В открытом океане

Всем нам привычны синоптические карты, изображающие атмосферные процессы. Смысл этих значков и кривых линий нам хорошо понятен, ведь мы наблюдаем их проявления в реальной жизни: смотрим, как ветер гонит по небу клочковатые облака или сдувает салфетки со столиков уличных кафе, замечаем признаки приближающейся грозы… Воздушные потоки окружают нас постоянно. Что касается воды в океане, то она несоизмеримо плотнее, чем воздух: кубический метр воздуха весит всего 1,2 килограмма, тогда как кубический метр морской воды – порядка 1 тонны. Соответственно, чтобы привести воду в движение, нужно приложить куда более серьезную силу; зато если вода уже движется, остановить ее намного труднее^[118]. Когда ветер дует над обширными пространствами открытого океана, этой силы оказывается вполне достаточно, чтобы вызвать перемещение поверхностных вод. Ранее мы уже убедились, что давление ветра способно порождать волны; но каждый порыв ветра еще и толкает воду вперед, и если такие крошечные толчки создаются много дней подряд, то образуются поверхностные течения. Отдельные импульсы накапливаются в течение длительного времени, что сглаживает отклонения, поэтому океанические циркуляции, как правило, гораздо устойчивее атмосферных. Карты поверхностных течений Мирового океана не менее красивы, чем карты погоды, однако носят принципиально иной характер: течения складываются в глобальные потоки, охватывающие огромные площади океана и имеющие периодичность порядка нескольких недель или месяцев. Движения эти подчинены определенным закономерностям, и вместе с тем системы циркуляции в разных океанических бассейнах могут существенно отличаться, даже когда физическая природа их одинакова. Исполинские хороводы

Залив Наррагансетт в западной части Атлантики – место, где вода необычайно далеко вторгается в сушу, перетягивая на себя значительную часть территории Род-Айленда (отсюда и прозвище «Океанский штат»). Моряки очень любят этот защищенный от штормов закоулок, да и вся здешняя жизнь организована вокруг воды: это заметно даже по географии населенных пунктов. После работы в Институте Скриппса я два года занималась своим исследовательским проектом в Высшей школе океанографии Род-Айлендского университета. Школа напоминает небольшой обособленный городок, выстроенный прямо у воды. Все здесь изучают океан, но каждый по-своему. Биологи говорят на языке прибрежной зоны («рыбные ресурсы», «моллюсковые комплексы», «стоки питательных веществ»), а физики мыслят столь масштабными категориями пространства и времени, что я, всю жизнь изучавшая поведение крошечных пузырьков газа, слегка стушевалась. Интеллектуальное погружение в новую среду сопровождалось погружениями реальными: чтобы регулярно подтверждать свою сертификацию по научному дайвингу, я должна была ежегодно совершать определенное количество погружений, и все они проходили в заливе Наррагансетт.

Впечатление оказалось, мягко говоря, неожиданным. Дивные картины изрезанной береговой линии с хорошенькими домиками никак не соответствовали тому, что ожидало меня под водой. Мало того что океан здесь илистый и взбаламученный, так еще и временами жутко холодный: зимой температура воды всего 5 °C, под стать большей части Северной Атлантики; в разгар лета, когда неглубокие бухты прогреваются на солнце, столбик с трудом доползает до 20 °C. В Калифорнии я успела привыкнуть к бескрайней шири Тихого океана и его прохладным, кристально чистым водам с могучими зарослями гигантских ламинариевых водорослей. А тут скалистая береговая кромка сменялась мутным мелководьем с кучей валунов и расщелин – не сомневаюсь, что для венерок^[119] и омаров это райские условия, но человеческому глазу поживиться особо нечем. Помню свое первое погружение. Я осторожно пробиралась среди илистой взвеси, стараясь не наскочить на камни и размышляя о том, кому в здравом уме может прийти в голову добровольно заниматься здесь дайвингом. Вдруг передо мной прошмыгнуло какое-то яркое желтое пятнышко – и тут же исчезло в подводном сумраке. Я бросилась следом и обнаружила рыбу-бабочку, порхающую за большим валуном. Удлиненное рыльце, пестрая экзотическая окраска с контрастными узорами – все выдавало в ней тропическую коралловую рыбку (каковой это нарядное создание, собственно, и является). Вода в заливе Наррагансетт была в ту пору не слишком холодной, благо лето потихоньку вступало в свои права. И все-таки среди этой кофейной взвеси, едва освещаемой чахлым светом с поверхности, сказочная рыбка выглядела инопланетной гостьей. Чуть позже мне попалась еще одна. Как и сестрицу, ее явно не смущало, что она забрела не в ту степь… то есть акваторию. Больше мне никакой живности не встретилось, если не считать пары крабов и нескольких морских улиток, типичных для этих широт. Поднялась на сушу я продрогшей и крепко озадаченной.

