Пробы морской воды, взятые из разных морей или океанов, сами по себе имеют совершенно одинаковый вид, но могут отличаться друг от друга по их физическим свойствам и химическому составу, то есть прежде всего по температуре и содержанию солей. Вода Атлантического океана имеет относительно высокую температуру и соленость, тогда как вода Северного Ледовитого океана холодна и содержит меньше солей. Водные массы чаще всего располагаются слоями, причем более легкие слои находятся ближе к поверхности, а наиболее тяжелые — у дна. Если встречаются две водные массы различного удельного веса, то более тяжелая вода будет стремиться пройти ниже легкой. Теплая вода легче, чем холодная с тем же содержанием солей. Если водная масса по той или иной причине будет охлаждена, то она опустится до уровня, где окружающая вода имеет тот же удельный вес. Из водных масс одинаковой температуры, но различной солености более тяжелой является водная масса с наибольшим содержанием солей. Содержание солей поверхностного слоя воды может несколько увеличиться при образовании льда, когда соли выделяются из замерзающей воды и тем самым вызывают увеличение солености воды подо льдом. Под влиянием вращения земли морские течения отклоняются в северном полушарии вправо. Чем больше скорость течения, тем сильнее отклонение.
В Северном Ледовитом океане
Северный Ледовитый океан имеет 100—125-метровый слой так называемой поверхностной арктической воды. Эта вода образуется в самом Ледовитом океане в результате смешения морской воды, принесенной в океан с юга, и пресной речной воды, которая стекает с материков, окружающих Северный Ледовитый океан. Температура этого слоя на его поверхности изменяется в зависимости от времени года, но чаще всего приближается к точке замерзания воды. На глубине 50—75 м вследствие охлаждения воды зимой минимальная температура равна от —1,7 до —1,9°. Ниже этой глубины температура повышается и у нижней границы верхнего слоя равна 0°. Летом тонкий поверхностный слой воды может быть совершенно пресным, и только на глубине 1—2 метров подо льдом содержание солей составляет около 29%, а в конце лета доходит даже до 31,0% и 31,6%.
Под слоем арктической воды находится слой атлантической воды с положительной температурой; к северу от Сибири этот слой находится на глубине 100 метров и имеет толщину 900 метров, а у Северного полюса мощность его уменьшается до 400 метров (между 250 и 650 метрами глубины).
Атлантическая вода приходит в Ледовитый океан с юга; часть ее огибает с запада Шпицберген, часть проходит через Баренцово море. В Северном Ледовитом океане эти течения отклоняются к востоку и следуют над береговой отмелью, причем по пути вода постепенно распространяется к северу. Наиболее высокая температура от 2 до 3° и наибольшее содержание солей в атлантической водной массе (34,99 — 35,08%) встречаются вблизи материковой отмели к северу и к востоку от Шпицбергена.
Под слоем атлантической воды снова расположен слой с отрицательной температурой. Температура здесь уменьшается с глубиной; на глубине 2500 — 3000 метров она равна 0,83 — 0,87°, но затем опять несколько повышается у дна больших впадин Северного Ледовитого океана до 0,63 — 0,69°.
Вследствие притока в Северный Ледовитый океан атлантической воды и материкового стока соответствующее количество воды, естественно, должно уходить из бассейна. Это относится прежде всего к поверхностной арктической воде, которая постоянно вытекает из Северного Ледовитого океана. Основная масса воды движется по направлению к Гренландскому морю. Менее значительная ее часть проходит через проливы между Гренландией и островом Элсмир, а также через проливы между островами Канадского Арктического архипелага, и самое незначительное количество воды проходит в Тихий океан через Берингов пролив.
