Н. А. Кузнецов
Ледокол «Ермак»
Полярный климат отличается резкими колебаниями температуры в зависимости от направления ветра; когда температура внезапно подымалась с −40° до −20° мороза, и если при этом ветер был слаб, то он казался арктическим путешественникам теплым зефиром. Свежий же втер, даже при меньшем морозе, пронизывал холодом. Во время русской экспедиции к устью Лены в 1882 г. матросы однажды попросились купаться, жалуясь на жару; термометр показывал +2° в тени. Но эти колебания переносятся легко, а цинга, этот бич прежних экспедиций, устранена успехами современной науки и техники.
Что касается до способов передвижения, коими до сих пор пользовались, то в последнее время до появления Нансена, считалось аксиомой арктического исследования, что роль судна должна заключаться в доставлении экспедиции предметов ее снабжения – к так называемому операционному базису. Для исполнения этой задачи судно должно избегать затора и, следовательно, может плавать только в свободной воде, т. е. только в конце лета, когда процесс таяния достигает своего максимума; самая же экспедиция, прозимовав в избранной точке, производит свои экскурсии по льду на санях ранней весной, когда солнце светит, но снег еще не начал таять. Для облегчения груза саней устраиваются продовольственные склады, чтобы путешественники, при возвращении к месту своей зимовки, были обеспечены провиантом. Вот каков был признанный авторитетами тип полярных экспедиции.
Если «Тегетгоф», «Жаннета», «Поларис»[66], «Ганза»[67] и другие суда оставались во льдах, то это было против воли и желания их руководителей. Нансен, как известно, пошел вразрез с рутиной: он поставил себе задачей не избегать льдов, а, изучив их свойства и движения, пользоваться ими. Его судно «Фрам», построенное так, чтобы оно могло устоять сильнейшим напорам, становилось плавучей обсерваторией, обставленной удобствами и даже комфортом современной культуры, но обсерваторией, которая вместе со льдами, уносимая ветрами и течениями, независимо от воли человека, изменяла свое место. Однако подвижная натура Нансена, жаждая деятельности и борьбы с препятствиями, не выдержала этой пассивной роли. «На что у меня сила, если я ею не пользуюсь», – пишет он в дневнике. После второй зимы он убедился в том, что успех его плана обеспечен: «Фрам», несмотря на напоры льда, остался невредим; его сносило по тому направлению и с той скоростью, которую Нансен предвидел; большие океанские глубины, найденные Нансеном в Ледовитом океане, устраняли опасность быть задержанным сушей; снаряжение экспедиции оказалось настолько совершенным, что не было ни одного случая заболевания, а дух команды оставался превосходным. Тогда Нансен решился на самое отважное из всех его смелых предприятий: 14 марта 1896 г., он один, в сопровождении Иогансена, на парусинных лодках, снабженных полозьями и запряженных собаками, покинул комфорт и безопасность, предоставляемый его судном, и пустился по льду к северу, с целью приблизиться, а может быть, и достигнуть полюса. Он намеревался идти в продолжение 50 дней к северу, а затем отступить к Земле Франца-Иосифа. Но трудности оказались больше предполагаемых. Даже такая настойчивая и щедро одаренная во всех отношениях личность, как Нансен, принуждена была отступиться от первоначального своего намерения, и после 25-дневнаго, неимоверно тяжелого похода к северу, он, достигнув широты 86° и 14', поворачивает на юго-запад по направлению к Земле Франца-Иосифа. Нансен, как и его предшественники, признает поход с санями через полярные льды, изборожденные торосами, лощинами, отдельными ледяными глыбами – самым утомительным делом. «Эти вечные усилия могли бы утомить великанов», – говорит он в своем дневнике.
