваториальных регионов. Конечно, было бы не слишком много предположить, что количество тепла, переносимого из экваториальных регионов этим общим потоком воды в Северную Атлантику, по крайней мере равно тому, что переносится Гольфстримом. Если мы предположим, что это количество тепла, переносимого двумя агентами в Атлантику из межтропических регионов, оно, конечно, будет равно удвоенному количеству, переносимому одним только Гольфстримом.

Мы теперь рассмотрим, достаточна ли область Атлантики к северу от экватора, чтобы обеспечить количество тепла, требуемое теорией доктора Карпентера.

Вся область Атлантики, простирающаяся от экватора до Тропика Рака, включая Карибское море и Мексиканский залив, составляет около 7 700 000 квадратных миль.

Количество тепла, переносимого Гольфстримом через Флоридский пролив, как мы уже пытались показать, равно всему теплу, получаемому от солнца 1 560 935 квадратными милями на экваторе. Ежегодное количество тепла, получаемое от солнца жарким поясом на единицу поверхности, принимая среднее значение всего пояса, относится к тому, что получает экватор, как 39 к 40, следовательно, количество тепла, переносимого Гольфстримом, равно всему теплу, получаемому 1 600 960 квадратными милями Атлантики в жарком поясе.

Но если, согласно взглядам доктора Карпентера, количество тепла, переносимого из тропических регионов, вдвое больше того, что переносится Гольфстримом, количество тепла в этом случае, переносимого в Атлантику в умеренных регионах, будет равно всему теплу, получаемому от солнца 3 201 920 квадратными милями Атлантики между экватором и Тропиком Рака. Это 32/77-х всего тепла, получаемого от солнца этой областью.

Принимая ежегодное количество, получаемое на единицу поверхности на экваторе за 1 000, количества, получаемые тремя зонами, будут соответственно следующими:—

Equator 1000

Torrid zone 975

Temperate zone 757

Frigid zone 454

Теперь, если мы удалим из Атлантики в тропических регионах 32/77-х тепла, получаемого от солнца, мы удалим 405 частей из каждых 975, получаемых от солнца, и, следовательно, остается только 570 частей на единицу поверхности.

Было показано, что количество тепла, переносимого Гольфстримом из экваториальных регионов в умеренные регионы, равно 100/412-м всего тепла, получаемого Атлантикой в умеренных регионах. Но согласно рассматриваемой теории, удаляемое количество вдвое больше этого, или равно 100/206-м всего тепла, получаемого от солнца. Но количество, получаемое от солнца, равно 757 частям на единицу поверхности; добавим тогда к этому 100/206-х от 757, или 367, и мы получим 1 124 части тепла на единицу поверхности как количество, которым обладает Атлантика в умеренных регионах. Атлантика должна была бы в этом случае быть гораздо теплее в умеренных, чем в тропических регионах; ибо в умеренных регионах она обладала бы 1 124 частями тепла на единицу поверхности, тогда как в тропических регионах она обладала бы только 570 частями тепла на единицу поверхности. Конечно, тепло, переносимое из тропических регионов, не остается все в умеренных регионах; очень значительная его часть должна переходить в арктические регионы. Давайте тогда предположим, что одна половина идет на согревание Северного Ледовитого океана, а другая половина остается в умеренных регионах. В этом случае осталось бы 183,5 части, и, следовательно, 757 + 183,5 = 940,5 частей было бы количеством, которым обладает Атлантика в умеренных регионах, количество, которое все еще превышает не менее чем на 370,5 частей тепло, которым обладает Атлантика в тропических регионах.

Поскольку предполагается, что одна половина количества тепла, переносимого из тропических регионов, идет в Северный Ледовитый океан, количество, переходящее в этот океан, было бы, следовательно, равно тому, что проходит через Флоридский пролив, количество, которое, как мы обнаружили, равно всему теплу, получаемому от солнца 3 436 900 квадратными милями Северного Ледовитого океана. Вся область, покрытая морем за Северным полярным кругом, составляет менее 5 000 000 квадратных миль; но принимая Северный Ледовитый океан в круглых числах за 5 000 000 квадратных миль, количество тепла, переносимого в него течениями к тому, что получается от солнца, было бы, следовательно, как 3 436 900 к 5 000 000.

Мы видели, что количество тепла, получаемое на единицу поверхности в арктических регионах, составляет 454 единицы. Следовательно, количество тепла, получаемое от течений, составило бы 312 единиц. Это дает 766 единиц тепла на единицу поверхности в качестве общего количества, которым обладает Северный Ледовитый океан. Таким образом, Северный Ледовитый океан также содержал бы больше тепла, чем Атлантический океан в тропических регионах; ибо Атлантический океан в этих широтах, в рассматриваемом случае, обладал бы лишь 570 единицами, в то время как Северный Ледовитый океан обладал бы 766 единицами. Верно, что в арктических регионах поглощается больше лучей, чем в тропических; но все же, сделав надлежащую поправку на это, Северный Ледовитый океан, если бы рассматриваемая нами теория была верна, должен был бы быть таким же теплым, если не теплее, чем Атлантический океан в тропических регионах. Относительные количества тепла, которыми обладают три зоны, были бы, таким образом, следующими:

Atlantic, in torrid zone 570

〃 in temperate zone 940

〃 in frigid zone 766

Здесь, однако, предполагается, что никакая часть тепла, которым обладает Гольфстрим, не поступает из южного полушария, что, как мы знаем, не соответствует действительности. Но если предположить, что до половины тепла, которым обладает это течение, поступает из южного полушария, а другая половина получается из морей, лежащих между экватором и тропиком Рака, относительные пропорции тепла, которыми обладают три зоны на данную площадь, были бы следующими:

