Баллистические расчеты имеют такую специфику именно потому, что тела, которые не закреплены на земной поверхности, движутся независимо от ее осевого вращения, по более простой траектории. Наблюдателю на планете кажется, что тело отклонилось от своего пути, но в действительности это не так: иллюзия возникает оттого, что сместилась сама система координат. Если вы когда-нибудь пробовали играть в мяч на детской карусели с вращающейся платформой, то знаете, как это бывает. Вы стоите на краю круга и бросаете мяч в центр, но он как будто уходит вбок и летит не прямо, а по изогнутой траектории. Этот наблюдаемый сдвиг как раз и называют эффектом Кориолиса, причем проявляется он по-разному в зависимости от географического положения: в Северном полушарии летящие снаряды и другие подобные объекты отклоняются вправо, а в Южном – влево от изначально заданного направления. Протяженность парижской агломерации в 1918 году составляла порядка 7,5 километра, так что даже если бы вражеская артиллерия не делала поправок на отклонение, город бы это все равно не спасло. В данном случае важен сам факт того, что корректировка понадобилась, то есть что с отклонением приходилось считаться. Обусловлено это большой дальностью полета. В принципе, те же законы физики работают и в обычной жизни: при метании копья на Олимпийских играх, подаче на Уимблдоне или стрельбе из игрушечного картофелемета, какие были в моем детстве. Но копье, теннисный мяч и кусочек картошки отрываются от Земли лишь на короткое время и преодолевают слишком незначительную дистанцию, поэтому отклонение в таких случаях пренебрежимо мало[48]. Другое дело – океан. С земной поверхностью он связан слабо, его движение растянуто во времени и покрывает большие расстояния. Соответственно, эффект Кориолиса существенно влияет на направление циркуляции океанических вод. Увидеть эти особенности невооруженным глазом, как правило, не удается из-за их грандиозного масштаба, но иногда о них можно судить по косвенным признакам. Проницательный Фритьоф Нансен, пересекавший полярный бассейн на борту «Фрама» в 1890-х годах, не преминул обратить внимание на некоторые такие странности.

Нансена смущало, как идет первая часть дрейфа. Судно определенно продвигалось вместе со льдами на север, но очень медленно. Случалось, «Фрам» начинал кружить на месте или какое-то время шел задним ходом. Трансполярное течение, похоже, и вправду существовало, и все-таки ситуация выглядела не слишком обнадеживающей: прикидочные вычисления показывали, что при нынешней скорости путь к открытому океану на противоположной стороне Арктики займет семь-восемь лет. Энергичных членов команды, не привыкших сидеть сложа руки, такой черепаший темп безумно раздражал. С другой стороны, появилась возможность спокойно заняться наукой. Исследователи проводили многочисленные измерения климатических параметров, толщины льда, свойств океанской воды, и тут не было никаких особых сюрпризов. Но некоторые явления оказались совершенно неожиданными, и самое, пожалуй, интересное открытие касалось того, как на самом деле перемещаются под действием ветра льдины. Допустим, у вас в ванне плавает резиновая уточка. Если на игрушку подуть, то «ветер» отнесет ее строго в заданном направлении. Но плавучие льдины, как с удивлением заметил Нансен, ведут себя иначе. Согласно его наблюдениям, направление их дрейфа стабильно отклонялось на 20–40° вправо от направления ветра[49]. Будучи осведомлен о глобальной циркуляции Северного Ледовитого океана, норвежец абсолютно верно приписал странное поведение льда вращению Земли и эффекту Кориолиса. Но строгое математическое обоснование этот феномен получил лишь после того, как им занялся шведский аспирант по имени Вагн Вальфрид Экман.

Разработки Экмана, сделанные им в самом начале научной карьеры, стали одной из важнейших вех в физической океанологии. Хотя ветер и служит причиной большинства поверхностных течений в океане, это не значит, что направление этих течений совпадает с направлением ветра. Во вращающейся системе, каковой является наша планета, все не так просто. Экман облек догадки Нансена в математическую форму и вывел стройную теорию. Чтобы лучше понять его логику, представьте, как ветер увлекает за собой тонкий поверхностный слой воды, который, в свою очередь, смещает нижележащий слой, и так далее по мере роста глубины. Примерно то же самое происходит, если у вас есть пачка бумаги и вы сдвигаете верхний лист. Ваша рука коснулась только одного листа, но под действием трения следующий лист тоже сдвигается и вдобавок подталкивает тот лист, что лежит под ним. В случае с океаном картина усложняется: как только поверхностный слой приходит в движение, срабатывает эффект Кориолиса, заставляющий поток сместиться, – аналогично тому, как смещались снаряды «Парижской пушки». Приобретая ускорение, поверхностный слой неизбежно забирает вправо (в Северном полушарии) от ветра. Но следующий слой приводится в движение уже не ветром, а поверхностным слоем, движущимся в новом направлении. И за счет того, что на эту силу внутреннего трения накладывается эффект Кориолиса, второй слой отклоняется от ветра еще сильнее. Таким образом, движение передается вниз от слоя к слою, и в итоге формируется так называемая экмановская спираль. С глубиной скорость движения слоев уменьшается, а направление этой скорости все больше отклоняется вправо. На некоторой глубине даже будет наблюдаться медленный поток, направленный противоположно ветру, дующему у поверхности. Сложив воедино все эти разнонаправленные составляющие, получим правило суммарного переноса: в установившемся течении, обусловленном непрерывным ветром, результирующее движение воды направлено под углом 90° вправо[50] от ветра. Данная закономерность напрямую связана с осевым вращением Земли и эффектом Кориолиса. Странный, если подумать, феномен, но таковым он является только для нашего обыденного сознания. Земля настолько велика, что мы перестаем воспринимать восходы и закаты как знак ее вращения вокруг своей оси.