Однако, невзирая на все эти недостатки передвижения на санях, все наивысшие широты были достигнуты до сих пор этим способом: Парри[68] в 1827 г., Clement Markham[69] в 1876 г., Lockwood[70] в 1883 г., и, наконец, сам Нансен в 1896 г., последовательно достигали наибольших широт, передвигаясь на санях; но этот первобытный способ передвижения технически остался тем же, каким он был сотни лет тому назад. При данном состоянии льда успех зависит от неизменных свойств северной собаки и от выносливости путешественника.
С другой стороны, судостроение является техникой прогрессивной: препятствие, гибельное для беломорского карбаса, не представляет опасности для крепкой шхуны норвежского китобоя: то, что невозможно для парусного судна, является легкой задачей сильному пароходу. Доросла ли техника до преодоления трудностей, представляемых льдами полярной области, судить не мне. Моя задача состояла в том, чтобы в беглом очерке напомнить здесь то, чего достигло человечество в вековых своих усилиях проникнуть в область вечных льдов, дабы овладеть ее сокровищами, раскрыть ее тайны, расширить власть человека над природой до крайних пределов обитаемой нами земли. В решении этой задачи Россия принимала выдающееся участие. Займем ли мы снова и в этой области подобающее нам место? На этот вопрос ответит будущее.
III. К Северному Полюсу – напролом! Лекция вице-адмирала С. Макарова
Мой предшественник, барон Врангель познакомил нас с историей полярных исследований и состоянием Ледовитого океана. Я же являюсь с докладом о том, что сделала техника по пароходному делу и действительно ли ее успехи дают теперь возможность пробраться в северные широты не при посредстве одних только собак и прежних способов, а напролом, при посредстве сильных машин, которыми человечество располагает для своих нужд.
Дело ледоколов, т. е. таких пароходов, которые ломают лед, есть дело новое, но а все пароходное дело есть дело новое. Новое мы видим не в одном пароходном деле, а во всем, каждый день, и то, что казалось нам несбыточным вчера, оказывается осуществимым сегодня. Одно то, что мысль о возможности бороться с полярными льдами есть мысль новая, не может еще служить доказательством, что эта мысль неверная. Нужно считаться с цифрами, взвесить все, что дала техника в этом отношении, и тогда только решить вопрос: действительно ли льды Ледовитого океана могут быть взламываемы или же техника не доросла еще до этого?
Дело ледоколов зародилось у нас в России. Впоследствии другие нации опередили нас, но, может быть, мы опять сумеем опередить их, если примемся за дело. Первый человек, который захотел бороться со льдом, был кронштадтский купец Бритнев[71]. Это было в 1864 г. Как известно, Кронштадт отрезан от сухого пути водою. Летом сообщение поддерживается на пароходах, зимою на санях, но в распутицу, когда нет пути по льду, а пароходы уже прекратили движение, бывали большие затруднения по перевозке грузов и пассажиров. Бритнев попробовал – нельзя ли пароходом ломать лед. Он в 1864 году, у парохода «Пайлот»[72] срезал носовую часть так, чтобы она могла взбегать на лед и обламывать его. Этот маленький пароход сделал то, что казалось невозможным; он расширил время навигации осенью и зимой на несколько недель. После того как пароход «Пайлог» дал такие успешные результаты, Бритнев построил ему в помощь пароход «Бой», и движение в распутицу сделалось весьма сносным. Пароходы Бритнева, однако же, были очень слабы, а потому все-таки были случаи, что сообщение с материком затруднялось; но когда, лет 8 тому назад, ораниенбаумская компания завела два парохода в 250 сил, то сообщение с материком сделалось вполне обеспеченным.
Первые опыты с пароходом «Пайлот», который имел очень слабую машину, повели к предположению, что простая мысль продавливать лед корпусом въезжающего на него парохода не совсем практична, и в 1866 г. был испытан в Кронштадте проект инженера Эйлера, предлагавшего ломание льда посредством гирь. Была взята канонерская лодка[73], у которой в носовой части устроили гири и приспособили шесты с минами. Гири действительно проламывали лед, но у лодки не хватало силы машины, чтобы раздвигать разломанные куски. Таким образом, дело это оказалось совершенно непрактично. Мысль Бритнева, напротив, получила полное применение.