Atlantic, in torrid zone 671

〃 in temperate zone 940

〃 in frigid zone 766

Это неопровержимо доказывает, что если существует такая общая океаническая циркуляция, как утверждается, то количество тепла, переносимое с ее помощью в Северную Атлантику и Северный Ледовитый океан, должно быть ничтожным по сравнению с тем, что переносится Гольфстримом; ибо если бы оно почти равнялось количеству, переносимому Гольфстримом, то не только Северная Атлантика в умеренных широтах, но даже сам Северный Ледовитый океан были бы намного теплее, чем межтропические моря. Фактически, что касается распределения тепла по земному шару, то не имеет значения, существует ли на самом деле такая вещь, как эта общая океаническая циркуляция. Огромное количество тепла, переносимое одним лишь Гольфстримом, ставит вне всяких сомнений то, что океанические течения являются главными агентами, используемыми для распределения по земному шару избытка тепла, получаемого морем в межтропических регионах.

Поэтому, что касается теории общей океанической циркуляции, крайне важно, чтобы сторонники этой теории доказали, что я переоценил тепловую мощность Гольфстрима. Однако это можно сделать, только обнаружив какую-либо ошибку либо в моих расчетах, либо в данных, на которых они основаны; тем не менее, ни доктор Карпентер, ни кто-либо другой, насколько мне известно, не оспаривали точность моих цифр. Спорным вопросом является правильность данных; но единственная часть данных, которую можно поставить под сомнение, — это моя оценка объема и температуры течения. Доктор Карпентер, однако, не утверждает, что я переоценил температуру течения; напротив, он утверждает, что я на самом деле ее недооценил. «Если мы примем, — отмечает он, — предел слоя выше 60° за предел самого течения Гольфстрим, мы обнаружим, что его средняя температура несколько выше, чем было указано мистером Кроллом, который, по-видимому, принял 65° за среднюю температуру воды, протекающей через весь пролив. Средняя температура поверхности Флоридского пролива за весь год составляет 80°; и мы можем справедливо установить среднюю температуру всего выходящего потока, вплоть до уровня 60°, на отметке 70°, вместо 65°, как оценил мистер Кролл» (§ 141). Отсюда следует, что каждый фунт воды Гольфстрима фактически переносит на 5 единиц тепла больше, чем я оценил — количество переносимого тепла составляет 30 единиц вместо 25 единиц, как я предполагал. Следовательно, если Гольфстрим равен течению шириной всего 41½ мили и глубиной 1000 футов, движущемуся со скоростью 2 мили в час, он все равно будет переносить расчетное количество тепла. Но эта оценка объема течения, заметим, едва превышает одну треть от объема, данного Гершелем, Мори и Колдингом [88], и составляет немногим более половины того, что приписал ему мистер Лотон, в то время как она лишь незначительно превышает объем, указанный мистером Финдлеем [89], автором, которого мало кто сочтет склонным переоценивать объем или тепловую мощность течения.

Важные результаты, полученные во время экспедиции «Челленджера», ясно доказали, что я не переоценил ни температуру, ни объем Гольфстрима. Между Бермудскими островами и Сэнди-Хук течение имеет ширину 60 миль и глубину 600 футов, с максимальной скоростью от 3½ до 4 миль в час. Если средняя скорость всего сечения составляет 2¼ мили в час, что, вероятно, так и есть, то объем течения должен равняться тому, что приведено в моей оценке. Но у нас нет доказательств того, что вся вода, протекающая через Флоридский пролив, проходит через сечение, исследованное офицерами «Челленджера». Как бы то ни было, наблюдения, проведенные между Сент-Томасом и Сэнди-Хук, выявили существование огромного потока теплой воды глубиной 2300 футов, полностью отличного от воды, включенной в вышеуказанное сечение собственно Гольфстрима. Поскольку самая мощная часть этой огромной массы воды соединяется с теплой водой Гольфстрима, капитан Нэрс считает, что «она явно связана с ним и, вероятно, является его ответвлением». У Сэнди-Хук, по его словам, она простирается на 1200 футов глубже, чем сам Гольфстрим, но у Чарльстона, на 600 миль ближе к источнику, та же температура обнаруживается на той же глубине. Но является ли это ответвлением Гольфстрима или нет, одно можно сказать наверняка: она может поступать только из Мексиканского залива или из Карибского моря. Эта масса воды, протекши на север около 1000 миль, поворачивает вправо и пересекает Атлантику в направлении Азорских островов, где, по-видимому, истончается.

Если, следовательно, мы примем во внимание совокупное тепло, переносимое обоими течениями, моя оценка тепла, переданного из межтропических регионов в Северную Атлантику, окажется скорее заниженной, чем завышенной.

Оценка доктором Карпентером тепловой работы Гольфстрима. — В приложении к обстоятельному мемуару об океанической циркуляции, недавно зачитанному перед Географическим обществом, доктор Карпентер пытается показать, что я переоценил тепловую работу Гольфстрима. В этом мемуаре [90] он также любезно предоставил нам свою собственную оценку площади сечения, скорости потока и температуры течения. Однако, даже приняв его данные, я не могу прийти к его выводам.