По сравнению с глубинными циркуляциями перемещения поверхностных водных масс подчиняются совершенно иным закономерностям, причем эти закономерности могут еще и накладываться друг на друга, что вносит дополнительную путаницу. Скажем, на динамику в пределах одного дня часто влияют иные факторы, чем на картину, охватывающую несколько лет. Красота океана именно в том и заключается, что эта уникальная природная машина вбирает в себя множество закономерностей, действующих на самых разных уровнях: какие из них мы увидим, зависит от выбранного масштаба времени и пространства. Если процессы в глубоководном океане правильнее рассматривать в масштабе столетий, то вблизи поверхности самые крупные и медленные движения имеют такт в несколько месяцев или лет. Одно из таких движений как раз и занесло в залив Наррагансетт ничего не подозревающую рыбу-бабочку. Речь идет о гигантских круговоротах, которые можно уподобить шестерням океанической машины, – так называемых циркулярных течениях, или круговых циркуляциях^[120].

Система круговых циркуляций во многом продиктована размерами и очертаниями континентов: круговороты возникают там, где океаническое пространство достаточно для их образования. Возьмем, к примеру, Северную Атлантику. С востока она ограничена Европой и Африкой, с запада – Америкой. Южной границей служит экватор (поскольку ветрам и порождаемым ими течениям не свойственно через него переходить). Итак, мы имеем глубоководный океанический бассейн, аккуратно очерченный по бокам солидными участками земной тверди. Направленные в сторону экватора пассаты дуют на юг, но затем отклоняются за счет вращения Земли вправо. Соответствующее течение берет начало у берегов Африки и идет на запад, пока, натолкнувшись на препятствие в виде Америки, не поворачивает направо. Далее поток следует вдоль побережья на север, но потом сила вращения Земли заставляет его вновь отклониться вправо и уйти в открытый океан. Здесь, в довольно высоких северных широтах, ветры имеют преимущественно восточное направление (из Америки в сторону Европы). Они подхватывают струю, вынуждая ее через некоторое время опять повернуть вправо, так что вода устремляется обратно к экватору. Реальная картина, конечно, гораздо сложнее этой схемы, но главное, что под действием ветра, приводящего в движение поверхностные воды, в океане может возникнуть устойчивое течение. За счет отклоняющего влияния береговых выступов и вращения Земли оно получает вид обширного хоровода, по часовой стрелке кружащегося вокруг Северной Атлантики. Но это еще не вся история.

Помните, Нансен заметил, что дрейфующие льдины в Северном полушарии забирают вправо от направления ветра? Поверхностные течения Мирового океана точно так же подвержены эффекту Кориолиса. Планета непрерывно вращается вокруг своей оси, и эта вращательная сила влияет на водные потоки, так что они слегка отклоняются вправо (в Северном полушарии) от ветра. Вы спросите: но почему тогда вся вода, вовлеченная в «хоровод», не сместится силой Кориолиса вправо и не утечет к центру, образовав посередине циркуляции огромный водяной горб? Вопрос резонный. В действительности примерно так и происходит. На просторах Атлантики есть одно такое вздутие. Правда, высота его, согласно спутниковым данным, не более метра. Расти до бесконечности такой горб не может – вода попросту будет с него скатываться. Причина в том, что разные физические силы уравновешивают друг друга: эффект Кориолиса толкает водные массы в сторону выпуклости, но гравитация тянет воду вниз и гасит этот импульс^[121]. Вообще говоря, никакой ветер не дует все время с одинаковой интенсивностью. Но вследствие большой инерции воды любые неравномерности благополучно сглаживаются, и гигантский хоровод вертится, невзирая на штили и штормы, – круговая циркуляция безостановочно гонит водные массы по периметру океанического бассейна.