В 1871 г. стояла чрезвычайно суровая зима в Европе; вход в Гамбург замерз, и решено было построить ледоколы. Были посланы в Кронштадт инженеры, чтобы посмотреть, как Бритнев ломает там лед. Они купили чертежи Бритнева за 300 р., и, сообразно с этими чертежами, был построен для Гамбурга первый ледокол, предназначенный ломать лед посредством своего корпуса. Затем гамбуржцы, увидев всю выгоду поддерживания навигации круглый год, не остановились на одном ледоколе и построили еще два. Ледоколы принадлежали гамбургскому правительству, которое, не желая конкурировать с частными лицами, не дозволяет ледоколам летом работать на буксировке судов и держит их без дела. Любек пошел вслед за Гамбургом, и затем все приморские порты Балтийского моря обзавелись ледоколами.
В 1891 г. для города Николаева построили ледокол[74]. Почин в этом деле принадлежит Министерству путей сообщения, которое поняло всю важность открытия навигации этого порта круглый год. Оно нашло денежный источник, чтобы покрыть расходы по постройке ледокола для Николаева. Затем в 1892 г. Морское министерство построило ледокол для Владивостокского порта[75]. С тех пор пароходы Добровольного флота посещают Владивосток круглый год. Первый ледокол для Владивостока оказался слаб, мал по своей силе, и ему приходилось ежедневно работать, чтобы поддерживать прорубленный им канал. Чтобы устранить этот недостаток, был заказан другой ледокол, немного больше первого, при котором сообщение с Владивостоком во всякое время года будет обеспечено без непроизводительной затраты работы. Новый ледокол в состоянии безостановочно идти сквозь тот лед, которым покрывается Владивостокский рейд и Золотой рог. Затем Министерство путей сообщения завело для Саратова ледокол в 1500 сил и ледокольный паром такой же силы[76]. Там, с нынешней зимы (1896/97 г.), перевозятся поезда через Волгу круглый год.
Когда начали строить Великий сибирский путь и возник вопрос о том, что постройка пути вокруг Байкала вызывает большие затраты, то Министерство путей сообщения решило построить ледоколы и для Байкала. За образец были взяты ледоколы, имеющиеся на озере Мичиган. Главная особенность этих ледоколов заключается в том, что в передней части корабля делается винт. Польза такого приспособления открыта в Америке случайно. Один капитан ледокола, встретив большой торос и не имея возможности побороть его, взял на буксир, и при этом оказалось, что струя воды от винта стала вымывать нижние льдины, и торос распался. Вероятно, нижние льдины очень плохо припаяны одна к другой, вследствие чего струя воды выворачивает их со своих мест. Этот опыт дал американцам идею сделать у ледокола передний винт, и я сожалею, что не знаю имени того инженера, который схватил и разработал эту мысль.
Ледокол для Байкала сделан согласно последнему слову науки: у него в корме два винта, а в носу один винт. Я не сомневаюсь, что он в состоянии побороть лед озера Байкал и в хороших руках будет делать свое дело. На рисунке представлен пароход с передним винтом перед торосом, который надо преодолеть. Действие переднего винта следующее: идя обыкновенным сплошным льдом, передний винт, всасывая воду из-подо льда, образует под ним пустоту и помогает ему обламываться под давлением набегающего корпуса ледокола. Когда ледокол подойдет к малому торосу, то он его поборет своим ходом, но если торос так велик и крепок, что ледокол не может побороть его ходом и остановится, то передний винт переводится на задний ход, и тогда струя воды, отбрасываемая на нижние льдины тороса, выворачивает их и отбрасывает вперед[77].