Рассмотрим сначала его оценку площади сечения течения. Он признает, что «в нынешнем состоянии наших знаний невозможно прийти к какой-либо точной оценке площади сечения течения; поскольку по большей части только по температурам его различных слоев мы можем судить, находятся ли они в движении или нет, и каково направление их движения». Теперь совершенно очевидно, что наша оценка площади сечения течения будет зависеть от того, что мы примем за его донную температуру. Если, например, мы примем 70° за донную температуру, мы получим небольшую площадь сечения. Приняв температуру за 60°, площадь сечения будет больше, а если принять 50° за температуру, площадь сечения будет еще больше, и так далее. Теперь, малая площадь сечения, полученная доктором Карпентером, проистекает из того факта, что он принял высокую температуру 60° за температуру дна течения. Он приходит к выводу, что вся вода ниже 60° имеет приток, и что только та часть, которая находится от 60° и выше, составляет Гольфстрим. Я не смог найти никаких удовлетворительных доказательств для принятия столь высокой температуры для дна течения. Следует заметить, что вода, подстилающая Гольфстрим, — это не обычная вода Атлантики, а холодное течение из арктических регионов. Фактически, это та же самая вода, которая достигает экватора почти в каждой точке с температурой, ненамного превышающей точку замерзания. Поэтому крайне маловероятно, что нижняя поверхность Гольфстрима имеет температуру, достигающую 60°.

Метод доктора Карпентера измерения средней скорости Гольфстрима столь же неприемлем. Он принимает среднюю годовую скорость на поверхности в «Узкостях» за две мили в час, а скорость у дна — за ноль, и делает из этого вывод, что средняя скорость всего потока составляет одну милю в час — арифметическое среднее между этими двумя крайностями. Теперь следует заметить, что этот вывод верен только при допущении, что ширина течения у дна такая же, как на поверхности, что, конечно, не так. Все признают, что стороны Гольфстрима не перпендикулярны, а имеют некоторый наклон, подобно берегам реки. Течение широко на поверхности и сужается к дну. Поэтому очевидно, что верхняя половина сечения имеет гораздо большую площадь, чем нижняя; количество воды, протекающей через верхнюю половину со скоростью выше одной мили в час, должно быть намного больше, чем количество, протекающее через нижнюю половину со скоростью менее одной мили в час.

Его метод оценки средней температуры течения еще более неприемлем. Он говорит: «Средняя температура поверхности Флоридского пролива за весь год составляет 80°, и мы можем установить среднюю температуру всего выходящего потока до уровня 60° на отметке 70°, вместо 65°, как оценил мистер Кролл». Если 80° — это температура поверхности, а 60° — температура дна, при условии, конечно, что температура и скорость равномерно уменьшаются от поверхности вниз, как может средняя температура составлять 70°? Количество воды, протекающей через верхнюю половину сечения с температурой выше 70°, намного больше, чем количество, протекающее через нижнюю половину сечения с температурой ниже 70°. Предположим, что нижняя половина сечения такая же большая, как верхняя, что не так, все равно количество воды, протекающей через нее, равнялось бы лишь одной трети того, что протекает через верхнюю половину, потому что средняя скорость воды в нижней половине составляла бы всего полмили в час, тогда как средняя скорость воды в верхней половине составляла бы полторы мили в час. Но площадь нижней половины намного меньше площади верхней, следовательно, количество воды, температура которой ниже 70°, должно быть даже намного меньше одной трети того количества, температура которого выше 70°.

Если бы доктор Карпентер применил надлежащий метод оценки средней температуры, он обнаружил бы, что 75°, даже согласно его собственным данным, намного ближе к истине, чем 70°. Я указал несколько лет назад [91] на ошибочность оценки средней температуры течения таким способом.

Столь высокая средняя температура, как 75°, для Гольфстрима, даже во Флоридском проливе, явно абсурдна, но если 60° является донной температурой течения, средняя температура никак не может быть намного ниже этой величины. Конечно, именно путем недооценки площади сечения течения его средняя температура оказывается переоцененной. Мы не можем снизить среднюю температуру, не увеличив площадь сечения. Если принять мою оценку в 65° за среднюю температуру, которая, я почти не сомневаюсь, еще окажется недалекой от истины, то оценку доктора Карпентера площади сечения придется отбросить. Ибо если 65° — это средняя температура течения, его донная температура должна быть намного ниже 60°, а если донная температура намного ниже 60°, то площадь сечения должна быть больше, чем он оценивает.

Как бы то ни было; даже если мы предположим, что 60° в конечном итоге окажутся фактической донной температурой Гольфстрима, тем не менее, если общее количество тепла, переносимое течением из межтропических регионов, будет оценено надлежащим образом, мы все равно обнаружим, что это количество настолько огромно, что в этих регионах не остается достаточного количества тепла, чтобы обеспечить океаническую циркуляцию доктора Карпентера количеством, столь же значительным для распределения в Северной Атлантике.

Отсюда следует (и что касается теории вековых изменений климата, это все, за что стоит бороться), что океанические течения, а не общая океаническая циркуляция, возникающая вследствие гравитации, являются главными агентами, используемыми для распределения тепла по земному шару.

ГЛАВА XII. РАССМОТРЕНИЕ ВОЗРАЖЕНИЙ МИСТЕРА А. Г. ФИНДЛЕЯ.

Mr. Findlay’s Estimate of the Volume of the Gulf-stream.—Mean Temperature of a Cross Section less than Mean Temperature of Stream.—Reason of such Diversity of Opinion regarding Ocean-currents.—More rigid Method of Investigation necessary.

По завершении чтения доклада доктора Карпентера перед Королевским географическим обществом 9 января 1871 года мистер Финдлей сделал следующие замечания:

«Когда десять или одиннадцать лет назад по указанию правительства Соединенных Штатов была исследована самая узкая часть Гольфстрима, были получены цифры, которые исключают всякую мысль о том, что он когда-либо достигает наших берегов как теплонесущее течение. В самой узкой части проходит, безусловно, не более 250–300 кубических миль воды в сутки. Через шесть месяцев эта вода достигает берегов Ньюфаундленда, а через девять или двенадцать месяцев — побережья Англии, к какому времени, как принято считать, она покрывает площадь в 1 500 000 квадратных миль. Доля воды, проходящей через Флоридский пролив, не составит слоя воды толщиной более 6 дюймов в сутки на таком пространстве. Каждый знает, как быстро остывает чашка чая; и все же принято воображать, что пленка глубиной всего в несколько дюймов по прошествии столь долгого времени оказывает влияние на наш климат. Нет нужды в расчетах; вещь самоочевидна» [92].

