Океан — это прежде всего вода, а Земля как планета — это главным образом океан. Первое, что заметил бы любой инопланетя­нин, прибывший к нам из соседней галакти­ки, это обилие воды. Даже нас, коренных зем­лян, бескрайность океана всегда поражает. На других планетах Солнечной системы ничего похожего не встретишь. На их поверхности жидкая вода вообще отсутствует. Пары — пожалуй, кристаллики льда — возможно, но жидкая вода — разве что где-нибудь в толще грунта.

Мы не удивляемся обилию воды. На Зем­ле она окружает нас всюду. Грубые подсчеты показывают, что 3/4 поверхности планеты покрыты водой. Правда, кое-где она спрята­на под коркой льда и снега. Но лед и снег — это та же вода, только твердая. Кроме того, корка твердой воды постоянно закрывает 1/5 часть суши.

Мировой океан покрывает почти 71 про­цент земной поверхности. В нем сосредоточе­но 97 процентов мировых запасов свободной воды. В абсолютных цифрах это составляет 1368 миллионов кубических километров. Чтобы было понятно, как это много, приведу такой пример. Если на Земле срыть все горы и вообще всю сушу, поднимающуюся над по­верхностью моря, чтобы сделать Землю глад­ким шариком, то этого «мусора» — срытой горной породы — окажется не так уж много, всего 76 миллионов кубокилометров, то есть чуть ли не в 20 раз меньше, чем океанской воды!

Если продолжить срав­нения, придется признать, что поднятия суши менее грандиозны, чем океан­ские впадины.

Россия — великая железнодорожная держава. Для нас обычно, что поезд от станции выбытия до станции назначения идет, и, нужно сказать, с немалой скоростью, двое-трое суток, а то и значительно дольше. В поездах дальнего следования так хорошо спится под перестук вагонных колес. Они стучат на сты­ках рельсов, между которыми оставляют за­зор в 1—2 сантиметра. Он необходим не для того, чтобы создавался колесный перестук, а потому, что металл при нагревании расши­ряется, а при охлаждении сжимается. При строительстве дорог, когда этот фактор еще не учитывали, иногда, под воздействием рез­ких температурных скачков, возникало само­разрушение железнодорожного полотна.

Любое вещество способно менять свой объем и под воздействием давления. В числе чрезвычайно важных свойств воды следует упомянуть, что она практически несжимаема.

Кому доводилось купаться в море, даже в Черном или Балтийском, тот ощущал на губах горько-соленый вкус воды. Балтийское и Черное — внутренние моря, в которые сливают свои воды многие реки, умеренно соленые. В открытом океане вода и горче, и солоней. Такой вкус ей придают растворен­ные в ней химические соединения. В 1 ки­лограмме морской воды их в среднем содер­жится 34,69 грамма. 

Это значит, что на 98 молекул воды приходится 2 иона — облом­ка растворенных в ней молекул других ве­ществ. Океанологи выражают эту величину количеством частей растворенных в воде ве­ществ, которое приходится на 1000 (по весу) частей воды, и обозначают символом «о/оо», что означает «промилле». Соленость морской воды примерно соответствует солености ста­кана воды, в котором растворена чайная лож­ка поваренной соли.

Вода способна растворять чуть ли не все вещества и в том числе, конечно, газы. Они находятся в воде в тех же пропорциях, что и в воздухе, однако в абсолютных цифрах их значительно меньше. Если в 1 литре воздуха при нормальном атмосферном давлении содержится 210 кубических сантиметров кислоро­да, то в 1 литре воды при нулевой темпера­туре его может быть растворено не более 14,16 миллиграмма. Одно из неприятных свойств воды состоит в том, что при повышении тем­пературы растворимость кислорода в ней уменьшается. При 10 градусах она падает до 10,92, а при 30 — до 7,35 мг. 

Напомню, что в 1 литре воздуха содержится 300 миллиграм­мов кислорода. Падение растворимости кис­лорода по мере повышения температуры воды весьма неудобно для водных животных, так как в теплой воде у них резко возрастает уро­вень обмена веществ и, соответственно, серь­езно увеличивается потребность в кислороде.