Торос
Размывание тороса
Инженер Рутковский, посланный Министерством путей сообщения осмотреть ледоколы в Америке, пишет следующее о действии ледокола «St. Marie», имеющего 3000 сил и снабженного передним винтом.
«При остановках пароход останавливался, упираясь в сплошной лед. Для того чтобы пустить его опять в ход, не требовалось подавать его назад. Как только пущен был в ход передний винт, замечалось на льду под ногами некоторое слабое колебание в расстоянии до 5 сажен от носа парохода, и затем, при действии заднего винта, пароход начинал двигаться, сначала крошить лед перед собою, а потом разламывать его на большие льдины, выбрасываемые по бокам парохода. При этом получалось впечатление, как будто бы пароход поднимался на лед и проламывал его своим весом.
Мне передавал капитан судна, что в 1895 г. лед был тоньше обыкновенного, а в 1894 г. достигал 2,5 фута, и пароход мог свободно идти через лед при этой толщине. Капитан судна и сопровождавший меня инженер компании, строившей судно, сообщали, что пароход не встречает никакого затруднения при проходе сплошного льда даже 2,5 фута толщиною, но что больше затруднений приходится испытывать, когда лед из озер (Мичиган и Гюрон) позднею весною вгоняется штормами и течением в узкий пролив, где образуются загромождения и ледяные валы до 20 футов и более вышиной.
В таких случаях, говорит капитан, приходится проходить через такие загромождения в два приема, т. е. если пароход не может сразу пройти через нагроможденные и смерзшиеся льдины, то они направляют сначала струю переднего винта для разрыхления массы и затем, подавая пароход назад, вторично проламывают препятствия. Эта операция не могла быть мною наблюдена за покрытием пролива сплошным льдом».
Месяц тому назад в Финском заливе пробовали новый ледокол «Надежный», построенный в Копенгагене для Владивостокского порта, и оказалось, что этот ледокол, не имевший переднего винта, прекрасно ломал лед, идя носом вперед, но еще лучше он ломал лед, идя кормою вперед, что подтверждает идею носовых винтов, даже при следовании через сплошной лед.
Вот в каком положении находится дело ледоколов. Посмотрим теперь, можно ли с успехом применить эти ледоколы к плаванию в Ледовитом океане. Лед можно разделить на ледяные горы глетчерного происхождения, ледяные поля и торосы.
Наш сибирский берег низмен и не дает глетчеров Ледовитому океану. Никто из исследователей не встречал ледяных гор к северу от нашего сибирского берега; их не видели с «Жаннетты», и их не встречал Нансен[78]. Ледяные горы следуют вдоль берегов Гренландии, и в некоторые месяцы их очень много у Ньюфаундлендской банки, куда они приносятся Лабрадорским течением, а в остальной части Ледовитого океана их нет[79]. Ледяные горы по своему размеру бывают так велики, что с ними силою кораблей бороться невозможно; их должно обходить.
Ледяные поля могут состоять из льда одногодового и льда старого. Вейпрехт, в своем классическом исследовании «Die Methamorphosen des Polareises» выводит зависимость между количеством мороза и толщиною ледяного покрова. На основании наблюдений в 3 различных местах он составил таблицу, в которой количество мороза обозначено градусо-днями; приняты градусы Реомюра. Ниже приводим следующие цифры:
500° дает толщину льда 63 см
1000°………………………………92 см
2000°………………………………134 см
3000°………………………………165 см
4000°………………………………189 см
5000°………………………………209 см
10 000°……………………………294 см
15 000°……………………………359 см
20 000°……………………………410 см
Данные эти нанесены мною на чертеже, который служит для вывода предельной толщины льда. Из этой таблицы и диаграммы мы видим, что вначале замерзание идет весьма быстро, а потом чрезвычайно медленно. Первые 500 градусо-дней морозу дают толщину льда в 63 см, а последние 500° лишь 5 см. Вейпрехт считает, что среднее количество мороза в Ледовитом океане 4500 градусо-дней.