Около пяти лет назад мистер Финдлей возразил против выводов, к которым я пришел относительно огромной тепловой мощности Гольфстрима, на том основании, что я переоценил объем течения. Он заявил, что его объем составляет лишь около половины того, что я оценил. Чтобы устранить это возражение, я впоследствии сократил объем до половины моей прежней оценки [93]. Но даже приняв объем по этой низкой оценке, было тем не менее обнаружено, что количество тепла, переносимое в Атлантику через Флоридский пролив с помощью течения, равнялось примерно одной четверти всего тепла, получаемого Атлантикой от солнца от широты Флоридского пролива до Северного полярного круга.

Мистер Финдлей в своем докладе, зачитанном перед Британской ассоциацией, утверждал, что объем течения составляет где-то от 294 до 333 кубических миль в день; но в своих замечаниях в конце выступления доктора Карпентера он заявил, что он составляет не более 250–300 кубических миль в день. Я не могу согласовать ни одну из этих цифр с данными, из которых он, по-видимому, их вывел. В своем докладе Британской ассоциации он отмечает, что «Гольфстрим в своем начале имеет ширину не более 39½ миль и глубину 1200 футов». По всем доступным данным он вычисляет среднюю годовую скорость движения в 65,4 мили в сутки; но поскольку скорость уменьшается с глубиной, средняя скорость всей массы не превышает 49,4 мили в сутки. Когда он говорит о средней скорости Гольфстрима как о таковой, он должен иметь в виду среднюю скорость в каком-то конкретном месте. Это очевидно; ибо средняя скорость полностью зависит от площади сечения течения. Место, где средняя скорость составляет 49,4 мили в сутки, должно быть местом, где он имеет ширину 39½ миль и глубину 1200 футов; ибо он здесь пытается показать нам, насколько мал объем течения на самом деле. Теперь, если только средняя скорость не относится к месту, где он дает нам ширину и глубину течения, его цифры не имеют отношения к рассматриваемому вопросу. Но течение шириной 39½ миль и глубиной 1200 футов имеет площадь сечения 8,97 квадратных миль, и это, при средней скорости 49,4 мили в сутки, даст 443 кубические мили воды. Количество, согласно моей оценке, составляет 459 кубических миль в сутки; следовательно, оно превышает оценку мистера Финдлея всего на 16 кубических миль.

Мистер Финдлей, насколько мне известно, не считает, что я переоценил среднюю температуру течения. Он утверждает [94], что между Сэнд-Ки и Гаваной Гольфстрим имеет глубину около 1200 футов и что он не достигает вершины подводного хребта, который, по его словам, имеет температуру 60°. Очевидно, таким образом, что дно течения имеет температуру не менее 60°, что находится в пределах 5° от того, что я считаю средней температурой массы. Но поверхность течения по крайней мере на 17° выше этой средней. Теперь, когда мы учитываем, что именно в верхних частях течения, в месте, где температура настолько выше 65°, движение является наибольшим, очевидно, что средняя температура всей движущейся массы должна, согласно мистеру Финдлею, быть значительно выше 65°. Отсюда следует, согласно его собственным данным, что Гольфстрим переносит в Атлантику количество тепла, равное одной четверти всего тепла, которое Атлантика, от широты Флоридского пролива до арктических регионов, получает от солнца.

Но следует помнить, что даже если средняя температура поперечного сечения должна быть ниже 65°, из этого не следует, что средняя температура воды, протекающей через это поперечное сечение, должна быть ниже этой температуры, ибо совершенно очевидно, что средняя температура массы воды, протекающей через поперечное сечение за данное время, должна быть намного выше, чем температура самого поперечного сечения. Причина очень проста. Именно в верхней половине сечения существует высокая температура; но поскольку скорость течения намного больше в его верхней, чем в нижней половине, большая часть воды, проходящей через это поперечное сечение, является водой высокой температуры.

Но даже если предположить, что мы уменьшим вдвое собственную оценку мистера Финдлея и примем, что объем течения равен всего 222 кубическим милям воды в сутки вместо 443, все равно количество переносимого тепла было бы равно одной восьмой части тепла, получаемого Атлантикой от солнца. Но разве изъятие количества тепла, равного одной восьмой того, что получено от солнца, не сильно повлияло бы на климат Атлантики? Предположим, мы примем среднюю температуру Атлантики, скажем, за 56°; это сделает ее температуру на 295° выше температуры космического пространства. Погасите солнце и остановите Гольфстрим, и температура должна упасть на 295°. Насколько же тогда должна упасть температура, если предположить, что солнце остается, а Гольфстрим останавливается? Разве изъятие течения не вызвало бы падение температуры примерно на 30°? Конечно, если бы Гольфстрим был изъят, а все остальное осталось бы прежним, температура Атлантики на самом деле не оставалась бы на 30° ниже, чем сейчас; ибо тепло поступало бы со всех сторон и частично восполняло бы потерю течения. Но тем не менее 30° представляют собой величину температуры, поддерживаемую с помощью тепла от течения. И это, заметим, при принятии объема течения по более низкой оценке, чем даже мистер Финдлей был бы готов признать. Мистер Финдлей говорит, что к тому времени, как Гольфстрим достигает берегов Англии, он, как предполагается, покрывает пространство в 1 500 000 квадратных миль. «Доля воды, которая проходит через Флоридский пролив, не составит, — по его словам, — слоя воды толщиной более 6 дюймов в сутки на таком пространстве». Но слой воды толщиной 6 дюймов, остывающий на 25°, отдаст 579 000 футо-фунтов тепла на квадратный фут. Если, следовательно, Гольфстрим, как он утверждает, поставляет 6 дюймов в день на эту площадь, то каждый квадратный фут площади отдает в день 579 000 футо-фунтов тепла. Количество тепла, получаемого от солнца на квадратный фут на широте 55°, что ненамного выше средней широты Великобритании, составляет 1 047 730 футо-фунтов в день, принимая, конечно, среднее значение за весь год; следовательно, этот слой воды отдает количество тепла, равное более чем одной половине всего того, что получено от солнца. Но если предположить, что течение должно оставить половину своего тепла на американских берегах и принести к берегам Британии только 12½° тепла, все равно мы имели бы 289 500 футо-фунтов на квадратный фут, что, несмотря на это, более чем равно одной четверти того, что получено от солнца. Если количество тепла столь огромное не может повлиять на климат, что может?