Основной поток полярного течения, направляющегося в Гренландское море, проходит у самой Земли Кронпринца Христиана, а затем, он идет главным образом в южном направлении вдоль гренландского побережья, называясь здесь Восточногренландоким. Наибольшей скорости течение достигает в своей внешней восточной части, проходящей над материковым склоном. О северной части течения над материковой отмелью данные отсутствуют; по всей вероятности, здесь образуется одно или несколько круговых течений, вследствие чего один из рукавов главного течения направляется в Малемукфель; возможно, что здесь находится неизвестная нам подводная долина на материковой отмели. Наиболее полные сведения о направлении течения имеются об участке между отмелью Бельжика и фьордом Франца-Иосифа. От проходящего восточнее отмели Бельжика главного течения отделяется ветвь, которая проходит между островом Большой Кольдевей и островом Шаннон по подводной долине; часть течения ответвляется к северу вдоль восточного берега острова Большой Кольдевей; другие ветви проходят к югу, огибая остров Шаннон с востока и запада; и, наконец, короткая ветвь проходит на север в пролив Большой Бельт, к западу от Большого Кольдевея. Течение, выходящее из залива Дов, огибает с юга Большой Кольдевей и затем поворачивает к северу, где соединяется с вышеупомянутым северным течением и вместе с ним идет на север вдоль Земли Германии по направлению к острову Иль-де-Франс.
Первое восточное ответвление Восточногренландского течения, по-видимому, находится примерно на 74° с. ш. Другое ответвление намечается на 72° с. ш. на линии фьорда Франца-Иосифа. Дальнейшие ответвления находятся, по-видимому, на широте Берега Ливерпуль и залива Скорсби; часть этого течения обходит с юга и запада Ян-Майен, часть направляется на юго-восток, огибая северо-восточное побережье Исландии. Остальная часть главного течения от района залива Скорсби направляется к юго-западу вдоль гренландского побережья по направлению к Датскому проливу.
С юга в Гренландское и Норвежское моря проникают воды Атлантического океана; основная часть их проходит между Фарерскими и Шетландскими островами и устремляется к северу в Норвежское море, причем небольшие ответвления отходят в западном направлении. Пройдя над материковой отмелью у Норвегии, основная часть воды направляется далее на восток, в Баренцово море; остальная же его часть движется к северу вдоль западного побережья Шпицбергена. Основная масса воды этой ветви, пройдя мимо Шпицбергена, погружается под более легкую арктическую воду и образует в Северном Ледовитом океане средний слой с положительной температурой. У подводного хребта Нансена западная краевая часть струи поворачивает на запад вследствие столкновения с холодным течением к западу от Шпицбергена. Воды Атлантического океана здесь также опускаются под арктическую воду и вместе с ней направляются к югу, образуя нижний слой течения. Эта вода, по всей вероятности, движется вместе с направленными на восток ответвлениями Полярного течения, а также проникает в глубокие подводные долины, вытянутые в западном направлении. Над подводным хребтом в Датском проливе основная часть оставшихся атлантических вод отклоняется к востоку и только небольшая часть проникает вместе с течением в Датский пролив.
Другое ответвление идущего с юга Североатлантического течения проникает в Гренландское море, огибая Исландию с запада как часть так называемого течения Ирмингера, затем направляется к востоку, огибая Исландию с севера, и после этого поворачивает к югу и юго-востоку.
Арктическая вода, которая при своем образовании в Полярном бассейне имеет приблизительно температуру —1,85° и соленость 34,00%, при движении к югу частью смешивается со встречным течением, сохраняя однако еще на широте залива Скорсби температуру —1,60° и соленость 34,20%.
Вода Атлантического океана между Шетландскими и Фарерскими островами имеет температуру 10,2° и соленость 35,45%; к северу от Лофотенских островов соленость ее еще превышает 35%, но у восточной части подводного порога Нансена, а также в северной части глубинного Атлантического течения у берегов Восточной Гренландии температура понижается до 2,15 — 2,10°, а соленость — до 35,00 — 34,97%. По пути к югу вдоль побережья Восточной Гренландии атлантическая вода еще более смешивается со слоями находящихся над ней и рядом с ней более мощных и более холодных водных масс. В Восточногренландском течении находятся смешанные воды, имеющие температуру от 0 до 2° и соленость 34,75 — 34,90%, которые являются последними остатками ответвляющейся у Шпицбергена к западу части Атлантического течения.