Таяние льда происходит иначе, чем замерзание, оно не только не уменьшается по мере убыли льда, но даже увеличивается, в особенности с того момента, когда лед становится порист и вода уходит под лед. По Вейпрехту, в самой холодной части Ледовитого океана, за летнее время, лед может уменьшиться в своей толщине на 1–1,5 м. Расчет предельной толщины льда по системе Вейпрехта делается следующим образом. Предположим, что в Ледовитом океане количество мороза равно 5000 градусо-дням и таяние – одному метру. Согласно диаграмме на рис. 2. при 5000 градусо-днях, в первую зиму образуется ледяной покров в 209 см, в лето стает 1 м и, следовательно, останется 109 см, что соответствует 1350 градусо-дням. Прибавив к этой цифре 5000 градусо-дней, получим 6350, а этой величине соответствует намерзание в 234 см. Эту толщину льда будем иметь в конце второй зимы. Продолжая вычисление таким же образом, получим предельную толщину при заданных условиях 260 см. Это и есть толщина полярного сплошного льда по Вейпрехту.
На «Фраме» количество мороза оказалось более, чем это предполагает Вейпрехт. В первую зиму они получили 5130 градусо-дней, во вторую 6130 и в третью 5300. В среднем они имели 5520 градусо-дней[80].
Диаграмма толщины льда
Количество таяния у Нансена обозначено лишь для одного лета и оказалось в 1 м. Если принять таяние в 1 м, а количество мороза в 6000 градусо-дней, то получим, по формуле Вейпрехта, наибольшую толщину льда 3,05 м (10 футов). Нансен, однако, иногда встречал лед в 14 футов, а командир «Жаннетты» Де-Лонг упоминает о льде в 12 футов. Не происходит ли это от того особого явления, которое наблюдал Нансен? Он заметил, что пресная вода, образовавшаяся от таяния льда, уйдя под лед, вследствие прикосновения к соленой воде, имеющей температуру −1,5°Ц, вновь намерзает и увеличивает толщину льда снизу в то время, когда наверху происходит обильное таяние его. Следует ли это явление считать обыкновенным или исключительным? Ответ на это дать весьма трудно, но надо думать, что для такого явления необходимы исключительные условия: надо, чтобы внизу был покой и отсутствие течений, которые могли бы перемешивать тонкий слой пресной воды, сбегающей со льда, с соленою, и тем понизить точку замерзания.
Происходит ли такое явление повсюду или нет, сказать не могу, но, во всяком случае, сплошной лед в 12 футов наблюдался, и расчеты наши надо вести на лед такой толщины. Рассмотрим, какую силу надо применить, чтобы взламывать лед в 12 футов толщины. В настоящее время по вопросу о ломке льда есть уже некоторый материал, по которому можно найти зависимость между толщиною сплошного льда и потребною для его разломки силою машины. Я обратился с этим вопросом к нашему ученому, морскому инженеру В. И. Афонасьеву[81], который дал мне следующую формулу I.H.P. = 2,5 v · d2.
I.H.P. есть индикаторная сила машины, потребная для безостановочного взламывания сплошного льда, v – скорость движения в узлах, d – толщина сплошного льда в дюймах.
По этой формуле для безостановочного движения со скоростью одного узла требуется:
при 2-футовом льде 1400 сил
4………………5760
6………………13 000
8………………23 000
10……………36 000
12……………52 000
По этому же предмету я спросил завод Армстронга, строивший ледокол для озера Байкал. Завод этот высчитывает, что для взламывания льда большой толщины потребуется гораздо меньше сил, чем по формуле В. И. Афонасьева, но надо сказать, что завод Армстронга говорит о ледоколах с передним винтом, тогда как В. И. Афонасьев основывал свои выводы на опытах с ледоколами, не имеющими переднего винта. Чтобы не ошибиться, примем расчеты В. И. Афонасьева, согласно которым для прохода сплошного льда в 12 футов надо 52 000 индикаторных сил.