Очень важной характеристикой воды яв­ляется ее плотность. Она зависит от темпера­туры, от давления, то есть от того, на какой глубине она находится, и от солености, от того, сколько в ней растворено солей. Чем вода холоднее, чем под большим давлением она находится и чем выше ее соленость, тем больше ее плотность. Плотность пресной (ди­стиллированной) воды при температуре +20 градусов такова, что 1 кубический сантиметр весит 1 грамм. Плотность обычной морской воды выше. При +20 градусах 1 кубический сантиметр весит 1,025 грамма, а при +2 гра­дусах — 1,028 грамма.

Благодаря тому, что морская вода плот­ная, пловцам легче держаться на ее поверх­ности, чем в пресноводных реках и озерах. Плотность воды облегчает жизнь и обитате­лям океана. В морской воде, чтобы не пойти камнем ко дну, они затрачивают меньше уси­лий, чем пришлось бы затрачивать в пресной.

Для купальщиков всего мира, в том чис­ле и для жителей тропиков, главный вопрос: не холодна ли в океане вода? Когда темпера­тура воды в океане опускается до 22—20 гра­дусов, роскошные кубинские пляжи пустеют. Местные жители перестают купаться: им хо­лодно.

Мировой океан представляет собой храни­лище холодной воды, прикрытое сверху, да и то не везде, чуть-чуть более теплым слоем. Его объем совсем невелик. Вода теплее 10 градусов составляет всего 8 процентов общих запасов Мирового океана. Этот верхний слой, в самых мощных участках толщиной не бо­лее 100 метров, на значительной части по­верхности океана подвержен сезонным коле­баниям.

В отличие от воздушной оболочки Земли, хорошо пропускающей солнечные лучи, то есть испускаемые Солнцем электромагнитные волны, вода является для них труднопреодолимым пре­пятствием. Более 60 про­центов энергии электро­магнитных волн задержи­вает, поглощает самый верхний, метровый слой воды. До десятиметровой глубины в лучшем случае доходит 20 процентов энергии солнечных лучей. Под стометровой толщей воды человек, в полном соответствии с известной русской поговоркой, чув­ствует себя, как у арапа в желудке, так как сюда проникает менее 1 процента солнечных лучей.

На прозрачность воды сильнейшим обра­зом влияет муть — взвешенные в воде твер­дые частички, в том числе микроорганизмы, а также пузырьки воздуха в самом верхнем слое воды. Растворенные в воде соли не ухуд­шают ее прозрачности. Косые солнечные лучи частично отражаются от водной поверхности, а та их часть, которая все же внедряется в толщу воды, не достигает больших глубин.

У берегов океана прозрачность воды рез­ко падает. Волны, накатываясь на пляжи, взмучивают воду или покрываются пеной. Мельчайшие пузырьки воздуха, захватывае­мые водой, делают ее похожей на слегка раз­бавленное молоко, и она теряет прозрачность.

Прозрачность воды низка у самой поверх­ности. Здесь в ней живет огромное количе­ство микробов, крохотных микроскопических водорослей и других микроскопических орга­низмов. Они резко снижают прозрачность воды, особенно в ее верхнем десятиметровом слое. А самая прозрачная вода находится в центре Атлантического океана, в Саргассовом море.

Силу звука, иными словами, его гром­кость, измеряют в особых единицах, назван­ных белами — в честь американца Александ­ра Грехема Белла, прославившегося изобре­тением телефона. Бел — слишком крупная единица. Поэтому, оценивая силу звуков, ко­торые окружают нас, принято выражать ее не в целых белах, а в десятых частях этой единицы, в децибелах.

Децибел — специфическая единица, не похожая ни на одну из тех, с которыми нам постоянно приходится встречаться. Децибел не физическая величина вроде килограмма или километра, а математическое понятие. Этим она напоминает проценты. Ведь весо­мость величин, выраженных в процентах, определяется не только числом самих процен­тов, но и тем, от какой исходной величины исчисляются эти проценты. Десять процен­тов от центнера (ста килограммов) картошки будут равны десяти килограммам, а те же десять процентов от тонны — это сто кило­граммов, целый центнер картошки!