Упомянутые выше морские течения Гренландского и Норвежского морей (Восточногренландское и Североатлантическое) в основном проходят над материковой отмелью. Центральная часть этого бассейна, то есть около двух третей его, занята холодными, довольно однородными водными массами, которые от середины бассейна распространяются в разные стороны и опускаются под упомянутые ранее морские течения. К северу и северо-востоку от острова Ян-Майен эти так называемые «центральные» воды поднимаются почти к поверхности моря, в особенности зимою. Образование этой водной массы происходит зимой, когда вода поверхностного слоя, представляющая собой результат смешения полярных и атлантических вод со средним содержанием солей около 34,90%, охлаждается до —1,3—1,4° или даже до более низких температур, что резко повышает удельный вес воды и вызывает опускание ее на большую глубину. После того как охлажденная вода опустилась, процесс ее дальнейшего охлаждения прекращается; напротив, благодаря давлению, которому она подвергается, находясь в нижних слоях, ее температура несколько повышается. Наиболее охлажденная и, следовательно, наиболее тяжелая вода опускается до самого дна. Самая холодная придонная вода Гренландского моря с температурой — 1,45° обнаружена между 73 и 76° с. ш. Эта температура в придонном слое является вообще наиболее низкой из всех отмеченных температур на больших глубинах морей мира, и поэтому северная часть Гренландского моря может рассматриваться как полюс холода на морских глубинах. Из районов опускания охлажденная вода распространяется также через порог Нансена в глубины Полярного бассейна.
Часть Восточногренландского течения, которая над подводным хребтом проникает в Датский пролив, идет далее в юго- западном направлении вплотную вдоль побережья, остальная же часть отклоняется от берега и заходит далеко на восток, проникая в глубокую долину в подводном хребте, где она образует верхний слой мощностью в 200—300 метров. Относительно незначительное количество атлантической воды из внутреннего слоя Восточногренландского течения также встречается здесь на глубине 300—400 метров. После прохождения над хребтом эта довольно тяжелая вода устремляется под идущее с юга более теплое Североатлантическое течение.
Течение Ирмингера
Течение Ирмингера — это западное ответвление Североатлантического течения, которое поворачивает на северо-запад по направлению к подводному хребту Рейкьянес и затем огибает Исландию с запада. Перед тем, как столкнуться с подводным хребтом и идущим к югу Восточногренландским течением, течение Ирмингера разветвляется в Датском проливе на две части. Тогда как основная часть этого течения, как указывалось выше, огибает Исландию с севера, остальная его часть направляется вначале на запад, а затем к югу и прижимает воды основного Восточногренландского течения почти вплотную к побережью Гренландии. Граница между течением Ирмингера и холодным течением проходит в основном параллельно юго-восточному побережью Гренландии, приблизительно над краем материковой отмели или несколько ближе к берегу от него. Эта линия, однако, не является ровной и имеет довольно много извилин, обусловленных завихрениями, которые, в свою очередь, отчасти вызываются неровностями морского дна. Вследствие этого происходит довольно значительное смешение различных водных масс. Так как течение Ирмингера обладает большей мощностью, то сильнее всего заметны изменения в характере холодного течения. На широте южной оконечности Гренландии течение Ирмингера, по-видимому, образует ответвление на юго-восток; эта ветвь далее продолжает свое движение против часовой стрелки («циклоническое течение»), образуя завихрение. Минуя мыс Фарвель, смешанное Восточногренландское течение (холодное течение и водные массы течения Ирмингера) отклоняется к западу и проходит в Лабрадорское море.
У мыса Фарвель мощность слоя полярной воды в течении уменьшается приблизительно до 100 м. Минимальные температуры (около —0,64°) встречаются здесь примерно на глубине 50 м. Соленость воды равна 32,00—34,00%. Течение Ирмингера, температура которого перед разветвлением в Датском проливе была 7°, а соленость 35,20%. У мыса Фарвель на глубине нескольких сот метров имеет температуру от 4 до 6° и соленость около 35,00%.
Западногренландское течение
Часть холодного течения вместе с течением Ирмингера, миновав мыс Фарвель, продолжает свой путь вдоль западного побережья Гренландии. Уже над неровностями морского дна у южной оконечности Гренландии, где течение образует ряд завихрений, происходит заметное смешение водных масс, а так как холодное течение еще в большей степени, чем у юго-восточного берега Гренландии, уступает здесь в силе теплому, то оно в значительной степени теряет качество холодного течения. К северу от банки Фюллас, на широте Готхоба, уже трудно отличать различные водные массы, ибо объединенное течение в основном приобретает атлантический характер.