Кроме сплошного льда, ледоколу в Ледовитом океане придется иметь дело с торосами. Торосы происходят от давления льда. Если представить себе, что море покрыто сплошным льдом, то ветер, дующий на его поверхность, стремится сдвинуть его по направлению движения. При огромной поверхности океана давление это, при значительной силе ветра, бывает так велико, что лед не в состоянии его выдержать, и он со страшным шумом взламывается и начинает громоздиться, образуя из глыб гряду, идущую зигзагами, поперек движения ветра. Лед затем взламывается в другом месте, образует новые гряды, и так как ветры дуют с разных сторон, то гряды торосов, как паутина, покрывают поверхность океанов. Они-то и составляют главное препятствие к санному путешествию по льду.
На образование торосов влияют также приливы и отливы, и Нансен подметил в этом отношении некоторую зависимость. О торосах существовали преувеличенные известия. Путешественникам приходилось перелезать через них, а потому они им казались очень высоки. Нансен по этому поводу в своем сочинении («Farthest North», стр. 243, т. I, английское издание) пишет следующее:
«В отчетах о полярных экспедициях часто можно встретить описание торосов в 50 футов высотою. Это сущие сказки. Авторы таких фантастических описаний измерений не производили. Во все время нашего следования со льдом и нашего путешествия по льду я только один раз встретил торос, вышиною более 23 футов. К несчастью, я не имел случая смерить его, но думаю, что могу с достоверностью сказать, что он был около 30 футов высоты. Все самые высокие торосы я обмерял; они были высотою 18–23 фута, и могу с достоверностью утверждать, что торосы, образуемые из морского льда, высотою более 25 футов, суть очень редкое исключение».
О глубине тороса можно судить по вышине его над водою. Торос представляет из себя кряж гор с некоторыми вершинами, и 18–23 фута, вероятно, есть высота вершин, а не всего кряжа. Предположим, однако же, чтобы не ошибиться, что кряж тороса имеет вышину 18 футов, и зададимся вопросом, как глубоко такой торос простирается вниз. Вейпрехт говорит, что в морском льде отношение высоты надводной части к подводной изменяется в пределах 1:10 и 1:3; в среднем он принимает 1:5. если допустить, что набивной лед имеет равную толщину, то вышина 18 футов над водою будет соответствовать 90 футам под водою. Но, по отношению к торосу, это не так. Торос в сечении имеет вид треугольника. Допустим, что стороны его идут под углом 45°, получим, что при высоте 18 футов и основании 36 футов площадь треугольника будет 324 кв. фута. Для поддержания веса этого льда следует под ним нагромоздить треугольник, площадью в 5 раз большею, т. е. 1620 кв. футов. такой треугольник, при той же покатости боков, будет иметь высоту 40 футов и основание 80 футов. Прибавим 12 футов толщины сплошного льда, и мы получим глубину тороса в 52 фута (рис. 3). Сплошной лед, представляющий связь тороса, будет в центре нагромождения претерпевать большее давление сверху, а по бокам будет большее давление снизу. Поэтому поверхность льда примет выгнутую форму, что и наблюдал нансен. Когда начинается таяние, то во впадинах у тороса скапливается вода. Наибольшей глубины торос, вероятно, достигает в момент своего образования, но затем лед начинает разравниваться. Вейпрехт (стр. 64) свидетельствует, что иногда, при полном спокойствии льда сверху, слышно его перемещение внизу. Это происходит, вероятно, вследствие движения воды под ледяным полем. Разность движения ледяного поля и воды, на которой оно лежит, т. е. течение воды, есть та сила, которая тревожит и разравнивает нижние глыбы льда.