Если для световых лучей вода является труднопреодолимым препятствием, то звуко­вые волны способны распространяться в оке­ане на огромные расстояния. Правда, звуко­вые волны распространяются в пресной воде примерно в 100 раз лучше, чем в морской. Нарушает этот процесс главным образом суль­фат магния, то есть магниевая соль серной кислоты, больше известная как английская соль, используемая в медицине в качестве слабительного. В морской воде сульфата не­много, около 3 граммов на литр, но его вли­яние на звукопроницаемость велико. Кроме того, звуки рассеивает любая муть — взве­шенные в воде частички, в том числе пузырь­ки воздуха и живые организмы. Рассеивание звуков в конечном итоге приводит к их ос­лаблению.

Скорость распространения звуковых волн никоим образом не зависит от их частоты. А вот распространяются в морской воде звуки быстрее, чем в пресной, и в 4—5 раз быст­рее, чем в воздушной среде, в среднем со ско­ростью 1500 метров в секунду. С повышени­ем температуры, давления и солености ско­рость звука в воде растет.

Изучение подводного мира долгое время серьезно отставало от изучения суши. Еще сравнительно недавно о его обитателях зна­ли немного. Одно время его называли миром безмолвия. Ученые считали, что рыбам и мно­гим другим обитателям океанской пучины нечем слушать и нечего слушать.

Разразившаяся почти шестьдесят лет на­зад Вторая мировая война быстро убедила мор­ских гидроакустиков в ложности подобных предположений. Еще до начала войны биоло­ги заметили, что многие обитатели «мира без­молвия» очень шумные существа. Однако военные гидроакустики знали о них до обидно­го мало, а знание биологических шумов ока­залось важнее, чем думали в мирное время. Это отчетливо ощутило командование англо­американского флота, ведущего тяжелые бои с японскими агрессорами. Происхождение многих шумов было трудно определить. Не­редко звуки, производимые стаей рыб, при­нимали за шум судовых двигателей. Сколько раз расшумевшиеся косяки рыб давали повод для объявления боевой тревоги!

В тропических и умеренных широтах мно­гие рыбы издают весьма громкие звуки. Наи­большей известностью пользуются рыбы-мичманы — небольшие существа длиной 25—35 сантиметров, живущие у побережья Амери­ки, в Тихом и Атлантическом океанах. Свое название они получили за своеобразную ок­раску и светящиеся точки, расположенные правильными рядами, как блестящие пугови­цы на парадном мундире.

Рыбки обращают на себя внимание в пе­риод размножения, так как мечут икру вбли­зи берегов, в устьях рек и по морским мел­ководным заливам. По окончании нереста сам­ки уплывают, а самцы остаются охранять икру, беспрерывно жужжа, — видимо, отпу­гивая врагов. Во время войны дружное жуж­жание тысяч мичманов вполне могло быть принято за приближение подводных лодок.

В некоторых районах океана два раза в течение суток вода устремляется к берегу, затопляет пляжи, прибрежные низины и ли­жет вершины прибрежных скал и два раза в сутки отступает от берега, и из воды «вы­ныривают» камни, обнажаются основания утесов и пляжи, а океан кое-где отступает от берега на 10—20 километров. Кажется, что море дышит полной грудью и за каж­дым глубоким вдохом следует выдох. Эти пиления называют приливом и отливом. Они давно привлекали внимание ученых. 

Еще две тысячи лет назад люди поняли их связь с фазами Луны, но научное объяснение этому пилению было найдено гораздо позже. Дал его в 1687 году Исаак Ньютон на основе сформулированного им закона всемирного тя­готения. Этот закон гласит, что все тела при­тягиваются друг к другу, а сила этого все­мирного тяготения тем значительнее, чем Польше масса (попросту говоря, вес) притя­гивающихся друг к другу тел и чем меньше расстояние между ними.

Приливным бором называют высокую приливную волну в устьях рек. Когда океан­ская волна врывается в широкое устье реки, она сначала останавливает, а потом и пово­рачивает течение реки вспять. Затем волна добирается до ее русла, и за счет его суже­ния высота волны увеличивается, а скорость из-за встречного речного потока уменьшает­ся. Замедляется больше всего основание вала, а верхние слои воды сохраняют более значи­тельную скорость, перегоняют его, и верши­на приливной волны опрокидывается, обра­зуя пенящийся вал высотой в несколько мет­ров. Его и называют бор.

