Макаров приступил к босфорским исследованиям по собственной инициативе. Он не только не имел никакой инструкции, но даже не был знаком как следует с методами гидрологических исследований, не имел он и знающих помощников. Необходимых приборов у него также не было. Часть приборов ой купил на свои деньги, часть изготовил сам в мастерской на пароходе. Для определения же скорости течения на глубине он изобрел простой и достаточно точный прибор, названный им флюктометром[40]. Все приборы тщательно исследовались и проверялись.
В своей работе Макаров столкнулся с серьезными препятствиями и иного характера. Дело в том, что по турецким портовым правилам стоянка судов на фарватере не разрешалась; Макарову же как раз на фарватере и необходимо было производить наблюдения. Чтобы не вызывать подозрения турок, проявлявших особую бдительность к русским кораблям, Макаров производил промеры и наблюдения на разных глубинах, или в сумерки, или пользуясь прогулками и поездками русского посланника по рейду. Такая работа урывками представляла много неудобств. Макаров очень ловко воспользовался одним случаем, чтобы работать на самом фарватере. Однажды английский пароход, придя на рейд й не найдя свободной бочки, около которой становятся корабли, отдал якорь у той самой бочки, у которой стоял русский стационар «Тамань». Как командир военного корабля, Макаров мог, конечно, не допустить этого. Но он из хитрости поступил иначе. Он приказал немедленно развести пары, отошел от англичанина и стал на самой середине фарватера. Турки заполошились, но Макаров заявил, что нет таких правил, чтобы у одной бочки становились два парохода, он, следовательно, вынужден был сойти с места. Пока шли переговоры и пререкания и для «Тамани» подыскался другой мертвый якорь, прошло пять дней. За это время Макаров произвел, стоя на фарватере, много серийных наблюдений над течениями, температурой и соленостью воды на разных глубинах.
Результатом босфорских исследований Макарова явилась его работа «Об обмене вод Черного и Средиземного морей». Напечатанное в «Записках Академии наук», это исследование было в 1885 году удостоено премии, присуждавшейся Академией наук. Общие выводы всех своих наблюдений Макаров резюмировал в двенадцати положениях, наиболее существенными из которых являются следующие:
1) в Босфоре существуют два течения. Верхнее — из Черного моря в Мраморное и нижнее — из Мраморного моря в Черное;
2) нижнее течение происходит от разности удельных весов вод Черного и Мраморного морей. Тяжелая вода Мраморного моря производит на нижние слои больше давления, чем легкая вода Черного моря на тех же глубинах, и это побуждает воду стремиться из области большого давления в область малого;
3) разность удельных весов происходит оттого, что реки и дожди дают Черному морю больше пресной воды, чем испарения из него уносят;
5) верхнее течение происходит от разности уровней двух морей;
6) разность уровней Черного и Мраморного морей должна быть около 1 фута 5 дюймов.
Труд Макарова, в полном смысле классический, остается и до сих пор самым полным решением вопроса о течениях на Босфоре. Академик Ю. М. Шокальский считал работу Макарова замечательной не только по своей новизне, но и потому, что «автор сумел исследовать все источники ошибок своих наблюдений, сделал ясные и неоспоримые выводы. Эта работа сразу поставила Степана Осиповича на видное место среди современных физико-географов, и океанография приобрела в нем нового и талантливого работника».
По возвращении в Россию Макаров летом 1882 года был назначен флаг-офицером начальника шхерного отряда Балтийского моря, контр-адмирала Шмидта. Работы у Макарова масса. Он устанавливает систему створов и знаков для обозначения шхерных фарватеров и принимает деятельное участие в осуществлении первого в России опыта перевозки на военных судах крупных соединений войск всех родов оружия из окрестностей Петербурга в различные районы финского побережья. Еще будучи командиром «Константина», Макаров занимался такими операциями, а потому выполнил перевозку с полным успехом.
К этому же времени относится его важная работа по составлению плана реорганизации Кронштадтского порта на случай мобилизации всех военно-морских сил и изобретение способа быстрого разведения паров, который и вводится на флоте.
40
Подробное описание устройства флюктометра С. О. Макаров дает в своем труде «Витязь» и Тихий океан».