Я лишь упомяну об одном другом ошибочном представлении, которое преобладает в отношении Гольфстрима; но это ошибка, которую я отнюдь не приписываю ни мистеру Финдлею, ни доктору Карпентеру. Ошибка, о которой я говорю, заключается в предположении, что когда Гольфстрим расширяется на сотни миль, как он это делает, прежде чем достичь наших берегов, его глубина должна по этой причине быть намного меньше, чем когда он выходит из Мексиканского залива. Хотя течение может иметь сотни миль в ширину, нет необходимости, чтобы оно было глубиной всего 6 дюймов, или 6 футов, или 60 футов, или даже 600 футов. Оно может с таким же успехом быть глубиной 6000 футов, как и 6 дюймов.

Причина, почему преобладает такое разнообразие мнений в отношении океанических течений. — В заключение я осмелюсь заметить, что более девяти десятых всей ошибки и неопределенности, которые преобладают как в отношении причины океанических течений, так и их влияния на климат, обусловлены не, как принято считать, внутренними трудностями предмета, а скорее дефектными методами, которые до сих пор применялись в его исследовании — то есть тем, что предмет не рассматривается в соответствии со строгими методами, принятыми в других разделах физики. Что я особенно имею в виду, так это пренебрежение современным методом определения величины эффектов в абсолютной мере.

Но пусть меня не поймут неправильно в этом пункте. Я отнюдь не предполагаю, что абсолютное количество — это вещь, всегда требуемая ради нее самой. В большинстве случаев оно требуется просто как средство для достижения цели; и очень часто этой целью является знание относительного количества. Возьмем, например, Гольфстрим. Предположим, задан вопрос: в какой степени тепло, переносимое этим течением, влияет на климат Северной Атлантики? Для правильного ответа на этот вопрос главное, что требуется, — это знать, какую пропорцию составляет количество тепла, переносимое течением в Атлантику, по отношению к тому, что получено от солнца этой областью. Нам нужны относительные пропорции этих двух количеств. Но как нам их получить? Мы можем сделать это, только определив сначала абсолютное количество каждого. Мы должны сначала измерить каждое, прежде чем сможем узнать, насколько одно больше другого, или, другими словами, прежде чем сможем узнать их относительные пропорции. У нас есть средства для определения абсолютного количества тепла, получаемого от солнца данной областью на любой широте с приемлемой точностью; но того же нельзя сделать с равной точностью в отношении количества тепла, переносимого Гольфстримом, потому что объем и средняя температура течения не известны с уверенностью. Тем не менее у нас достаточно данных, чтобы позволить нам установить такое максимальное и минимальное значение для этих количеств, которое побудит нас признать, что истина должна лежать где-то между ними. Чтобы воздать должное тем, кто утверждает, что Гольфстрим оказывает лишь незначительное влияние на климат, и положить конец всем дальнейшим возражениям относительно неопределенности моих данных, я возьму минимум, против которого никто из них, безусловно, не сможет разумно возразить, а именно: объем течения составляет не более 230 кубических миль в сутки, а тепло, переносимое на фунт воды, — не более 12½ единиц. Вычисляя по этим данным, мы находим, что количество тепла, переносимого в Северную Атлантику, равно одной шестнадцатой всего тепла, получаемого от солнца этой областью. Есть, я полагаю, немногие, кто не признает, что фактическая пропорция намного выше этой, вероятно, достигает 1 к 3 или 1 к 4. Но кто, не приняв метод, которому я следовал, мог бы когда-либо прийти к выводу, что пропорция составляет даже 1 к 16? Он мог бы предположить, что она составляет 1 к 100 или 1 к 1000, но он никогда бы не предположил, что она составляет 1 к 16. Отсюда причина, почему огромное влияние Гольфстрима как нагревающего агента было так сильно недооценено.

Те же замечания применимы к гравитационной теории причины течений. Рассматриваемая просто как теория, она выглядит очень разумной. Нет никого, знакомого с физикой, кто не признал бы, что тенденция разности температур между экватором и полюсами заключается в создании поверхностного течения от экватора к полюсам и подповерхностного течения от полюсов к экватору. Но прежде чем мы сможем доказать, что эта тенденция действительно создает такие течения, должен быть решен другой вопрос, а именно: достаточно ли велика эта сила, чтобы произвести требуемое движение? Теперь, когда мы применяем метод, о котором я говорю, и определяем абсолютную величину силы, возникающей в результате разности удельных весов, мы обнаруживаем, что это не тот мощный агент, который предполагают сторонники гравитационной теории, а сила настолько бесконечно малая, что ее не стоит принимать во внимание при рассмотрении причин, которыми вызываются течения.