Есть указания и у Нансена, и у Де-Лонга, что на 30 футах опущенный лот ударял по глыбе льда, и, кроме того, есть указания, что ледяные поля своими торосами становились на мель на 30 футах. По всем вышеуказанным доводам надо думать, что нагромождение глыб внизу против торосов до 30 футов есть дело заурядное и что в некоторых случаях подводная глубина торосов достигает 40 и 50 футов.
Схема полярного тороса
Является вопрос: может ли ледокол, имеющий силу идти сплошным льдом в 12 футов, разбить торос в 25 футов высотою? Инженер Рутковский приводит свидетельство, что на Мичигане ледокол в 3000 сил проходил торосы в 20 футов. Если допустить, что это преувеличение, что торос был 15 футов и крепость его пропорциональна квадрату его высоты, то и тогда нам для разбивания тороса в 25 футов потребуется менее, чем утроить силу, т. е. применить к разбиванию тороса 8300 сил, т. е. гораздо меньше, чем потребуется для разламывания сплошного льда в 12 футов.
Торосы озера Мичиган суть торосы одногодовые, тогда как в Ледовитом океане могут встретиться торосы, образовавшиеся несколько лет назад. Является вопрос: с годами нижний лед в торосе крепчает или нет? Ответ на этот вопрос мы можем найти в той же книге Вейпрехта (стр. 147). Он в зимнее время опустил глыбу льда на глубину 5 м, и оказалось, что в первый день произошло нарастание льда в 1 см. Это явление весьма понятно: глыба перед погружением имела температуру ниже нуля, и температура эта, передаваясь к поверхности глыбы, должна была произвести некоторое намерзание. В последующие дни намерзло уже очень немного, а затем глыба стала разрыхляться, вероятно, вследствие вымывания соли.
В первые дни по образовании тороса происходит спайка льдин между собою, и на эту спайку расходуется весь тот холод, который льдина принесла с собою. В последующее затем время спайка льдин между собою не увеличивается, а потому подводные глыбы льда в торосе с годами не крепчают, а слабеют, и если торос настоящего года на Мичигане может быть размыт действием винта, то, без сомнения, торосы минувших лет на Ледовитом океане также могут быть размыты действием струи воды от винта. Если торосы так слабы, что их можно размывать струею воды, то, следовательно, льдины не лежат плотно одна к другой. Торос нельзя сравнить с правильною кирпичною кладкою, его скорее можно уподобить груде кирпича, с тою, однако, разницею, что груду кирпича подвинуть весьма трудно, тогда как груду льдин, плавающих в воде, подвинуть весьма легко. Лед имеет такую малую плавучесть, что он в воде почти уравновешен; под давлением корпуса глыбы его будут расступаться в стороны и пропустят судно.
Если бы нам пришлось прокладывать себе дорогу в сплошном льде в 30 футов, то мог бы явиться вопрос: куда денется лед, который мы будем вымещать корпусом корабля? При набивном льде такого вопроса явиться не может, ибо между глыбами есть промежутки, которые допустят спрессование, и, кроме того, часть глыб пойдет, может быть, подо дном судна. Отсюда можно заключить, что торосы не представляют из себя чего-то непреодолимого.
Для ломки полярного льда в 12 футов мы высчитали, что потребуется 52 000 индикаторных сил. На первый взгляд, сила эта представляется до несоразмерности большой, но в прошлом (1896) году, как раз в это самое время, я ехал по Атлантическому океану из Нью-Йорка в Ливерпуль на пароходе «Campania», машина которого развивает 28 000 индикаторных сил; следовательно, два таких парохода могут прорезать лед в 12 футов, и, значит, сила эта не есть чрезвычайная. Если бы я сказал, что хочу сдвинуть Альпы, то вы могли бы усомниться, ибо таких машин еще нет, но ведь не Альпы же сдвинуть мы хотим машиною. Я говорю о величине, которою мы на практике пользуемся. Я говорю о пароходе, который благополучно плавает и перевозит своих пассажиров из года в год. Чтобы пройти Ледовитый океан зимою и бороться с толстыми льдинами, пароходу нужно иметь 52 000 индикаторных сил. Но можно пройти Ледовитый океан не зимою, а позже, когда лед немного стает и будет на 1 м тоньше.