Верхние слои Западногренландского течения уже на широте Фредериксхоба начинают отклоняться к западу. Отклонение усиливается по мере продвижения течения к северу и особенно заметно на широте Готхоба над большими рыбными банками. Таким образом, Западногренландское течение не является единым потоком на всем протяжении своего пути. Изменения, возникающие в его составных частях, то есть в Восточногренландском течении и в течении Ирмингера, как в каждом из них в отдельности, так и при взаимодействии их обоих, продолжаются в Западногренландском течении, выражаясь в изменениях скорости, ширины потока, температуры, солености, а также направления, причем изменения направления отмечаются в основном по краям течения. Так, например, наблюдалось, что в некоторые годы край течения начинает давать ответвления к западу почти сразу же после прохода мыса Фарвель. О скорости же Западногренландского течения в основном можно сказать, что она уменьшается по мере удаления от берега. Начиная с юга скорость течения увеличивается до фьорда Арсук (это вызвано притоком водных масс из центральной части Лабрадорского моря); вследствие ответвления части течения к западу скорость его основного потока по мере продвижения к северу снова значительно уменьшается. Севернее Холстейнсборга течение ослабевает и проходит на некотором отдалении от побережья, отчего лишь небольшое количество воды входит в залив Диско. Как будет отмечено далее, довольно значительная часть вод Западногренландского течения направляется затем в более глубокие слои моря Баффина.
Какого-либо заметного течения, идущего в залив Диско с запада в начале лета, отметить нельзя; в это время движение воды в поверхностном слое Западногренландского течения направлено, по-видимому, к северу, мимо наружной части залива. В начале июня, то есть вскоре после таяния зимних льдов, в заливе Диско заметно лишь слабое циклоническое течение. К середине лета оно усиливается и в южной части залива намечается слабое течение в восточном направлении. Одновременно усиливается течение, проходящее мимо Годхавна в западном направлении. В конце августа течение, входящее в залив, усиливается и занимает всю ширину фарватера от Эгедесминне до шхер Парри, при этом основная масса воды движется в северо-восточном направлении и проходит далее через пролив Вайгат, тогда как другая часть отклоняется к западу вдоль южного побережья острова Диско. По мере прекращения таяния льдов на суше прибрежное течение, идущее из района южнее залива Диско, по-видимому, ослабевает и одновременно с этим ослабевают течения в самом заливе.
К северу от острова Диско прибрежное течение проходит в северном направлении мимо Упернавика; далее часть его входит в залив Мелвилла между различными отмелями, а также огибая их, а затем, минуя мыс Йорк, идет на север в пролив Смита, другая же его часть направляется к северо-западу и западу в район, расположенный к северу от пролива Ланкастер. Идущее к северу течение разветвляется в проливе Смита у мыса Александер и соединяется с течением, проходящим в западной части пролива из Арктического бассейна на юг. Тем временем поверхностное течение к северу от острова Диско вследствие смешения с талыми водами, стекающими с побережья, совершенно теряет свой атлантический характер, благодаря чему это течение можно считать за самостоятельное Северозападное гренландское прибрежное течение.
В результате смешений, которым подвергаются воды течения Ирмингера по пути к северу от мыса Фарвель, значительная часть их опускается к большим глубинам. Та часть водной массы, которая у мыса Фарвель находилась примерно на глубине 200 метров, к югу от подводного хребта уже встречается на глубине 500—700 метров. Значительная часть этих водных масс проходит над Гренландско-Канадским порогом в море Баффина и образует здесь средний слой воды с положительной температурой, который в большей части моря находится на глубинах между 400 и 1 000 метров. Приток этой теплой воды в море Баффина происходит неравномерно в течение года; в начале лета кажется, что в глубоких слоях прекращается всякое течение над подводным хребтом, и лишь в более позднее время года здесь отмечается заметное течение, и одновременно более теплые водные массы перемещаются на несколько меньшей глубине, чем раньше. Несмотря на то, что водная масса, имеющая положительную температуру, не проникает далеко на север, в частности в пролив Смита, небольшое ответвление такого теплого течения встречается на глубине 500—700 метров в восточной части пролива Ланкастер.