ГЛАВА XIII. ВЕТРОВАЯ ТЕОРИЯ ОКЕАНИЧЕСКОЙ ЦИРКУЛЯЦИИ.

Ocean-currents not due alone to the Trade-winds.—An Objection by Maury.—Trade-winds do not explain the Great Antarctic Current.—Ocean-currents due to the System of Winds.—The System of Currents agrees with the System of the Winds.—Chart showing the Agreement between the System of Currents and System of Winds.—Cause of the Gibraltar Current.—North Atlantic an immense Whirlpool.—Theory of Under Currents.—Difficulty regarding Under Currents obviated.—Work performed by the Wind in impelling the Water forward.—The Challenger’s crucial Test of the Wind and Gravitation Theories.—North Atlantic above the Level of Equator.—Thermal Condition of the Southern Ocean irreconcilable with the Gravitation Theory.

Океанические течения обусловлены не только пассатами. — Общепринятое мнение среди сторонников ветровой теории океанической циркуляции заключается в том, что Гольфстрим и другие течения океана обусловлены импульсом пассатов. Тенденция пассатов заключается в том, чтобы гнать межтропические воды вдоль линии экватора с востока на запад; и если бы эти регионы не были заняты в некоторых местах сушей, это экваториальное течение текло бы прямо вокруг земного шара. Его продвижение на запад, однако, пресекается двумя великими континентами, старым и новым. При приближении к суше течение разветвляется, одна часть направляется на север, а другая — на юг. Северная ветвь экваториального течения Атлантики проходит в Карибское море и, совершив кругооборот Мексиканского залива, течет на север и продолжает свой путь в Северный Ледовитый океан. Южная ветвь, с другой стороны, отклоняется вдоль побережья Южной Америки, образуя то, что известно как Бразильское течение. В Тихом океане происходит аналогичное отклонение у азиатского побережья, образуя течение, несколько напоминающее Гольфстрим, часть которого (Камчатское течение) подобным же образом проходит в арктические регионы. В отношении всех этих различных течений предполагаемой побудительной причиной является сила пассатов.

Однако Мори и другие сторонники гравитационной теории выдвигают возражение, что течение, подобное Гольфстриму, простирающееся до арктических регионов, никак не могло бы быть приведено в движение и поддерживаться силой, действующей в экваториальных регионах. Но это несколько слабое возражение. Оно, по-видимому, основано на неверном представлении о величине действующей силы. Оно не принимает во внимание, что эта сила действует почти на всю площадь океана в межтропических регионах. Если в бассейне с водой, скажем, трех футов в диаметре, приложить силу, достаточную для создания поверхностного потока шириной в один фут через центр бассейна, вода, направленная против стороны, будет отклонена к краям сосуда. И этот результат никоим образом не зависит от размера бассейна. Тот же эффект, который происходит в маленьком бассейне, произойдет и в большом, при условии, что пропорция между шириной полосы воды, приведенной в движение, и размером сосуда будет одинаковой в обоих случаях. Поэтому не имеет значения, предполагается ли диаметр бассейна равным трем футам, или трем тысячам миль, или десяти тысячам миль.

Существует, однако, более серьезное возражение против этой теории. Пассаты могут объяснить Гольфстрим, Бразильское, Японское, Мозамбикское и многие другие течения; но есть течения, такие как некоторые полярные течения, которые нельзя объяснить таким образом. Возьмем, например, великое антарктическое течение, текущее на север в Тихий океан. Это течение не изгибается влево под влиянием вращения Земли и не продолжает свой путь в северо-западном направлении, а фактически изгибается вправо и течет на восток против побережья Южной Америки, в прямом противоречии как с влиянием вращения, так и с пассатами. Теория пассатов, следовательно, недостаточна для объяснения всех фактов. Но существует еще одно объяснение, которое удовлетворительно решает наши трудности. Течения океана обязаны своим происхождением не только пассатам, но и преобладающим ветрам земного шара (включая, конечно, пассаты).

Океанические течения обусловлены системой ветров. — Если мы не будем принимать во внимание несколько небольших внутренних водоемов, можно сказать, что земной шар имеет только одно море, точно так же, как он обладает только одной атмосферой. Мы, однако, привыкли говорить о частях или географических подразделениях одного великого океана, таких как Атлантический и Тихий, как если бы они были столькими отдельными океанами. И мы также стали рассматривать течения океана как отдельные и независимые друг от друга. Это представление, несомненно, в значительной степени препятствовало принятию теории о том, что течения вызываются ветрами, а не разностью удельных весов; ибо оно ведет к выводу, что течения в море должны течь в направлении преобладающих ветров, дующих над этим конкретным морем. Правильный взгляд на этот вопрос, как я надеюсь показать, — это тот, который рассматривает различные течения лишь как члены одной грандиозной системы циркуляции, созданной не только пассатами, не только преобладающими ветрами как таковыми, но совокупным действием всех преобладающих ветров земного шара, рассматриваемых как одна система циркуляции.

Если ветры являются побудительной причиной течений, направление течений будет зависеть от двух обстоятельств, а именно: (1) направления преобладающих ветров земного шара, включая, конечно, под этим термином преобладающие ветры как таковые и пассаты; и (2) конфигурации суши и моря. Отсюда следует, что, поскольку течение в любом данном море является лишь членом общей системы циркуляции, его направление определяется не только преобладающими ветрами, дующими над рассматриваемым морем, но и общей системой преобладающих ветров. Поэтому может иногда случиться, что общая система ветров может создать течение, прямо противоположное преобладающему ветру, дующему над течением. Прилагаемая карта (Таблица I) показывает, насколько точно система океанических течений согласуется с системой преобладающих ветров. Тонкие линии указывают пути преобладающих ветров, а тонкие стрелки — направление, в котором ветер дует вдоль этих путей. Большие стрелки показывают направление основных океанических течений.