Тут есть еще один нюанс, который как раз и объясняет мою странную встречу с рыбой-бабочкой. Эффект Кориолиса увеличивается с широтой. Иными словами, вращение Земли в большей степени сказывается вблизи полюсов, чем на экваторе. Из-за этого характер циркуляции асимметричен. В западной части океана, где течение движется к полюсу, мы видим узкую, стремительную струю, которая уверенно несет водные массы с юга на север^[122], пока не настанет пора повернуть обратно в субтропики. В Северной Атлантике это быстрое теплое течение носит имя Гольфстрима. Его аналогом в Северо-Тихоокеанском круговороте является Куросио – мощное течение в западной части бассейна, омывающее берега Китая и Японии. В восточной половине круговоротов картина совсем иная: течения, ориентированные с севера на юг, имеют вид медленных, слабо выраженных, рассеянных по большому пространству потоков. Неудивительно, что Канарское течение – именно так называется соответствующая часть круговой циркуляции в Северной Атлантике – у нас не на слуху. Сделав ленивую дугу вдоль восточной периферии бассейна, в экваториальных водах оно поворачивает в открытый океан, соединяясь затем с истоками Гольфстрима. Так замыкается кольцо, порожденное эффектом Кориолиса: направленная с юга на север мощная «река» в западной части циркуляции (Гольфстрим) переходит в неспешный поток, который тянется с севера к югу по восточной кромке (Канарское течение), – и цикл начинается заново. Чтобы лучше понять эту асимметричность, представьте себе тот самый водяной горб. Вершина его смещена относительно центра таким образом, что склон имеет крутую западную и пологую восточную части. Чтобы взобраться на обрывистый скат с западной стороны, вода, естественно, должна мчаться во весь опор; а при спуске по гладкому восточному может позволить себе расслабиться.

Повстречавшаяся мне рыба-бабочка наверняка появилась на свет где-то во Флориде – жарком океаническом регионе, богатом коралловыми рифами. Но потом ее подхватил стремительный Гольфстрим, и его могучие воды перенесли крошку на север. Собственно, залив Наррагансетт потому и обделен теплом, что Гольфстрим, не дойдя до Род-Айленда порядка 550 километров, отрывается от берега и уходит в открытый океан. Но по мере продвижения магистрального потока от него временами отделяются небольшие вихри нагретой воды – так называемые «ринги с теплым ядром». В отличие от породившего их течения эти вращающиеся водные островки продолжают мигрировать на север, причем период их самостоятельного существования может достигать нескольких недель и даже месяцев. Словно миниатюрные оазисы, странствуют они на отшибе от Гольфстрима, захватывая с собой и некоторых тропических обитателей. Рыба-бабочка, скорее всего, покинула родину еще на стадии личинки, и по кораллам вряд ли скучала, ибо не успела к ним пристраститься. Основную часть маршрута взял на себя Гольфстрим, а финальный отрезок пути она проделала внутри теплого вихря, который, достигнув Род-Айленда, сбросил свой груз в мутные воды залива Наррагансетт. Долго жить в чуждой им среде тропические создания не могут. Но мелкие группки этих вынужденных переселенцев попадают сюда каждое лето и инстинктивно стараются найти как можно более теплый уголок.

В Мировом океане существует пять круговых циркуляций, за образование которых отвечают одни и те же механизмы. В Северном полушарии мы имеем Северо-Атлантический и Северо-Тихоокеанский круговороты, направленные по часовой стрелке. К югу от экватора таких колец три: в южной части Тихого, Атлантического и Индийского океанов, и все они движутся, соответственно, против часовой стрелки. Ламинариевые водоросли, которые принесло из Японии к берегам Калифорнии в конце последней ледниковой эпохи, пришли с Северо-Тихоокеанским круговоротом, а молодь угря, безмятежно дрейфующая из Саргассова моря^[123] к берегам Европы, должна сказать спасибо Гольфстриму. Период обращения исполинских хороводов растягивается на годы, при этом глубина соответствующих течений не превышает нескольких сот метров. Могучие приповерхностные шестерни служат важнейшими переносчиками тепла от экватора к полюсам и формируют своеобразную транспортную систему, соединяющую разные океанические бассейны между собой.

Образование круговых циркуляций связано с двумя главными факторами: вращением Земли вокруг своей оси и очертаниями континентов. Впрочем, суша – это не всегда только барьер, мешающий свободному ходу воды. Многие поверхностные течения Мирового океана рождаются за счет ветра, а ветер, в свою очередь, подвержен влиянию суши. В результате в открытом океане могут возникать колоссальные течения, и, если они движутся в нужном направлении, человек не упускает случая воспользоваться таким бесплатным транспортом в своих целях. Но в прошлом часто бывало ровно наоборот: люди действовали исходя из того, куда их заносили течения, а не куда хотели попасть сами. В начале XV века китайская империя Мин раскинула обширную сеть военно-дипломатических связей, построенную в основном именно по такому принципу: куда приведет океан.