Сила высокого бора поистине чудовищна. Он разрушает берега реки и делает невозмож­ным плавание судов. Бор в канадской реке Петикодиак, впадающей в залив Фанди, во время высоких приливов достигает высоты трех метров и поднимается вверх по реке со скоростью одиннадцать-двенадцать километ­ров в час.

Морская вода — коварная стихия. Мало того, что спокойный до того океан в считан­ные минуты способен вздыбиться волнами, поднятыми невесть откуда налетевшим вет­ром, но даже когда его поверхность кажется гладкой, как оконное стекло, в действитель­ности по ней катятся невидимые неискушен­ному наблюдателю волны. О их наличии мож­но догадаться, приглядевшись к судам, иду­щим где-то у линии горизонта. Они то отчет­ливо видны, то вдруг исчезают, будто куда-то провалились. Второе свидетельство нали­чия волн — огромные валы прибоя, которые грохочут и пенятся у кромки воды при полном безветрии и совершенно спокойном море. Виновница этого явления — мертвая зыбь.

Когда нет ветра, поверхность моря может стать гладкой, как зеркало. Ветер, дующий со скоростью менее 4 километров в час, не вызывает морщин на поверхности воды, но как только его скорость возрастает до 5 ки­лометров, на воде сразу же появляется рябь. Такую скорость ветер должен иметь для того, чтобы преодолеть силу натяжения поверхно­стной пленки воды. Когда расстояние между морщинками, читай: крохотными волнами ряби, если считать от гребня до гребня, дос­тигает 17 миллиметров, сила поверхностного натяжения пленки воды будет преодолена. Теперь главную роль приобретает вес волны; и такие волны распространяются тем быст­рее, чем больше их длина — расстояние от гребня до гребня.

Если ветер усиливается и ударяет в обра­щенный к нему склон волны, он заставляет ее быстро расти. На гребнях волн появляет­ся белая пена, и ветер срывает с них острые гребни. Пока волны не достигнут трех четвертей своей максимально возможной высо­ты, они растут быстро. Затем их рост замедляется, а скорость продолжает расти. Но са­мые высокие волны образуются лишь тогда, когда ветер начнет стихать, так как в это времени он не срывает их гребни.

Море, покрытое белыми барашками буру­нов, — красочное зрелище. Можно часами любоваться, как ветер гонит к берегу нескон­чаемую чреду волн и они с шумом разбива­ются у ваших ног.

Если смотреть на несущееся по поверхно­сти моря бесчисленное количество волн, мож­но подумать, что ветер гонит к берегу огром­ные массы воды. Однако, приглядевшись к плавающим в толще воды предметам, легко заметить, что они не перемещаются вместе с волной, а движутся вперед и назад, вверх и вниз, как бы пританцовывают на волнах. Это значит, что вода не перемещается, а меняет­ся форма морской поверхности, выгибаясь волной то вверх, то вниз.

Обнаружить коварную одиночную волну в открытом океане очень трудно. Поэтому ка­питаны судов не могут сигнализировать на берег о приближающейся опасности. Но оди­ночные волны, вызванные землетрясениями и извержениями вулканов, сами сигнализи­руют о своем приближении. Сигналы легко распространяются в твердых породах, обра­зующих ложе океана, причем распространя­ются в 10 раз быстрее, чем одиночная волна несется по водной поверхности. Надо лишь уловить волны, бегущие по твердому дну, и определить, в каком направлении движется волна по воде.

Уловить волну, распространяющуюся в твердых породах, несложно. Ее зарегистри­рует любой сейсмограф, предназначенный для улавливания землетрясения.

Портрет Мирового океана следует допол­нить рассказом о льдах. Их площадь не так велика, как мы привыкли думать. Льды по­стоянно закрывают лишь 3—4 процента океанских просторов. При падении температуры океанской воды до минус 1,9 градуса в ней начинают появляться кристаллики льда. По­степенно их количество растет, и возникает ледяная каша. 

По мере увеличения толщи­ны этого слоя он оказывает всевозрастающее сопротивление волнению воды. Кроме волн, серьезное замедление льдообразования и смер­зания плавающих в воде кристаллов объяс­няется тем, что в этой зоне растет соленость воды и одновременно понижается температу­ра ее замерзания. В мороз такую же кашу может создать снег, падающий на поверхность воды. Когда снегопад затягивается, образуются настоящие снежные сугробы высотой до 2 метров.