PLATE I

W. & A. K. Johnston, Edinbr. and London.

CHART SHOWING the GENERAL AGREEMENT BETWEEN the SYSTEM of OCEAN CURRENTS and WINDS.

Направления и пути преобладающих ветров были взяты из небольшого физического атласа господ Джонстонов, который, как я обнаружил, точно согласуется с направлением преобладающих ветров, выведенным из четырех ежеквартальных карт ветров, недавно опубликованных Гидрографическим департаментом Адмиралтейства. Направление океанических течений было взято из карты течений, опубликованной Адмиралтейством.

В каждом случае, без исключения, направление основных течений земного шара точно согласуется с направлением преобладающих ветров. Не могло бы быть более убедительного доказательства того, что эти ветры являются причиной океанических течений, чем это общее согласие двух систем, как указано на карте. Возьмем, например, Северную Атлантику. Гольфстрим следует точно по пути преобладающих ветров. Гольфстрим разветвляется посреди Атлантики; так же поступает и ветер. Левая ветвь течения проходит на северо-восток в арктические регионы, а правая ветвь — на юго-восток мимо Азорских островов; так же поступает и ветер. Юго-восточная ветвь течения, пройдя Канарские острова, снова входит в экваториальное течение и течет в Мексиканский залив; то же самое, как можно заметить, верно и для ветра. Подобное замечательное согласие существует в отношении всех других ведущих течений океана. Это особенно видно в случае великого антарктического течения между 140° з. д. и 160° з. д. Это течение, текущее на север из антарктических регионов, вместо того чтобы изгибаться влево под влиянием вращения, поворачивает вправо, когда входит в регионы западных ветров, и течет на восток к берегам Южной Америки. Фактически, все течения в этом регионе сильных западных ветров текут в восточном или северо-восточном направлении.

Принимая во внимание эффекты, возникающие в результате конфигурации моря и суши, система океанических течений согласуется точно с системой ветров. Все основные течения земного шара фактически движутся в том самом направлении, в котором они должны двигаться, если предположить, что ветры являются единственной побудительной причиной. Короче говоря, настолько совершенно согласие между двумя системами, что, зная систему ветров и конфигурацию моря и суши, можно было бы определить à priori направление всех течений океана, или, более правильно, систему океанической циркуляции. Или, зная систему океанических течений вместе с конфигурацией моря и суши, можно было бы также определить à priori направление преобладающих ветров. Или, в-третьих, зная систему ветров и систему течений, можно было бы грубо определить конфигурацию моря и суши. Например, этим способом можно показать, что антарктические регионы, вероятно, заняты континентом, а не рядом отдельных островов или морем.

Хотя мы придерживаемся мнения, что течения океана образуют одну систему циркуляции, не следует полагать, что мы имеем в виду, будто различные течения соединены конец в конец, и что через них все последовательно течет одна и та же вода, как в нагревательном аппарате. Все, что утверждается, заключается просто в следующем: течения настолько взаимно связаны, что любое значительное изменение в одном из них изменило бы условия всех остальных. Например, значительное увеличение или уменьшение восточного потока антарктической воды в Южном океане уменьшило бы или увеличило, в зависимости от обстоятельств, силу Западно-Австралийского течения; и это изменение изменило бы экваториальное течение Индийского океана, модификацию, которая подобным же образом повлияла бы на течение Игольного мыса и Южно-Атлантическое течение — последнее, в свою очередь, ведет к модификации экваториального течения Атлантики и, следовательно, Бразильского течения и Гольфстрима. Более того, поскольку течение, приводимое в движение ветрами, как справедливо отмечает мистер Лотон в своем превосходном докладе об океанических течениях, имеет тенденцию оставлять пустоту позади, отсюда следует, что уменьшение или увеличение Гольфстрима повлияло бы на экваториальное течение, течение Игольного мыса и все другие течения вплоть до антарктических течений. Опять же, значительная модификация великого антарктического дрейфового течения подобным же образом повлияла бы на все течения Тихого океана. С другой стороны, любое значительное изменение в течениях Тихого океана в конечном итоге повлияло бы на течения Атлантического и Индийского океанов через его влияние на течение у мыса Горн, Южно-Австралийское течение и течение, проходящее через Азиатский архипелаг; и vice versâ, любые изменения в течениях Атлантического или Индийского океанов изменили бы течения Тихого океана.

Причина Гибралтарского течения. — Теперь я могу рассмотреть причину Гибралтарского течения. Нет сомнений, что это течение обязано своим происхождением (как указывает мистер Лотон) Гольфстриму. «Я полагаю, — отмечает этот автор, — что Гибралтарское течение является отчетливо потоком, образованным восточным дрейфом Северной Атлантики, который, хотя и образует южное течение у побережья Португалии, все же сильно прижимается к востоку и ищет первый выход, который может найти. Настолько велико, действительно, кажется это давление, что через пролив проталкивается больше воды, чем Средиземное море может принять, и часть ее выбрасывается в обратных течениях, некоторые как боковые течения на поверхности, некоторые, по-видимому, как подповерхностное течение на значительной глубине» [95]. Воронкообразная природа пролива, через который проталкивается вода, помогает объяснить существование подповерхностного течения. Вода, прижимаемая к узкому горлышку канала, имеет тенденцию создавать небольшое нагромождение; и поскольку давление, подталкивающее воду вперед, является наибольшим на поверхности и быстро уменьшается вниз, тенденция к восстановлению уровня вызовет подповерхностный поток в сторону Атлантики, потому что ниже поверхности вода найдет путь наименьшего сопротивления. Очевидно, действительно, что этот подповерхностный поток не будет происходить в сторону Средиземного моря, исходя из того факта, что это море уже заполнено до переполнения течением, получаемым из внешнего океана.