Расширение льда
Затем есть еще обстоятельство, чрезвычайно уменьшающее крепость льда, – это его растрескивание. Лед имеет чрезвычайно оригинальную аномалию. Все тела от теплоты расширяются, а от холода сжимаются. Морской лед имеет это свойство лишь ниже −15°, а от −15° до 0 он сжимается при нагревании. Пока стоит мороз и происходит намерзание, лед трескается, но не очень, а когда температура поверхности подымается до −2, начинается сильное растрескивание льдин.
Предположим, что в конце зимы лед имеет толщину 2 м и что на поверхности он имеет температуру −38°, внизу температуру воды −2°, а в середине среднюю температуру −20°. При этом условии верхний лед находится в состоянии, соответствующем объему 1083, средний лед 1086, а нижний 1077. Допустим теперь, что началась оттепель и поверхность льда, толщиною в несколько дюймов, приняла температуру, близкую таянию −2°. Этой температуре соответствует объем 1077; следовательно, лед на поверхности должен был сжаться почти на 1 %, в то время как средняя толща осталась в прежнем объеме. Это обстоятельство вызывает трещины на поверхности, и Вейпрехт говорит (стр. 47), что весною нельзя найти и 1 кв. м поверхности льда без трещин.
Таяние и растрескивание морского льда
Лед пресноводный имеет ту же аномалию, как и лед морской воды, но температура небольшого объема находится ближе к 0. Чтобы проследить явление растрескивания, я нынешнею зимою сделал наблюдения над несколькими глыбами льда. Пока были морозные дни, поверхность льда оставалась цельная, но после двух дней оттепели поверхность льдины растрескалась и приняла вид мозаики, так что не осталось цельного места, на которое можно было бы поместить ладонь. Растрескивание льда значительно убавляет его крепость и уменьшает количество силы, потребной на его взламывание.
Кроме растрескивания льда, вследствие перемены температуры воздуха, есть еще другое обстоятельство, уменьшающее крепость соленого льда. Как известно, при замерзании соленой воды соль выделяется, но часть ее механически запутывается во льде. Пока температура льда низка, до тех пор запутавшаяся соль остается во льду, но когда температура льда повысится, то соль начнет вымываться из льда, и являются тонкие канальцы. Вейпрехт говорит (стр. 82), что в середине мая они могли прорубить во льду углубление и уже на 2 ½ м встречали влагу. 25 мая (нов. стиля) уже на глубине ½ м встречали влагу, а через 3 дня влага показалась даже на ¼ м от поверхности.
По мере того как лед тает и солнечные лучи начнут пробивать всю толщину, во льду появятся сквозные канальцы. Появление их обнаруживается тем, что вся вода с поверхности уйдет под лед. Путешественники по полярным льдам свидетельствуют, что вода в известное время лета уходит под лед, и, следовательно, с этого времени надо считать, что весь лед пробит каналами и, разумеется, значительно ослаблен в своей крепости.
Надо еще иметь в виду, что лед, образовавшийся из соленой воды, имеет большую вязкость, но значительно меньшую крепость, чем лед пресноводный. Я не встречал исследований по этой части, а потому сам при содействии доктора медицины Шидловского[82], произвел некоторые опыты над изломом ледяных брусков. Не привожу здесь подлинных цифр наших наблюдений, ибо они производились при недостаточно точной обстановке. Опыты показали, что лед из раствора поваренной соли, удельного веса 1026, при температуре около −5°Ц, в три раза слабее на излом, чем лед пресноводный. Полагаю, что излишняя вязкость соленого льда с избытком компенсируется меньшею крепостью и что в общем можно признать, что лед морской воды слабее пресноводного.