Льды делят на неподвижные и дрейфую­щие. Неподвижный лед — это чаще всего припай, спаянный с берегом или с дном. Та­кие льды тянутся вдоль северных берегов России от полуострова Ямал до Чукотки. Это, как правило, однолетние льды. Летом они отходят от берегов и тают. В узких бухтах и фиордах Гренландии этот лед за лето не ус­певает растаять и становится многолетним.

Дрейфующие льды образуются летом из припая при его разрушении, а зимой смерза­ются в более крупные льдины и в ледяные поля размером от половины до сотен кило­метров. Льдины в поперечнике от 20 до 100 метров называют крупным льдом. Куски льда меньше 20 метров носят название мелкоби­тый лед, а лед, измельченный до кусков ме­нее 2-х метров, назван тертым льдом. Дрей­фующие льды не связаны с берегом и стран­ствуют по океану, подчиняясь ветру и морс­ким течениям.

Почти двести лет назад экспедиция поляр­ного исследователя Сосюра, много дней про­биравшаяся по необозримым снежным про­сторам, столкнулась с удивительным явлени­ем, взволновавшим весь ученый мир. Она вышла в район, где снег на огромном про­странстве был окрашен в красный цвет, как будто его кто-то только что обагрил кровью.

Причина такой необычной окраски снега недолго оставалась тайной. Удалось устано­вить, что цвет снегу придавали микроскопи­ческие одноклеточные водоросли. Им было присвоено название хламидомонада снежная. Их находили в различных районах Арктики и Антарктики, а также в вечных снегах гор­ных массивов, в том числе на Кавказе. Сейчас ученым известно свыше 140 видов микроско­пических водорослей и других растений, по­стоянно живущих в снегах. Многие из них окрашены в фиолетовый, красный, коричне­вый или зеленый цвет и придают снегу соот­ветствующую окраску.

Айсберги — чудовищно огромные горы льда. Этот пресноводный лед возникает на суше, как это обычно бывает в прибрежной зоне Ледовитого океана, и сползает под соб­ственной тяжестью в море или откалывает­ся от шельфового льда, который десятками лет нарастает на мелководьях вокруг Антарк­тиды.

Особенно крупные айсберги встречаются в Южном полушарии. Они образуются из льдов шельфового ледника моря Росса. Самый боль­шой из когда-либо зарегистрированных был обнаружен свыше 30 лет назад. Он имел дли­ну 350 и ширину 40 километров, то есть был лишь вполовину меньше Бельгии и в пять раз больше Люксембурга. В октябре 1987 года с помощью спутников в районе моря Росса был обнаружен айсберг длиной 153 и шири­ной 36 километров. При встрече с такой льди­ной не догадаешься, что это плавучий остров.

Важным условием образования льда, кро­ме охлаждения воды, является присутствие м ней ядер кристаллизации. Эту роль могут выполнять любые взвешенные в воде мель­чайшие частички неорганического и органи­ческого вещества, в том числе живые микро­скопические организмы, а также уже образовавшиеся кристаллики льда. Они становят­ся «затравкой», ускоряя рост льда.

Образовавшиеся в воде кристаллики льда продолжают расти, превращаясь в ледяные иглы и пластинки длиной 2—3 сантиметра, шириной 0,5—1 сантиметр и толщиной 0,5— 1 миллиметр. Их называют ледяными игла­ми. Они появляются у поверхности, но то­ками воды могут переноситься ко дну. По дороге они смерзаются друг с другом и с крупными предметами у дна. Частички льда возникают и у дна в тончайшем слое воды, обволакивающем различные объекты. Быст­рее всего лед образуется на металлических предметах, несколько медленнее на стекле, а па деревянных предметах возникает очень редко.

Самая холодная вода у поверхности океа­на находится близ берегов Антарктиды. В широком — до 70 километров — проливе Мак-Мердо между островом Росса и самой Антарктидой ее температура зимой опускает­ся до -2,15 градуса, а летом поднимается все­го лишь до -1,8 градуса. Поэтому зоологи счи­тали, что в этих районах океана жизнь дол­жна отсутствовать. Сам холод для живых организмов опасности не представляет, но при охлаждении ниже 0 градусов в их теле обра­зуются мельчайшие острые кристаллики льда, протыкающие клетки тела животного, а ког­да они растают, из образовавшихся дырочек псе содержимое клеток вытекает наружу, и мышцы, железы, мозг погибают, а значит, по­гибает и сам организм.