Если мы изучим карту течений, опубликованную Гидрографическим департаментом Адмиралтейства, мы обнаружим, что Гибралтарское течение представлено просто как продолжение юго-восточного потока воды Гольфстрима. Теперь, если стрелки, показанные на этой карте, правильно указывают направление потока, мы должны убедиться, что вода Гольфстрима никак не может избежать прохождения через Гибралтарский пролив. Конечно, избыток испарения над осадками в пределах Средиземноморской области был бы сам по себе достаточен для создания значительного течения через пролив; но это само по себе не заполнило бы это внутреннее море до переполнения [96].

Атлантику можно, фактически, рассматривать как огромный водоворот с Саргассовым морем в качестве его вихря; и хотя это правда, как будет видно из осмотра карты, что ветер дует вокруг Атлантики по самому пути, по которому движется вода, подталкивая воду вперед на каждом дюйме ее пути, тем не менее должно быть одинаково верно, что вода имеет тенденцию вытекать по прямой линии по касательной к круговому курсу, по которому она движется. Но вода настолько стеснена со всех сторон, что не может покинуть этот круговой путь, за исключением только двух точек; и в этих двух точках она действительно вытекает наружу. На восточной и западной сторонах суша предотвращает любой такой отток. Аналогично, на юге выход воды пресекается давлением противостоящих течений, текущих с той стороны; в то время как на севере он предотвращается давлением, оказываемым полярными течениями из пролива Дэвиса и Северного Ледовитого океана. Но в Гибралтарском проливе и в северо-восточной части Атлантики между Исландией и северо-восточными берегами Европы сопротивления не оказывается: и в этих двух точках отток действительно происходит. В обоих случаях, однако, особенно в последнем, отток значительно усиливается импульсом преобладающих ветров.

Никто, кто взглянет на прилагаемую карту (Таблица I), показывающую, как северо-восточная ветвь Гольфстрима изгибается и, конечно, неизбежно давит на побережье, не может не понять, как атлантическая вода должна быть втиснута в Гибралтарский пролив, даже если бы потеря, понесенная Средиземным морем от испарения, не превышала выигрыш от дождя и рек.

Теория подповерхностных течений. — Соображение о том, что океанические течения являются просто частями системы циркуляции, созданной системой преобладающих ветров, а не импульсом пассатов в одиночку, помогает устранить трудность, которую некоторые испытывают при объяснении существования подповерхностных течений, не относя их к разности удельных весов. Возьмем случай Гольфстрима, который проходит под полярным течением к западу от Шпицбергена, причем это последнее течение в свою очередь проходит под Гольфстримом немного дальше острова Медвежий. Полярные течения берут свое начало в регионе преобладающих северных ветров, который, несомненно, простирается до полюса. Течение, текущее мимо западных берегов Шпицбергена, на всем своем пути вплоть до точки, где оно исчезает под теплыми водами Гольфстрима, лежит в регионе этих же северных ветров. Теперь почему это течение должно перестать быть поверхностным, как только оно выходит из региона северных ветров в регион юго-западных ветров? Объяснение, по-видимому, таково: когда течение входит в регион преобладающих юго-западных ветров, его продвижение на юг вдоль поверхности океана замедляется как ветром, так и поверхностной водой, движущейся в противовес его курсу; но будучи постоянно подталкиваемым вперед импульсом северных ветров, действующих на всем его пути назад почти до полюса, возможно, или по крайней мере так далеко на север, где море не полностью покрыто льдом, полярное течение не может остановиться, когда оно входит в регион противостоящих ветров и течений; оно должно двигаться вперед. Но вода, таким образом подталкиваемая сзади, естественно, выберет путь наименьшего сопротивления. Теперь в данном случае этот путь неизбежно будет лежать на значительном расстоянии ниже поверхности. Если бы полярному течению пришлось просто бороться с Гольфстримом, текущим в противоположном направлении, оно, вероятно, сохранило бы поверхность и продолжило бы свой путь вдоль стороны этого течения; но ему противостоят ветры, от которых оно не может спастись, кроме как нырнув под поверхность; и глубина, на которую оно опустится, будет зависеть от глубины поверхностного течения, текущего в противоположном направлении. Нет необходимости предполагать нагромождение воды, чтобы создать давлением силу, достаточную для приведения в движение подповерхностного течения. Давления воды сзади само по себе достаточно. То же объяснение, конечно, применимо к случаю Гольфстрима, проходящего под полярным течением. И если мы поразмыслим, что эти подповерхностные течения являются лишь частями общей системы циркуляции и что в большинстве случаев они являются течениями, компенсирующими воду, отведенную в каком-то другом квартале, нам не стоит удивляться расстоянию, на которое они могут в некоторых случаях течь, как, например, от берегов Ньюфаундленда до Мексиканского залива. Подповерхностные течения Гольфстрима необходимы для компенсации воды, гонимой на юг северными ветрами; и опять же, полярные подповерхностные течения необходимы для компенсации воды, гонимой на север южными и юго-западными ветрами.

Но может возникнуть вопрос, как противостоящим течениям удается пересечь друг друга? Очевидно, что Гольфстрим должен погрузиться через всю толщу полярного течения, прежде чем он сможет стать подповерхностным течением, и точно так же холодная вода полярного потока должна пройти через мягкую воду Гольфстрима, чтобы оказаться под ним и продолжить свой путь в сторону юга. Прилагаемая диаграмма (Таблица II, Рис. 1) сделает это достаточно понятным.