Это неочевидное явление имеет вполне реальные практические последствия. Апвеллинг у берегов Чили, о котором мы говорили раньше, – подъем холодных глубинных вод, создающий благоприятные условия для питания анчоусов, морских птиц и образования залежей гуано, – обязан своим происхождением именно ветру. Ветры дуют преимущественно в северном направлении, вдоль береговой линии. Но вызванные ими течения движутся иначе. В силу механизмов, вскрытых Экманом, вода под действием эффекта Кориолиса отклоняется под прямым углом влево (ведь речь о Южном полушарии) к направлению ветра и движется на запад. Таким образом, происходит отток теплого поверхностного слоя от побережья, и эти массы замещаются прохладными водами, поднимающимися из глубин океана. Конечно, наблюдая за дрейфующими арктическими льдинами, Нансен был бесконечно далек от мыслей о судьбах морских птиц в тропиках. Но все мы живем на одной планете, и последствия ее непрерывного вращения сказываются на всем пространстве Мирового океана. Нужно только внимательно посмотреть.

14 марта 1895 года, по прошествии почти полутора лет с начала своего медлительного дрейфа, «Фрам» добрался до 84° 4' северной широты – самой северной точки, когда-либо достигнутой человеком. (Отметка, соответствующая прежнему рекорду, была пройдена еще в конце января.) В этот день Нансен и его товарищ Ялмар Йохансен покинули корабль и в сопровождении собак, тащивших нарты, выступили на север, рассчитывая выйти к полюсу. Через три недели лыжных переходов они находились на 86° 13,6' северной широты, но дальнейшему продвижению мешали нагромождения торосов. «До самого горизонта тянулась как будто бесконечная, покрытая снегом гряда морен»[51], – пишет Нансен. Было принято решение прекратить борьбу и повернуть назад. Покорения Северного полюса человечеству придется еще немного подождать. Через несколько месяцев изматывающих маршей по морским льдам путники достигли Земли Франца-Иосифа, впервые за долгое время оказавшись на суше – впрочем, покрытой ледниками и необитаемой. «Фрам» между тем продолжал свой дрейф. Оставшиеся на борту участники измеряли параметры океанической воды, проводили магнитные и метеорологические наблюдения, устраивали тренировочные лыжные походы, занимались починкой судна. Уникальные обстоятельства позволили превратить «Фрам» в настоящую плавучую лабораторию. Ноябрь 1895 года был ознаменован новым рекордом: корабль достиг своей самой северной точки – 85° 55' и оттуда стал дрейфовать к югу. Члены команды все больше изнемогали от скуки. Летом 1896 года, когда шхуна наконец освободилась от ледяных оков, они взяли курс к северному побережью Норвегии, где их и встретили Нансен и Йохансен, сами только с неделю как вернувшиеся в лоно цивилизации. Воссоединившийся экипаж двинулся на юг в сторону столицы. По дороге «Фрам» делал остановки во всех крупных портах, отважных путешественников чествовали как национальных героев. В Кристианию (как тогда назывался Осло) прибыли 9 сентября 1896 года – три года, два месяца и шестнадцать дней спустя после начала экспедиции. Итак, Нансен убедительно доказал существование трансполярного течения и, кроме того, собрал гигантский массив научных данных, определивших развитие полярной океанологии на многие десятилетия вперед. Приключения «Фрама» на этом не закончились. Вскоре судно на четыре года уйдет в новое плавание, организованное с целью изучения океана близ северной оконечности Гренландии, а еще через несколько лет отправится в антарктическую экспедицию и в некотором смысле поможет Руалю Амундсену стать первым человеком, достигшим Южного полюса. А в 1936 году «Фрам» поднимут на сушу, и он обретет пристанище в Осло, в музее своего имени.

Осматривая музей через восемьдесят шесть лет после его открытия, я чувствую, что мне никак не хочется отсюда уходить, и наконец понимаю, в чем тут дело: этот корабль завораживает меня как квинтэссенция продуманного и взвешенного подхода к океанологическим изысканиям. Такая философия мне близка, хотя мне не довелось пережить и десятой доли тех опасностей, каким подвергались Нансен и его спутники во время полярной экспедиции. «Фрам» – не чета нынешним стальным махинам. Благодаря надежной деревянной конструкции он рождает какое-то удивительно теплое чувство. Само по себе использование природных материалов, будучи поставлено на службу изучению природы, становится идеальной метафорой гибкости и жизнестойкости. Вряд ли когда-нибудь появится другой подобный корабль. В наши дни исследовательские суда постоянно совершенствуются, растут в размерах и в итоге все больше отчуждают океанологов от предмета их исследования. «Фрам», напротив, стал частью океана – не барьером, а соединительным звеном. Современной океанологии, как мне кажется, этого недостает.

Итак, мы познакомились с фундаментальными условиями, от которых зависит работа океанической машины: температура служит индикатором огромных запасов тепловой энергии, хранящейся в океане; соленость влияет на плотность и поэтому приводит в движение глубоководные слои; осевое вращение Земли заметно отражается на циркуляции водных масс. Существует и еще один важный фактор, определяющий динамику океана, – ветер. Добавив его к остальным, мы сможем комплексно объяснить масштабные процессы, протекающие в системе Мирового океана. Но прежде чем говорить об атмосферных явлениях, надо затронуть еще один сюжет. При всей своей необъятности океан ограничен собственной формой. Океаническая драматургия в нашем планетарном театре разворачивается в строго определенном пространстве, а температура, соленость, вращение и ветер играют роль невидимых пружин всего этого действа. Так давайте же расставим декорации.