Нототеневые рыбы — обитатели умерен­ных и холодных морей. Зимой их пищевые ресурсы достаточно ограниченны. Поэтому рыбы должны вести очень экономный образ жизни, избегать дополнительных физических нагрузок и иных нерациональных трат энер­гетических ресурсов своего организма. Между тем у нототеневых рыб нет плавательного пу­зыря, позволяющего не тратить никаких уси­лий на то, чтобы не тонуть. Поэтому подавля­ющее большинство нототений ведет донный образ жизни и большую часть суток проводит, лежа на дне. Тем удивительнее, что нототе­нии, живущие в самой холодной воде Антар­ктиды, даже зимой ведут активный образ жиз­ни и с дном никак не связаны.

Большинство нототеневых — небольшие рыбки длиной до 30—35 сантиметров. Им держаться на плаву не особенно трудно. Между тем и антарктических водах встречаются мно­гогении-гиганты. Антарктический клыкач значительно больше метра длиной и весит до 100 килограммов. А ему нужно тратить много энергии не только на то, чтобы не тонуть, но еще и на синтез антифризов, чтобы не пре­вратиться в льдинку.

Льды сильно затрудняют движение судов в Северном Ледовитом океане и еще совсем недавно делали плавание в северных морях невозможным. Между тем, снабжение горо­дов и поселков, возникших на Крайнем Се­вере нашей страны, возможно только морс­ким путем, да и в других районах нашей стра­ны льды делают невозможной зимнюю нави­гацию. Это обстоятельство потребовало созда­ния всепогодных судов.

Первый в мире ледокол — судно, способное прокладывать путь во льдах, — был по­строен в нашей стране 130 лет назад. Как из­вестно, главной базой российского военного флота является Кронштадт, расположенный м Финском заливе на острове Котлин. С на­ступлением зимы Кронштадт оказывался от­резанным от материка.

Этот знаменитый ледокол, гордость рос­сийского ледокольного флота, был построен еще в 1916 году в Ньюкасле (Англия), но по чертежам, выполненным в России. В те годы он получил название «Святой». Ледокол пред­назначался для работы в северных морях. 

Однако уже в 1918 году он был передан во­енно-морскому флоту и отличился при защи­те Архангельска от войск Антанты, оккупировавших русский Север. Участвуя в этих боях, он попал в плен: его увели в Англию. Затем он некоторое время плавал под нор­вежским флагом.

Советское правительство не могло сми­риться с потерей ледокола. Благодаря на­стойчивым требованиям и долгим переговорам, которые вели академик-кораблестроитель А.Н. Крылов и полпред СССР в Лондоне Л.Б. Кра­син, судно удалось выкупить.

Люди жили в Арктике на протяжении мно­гих веков. Приспособиться к жизни в мире льдин и лютого холода они смогли лишь благо­даря неоценимой помощи собаки. Примерно до середины нашего века лайки — собаки эскимос­ской породы — были участниками большинства полярных экспедиций. Они первыми побывали на обоих полюсах планеты. 

1 апреля 1909 года они доставили на Северный полюс экспедицию адмирала флота США Роберта Эльвина Пири. При подготовке и осуществлении экспедиции он использовал 133 собаки. Из 24 участников экспедиции большинство лишь помогало в орга­низации промежуточных станций и складов. От последней станции к Северному полюсу на пяти нартах, в которые было впряжено 40 собак, от­правились, кроме Пири, только его слуга-негр и четыре эскимоса.

В мае 1937 года советский самолет сел на лед Северного Ледовитого океана в районе Северного полюса и высадил группу полярников, которым впервые в мире предстояло провести год на дрейфующих льдах. В со­став экспедиции входило четыре человека: начальник станции И.Д. Папанин, геофизик К.К. Федоров, радист Э.Т. Кренкель, гид­робиолог П.П. Ширшов. Советская научно-исследовательская дрейфующая станция по­лучила название «Северный полюс». Через девять месяцев льдину со станцией вынесло в Гренландское море, где полярников сняли ле­доколы «Мурман» и «Таймыр».