В результате наблюдений над температурой и соленостью воды в западногренландской части течения Ирмингера можно определить смешение, и охлаждение водных масс по пули в море Баффина: над подводным хребтом на широте Холстейнсборга температура равна 2,69°, а соленость — 34,67%, в южной части моря Баффина температура составляет примерно 2,5°, а соленость 34,5%, в средней части моря Баффина соответственно около 1° и 34,5%, в северной части моря Баффина около 1° и около 34,49%, в восточной части пролива Ланкастер 0,49° и 34,38%.
Баффиново и Лабрадорское течения
Между Гренландией и островом Элсмир из Северного Ледовитого океана проходит холодное течение. Двигаясь на юг через пролив Смита, оно к северу от Эты, повидимому, занимает всю ширину пролива. Течение, которое далее придерживается канадской стороны, принимает в себя остатки Северозападного гренландского прибрежного течения и, двигаясь далее к югу, пополняется холодными течениями, идущими из проливов Джонса и Ланкастер. На широте южного берега пролива Ланкастер часть течения направляется на юго-восток; оно прослеживается в 180 км к западу от Упернавика, где снова поворачивает на юг по направлению к проливу Дэвиса. Образованное таким образом Баффиново течение занимает, по-видимому, западные две трети пролива между Упернавиком и Землей Баффина. В западной части оно, однако, еще не исследовано; можно лишь предполагать, что между частью течения, проходящей вдоль Земли Баффина, и восточной частью Баффинова течения находится одно или несколько завихрений. Вода восточной части Баффинова течения распространяется на широте Упернавика к северу по всей северной части моря Баффина, частично на поверхности, частично под более легкими водами Северозападного гренландского прибрежного течения.
К северу от пролива Дэвиса, в восточной части Баффинова течения, имеется несколько крупных завихрений, посредством которых вода Баффинова течения заходит также в восточную часть моря. Пройдя через пролив Дэвиса, течение последовательно присоединяет к себе упомянутые выше мощные западные ответвления Западногренландского течения, а также водные массы, выходящие из Гудзонова пролива; их скорость движения и мощность значительно увеличиваются и, трансформируясь, они продолжают двигаться на юг под названием Лабрадорского течения, минуя Ньюфаундлендскую отмель.
Большая часть южной и центральной частей Лабрадорского моря занята весьма однородной смешанной водной массой (преимущественно атлантического происхождения), имеющей относительно слабые и переменные течения. На глубине между 1 000 и 2 500 метров температура колеблется лишь от 3,2 до 3,05°, а соленость — между 34,87 и 34,92%. В этой части, а также южнее и юго-восточнее Гренландии установлено, что в связи с охлаждением поверхностного слоя зимой, по-видимому, образуется, хотя и нерегулярно, особая водная масса (так называемая североатлантическая глубинная вода), которая вследствие большого удельного веса опускается на дно; она движется на юг к впадинам Атлантического океана, где, особенно в западной части океана, продолжает распространяться к югу над еще более тяжелой, продвигающейся на север атлантической придонной водой, которая образуется в районах опускания вод, примыкающих к Антарктиде. Североатлантическая глубинная вода, отличающаяся особенно большим содержанием кислорода, прослеживается далеко к югу примерно до 55°, но здесь, естественно, уже значительно смешанная.
В море Баффина под вышеупомянутым средним слоем приносимой с юга воды, имеющей положительную температуру, находится весьма однородная водная масса с отрицательной температурой. По наблюдениям, проведенным в наиболее глубоких частях моря, температура в придонной водной массе равна — 0,44°, а соленость колеблется от 34,47 до 34,49%. Основная часть этой придонной воды, которая, по-видимому, обновляется весьма медленно, образуется, по всей вероятности, в северной части моря Баффина в результате смешения воды, идущей через проливы Смита и Ланкастер из Северного Ледовитого океана с относительно более теплой и соленой атлантической водой в среднем слое.
Суммируя вышеприведенные сведения о характере водного режима в бассейне между Гренландией и арктической частью Канады, можно сказать, что атлантические воды, притекающие с юго-востока с Западногренландским течением, преобладают в его южной части до подводного порога у Холстейнсборга, тогда как в его северной части преобладают воды холодных течений. У юго-западной Гренландии температура воды от поверхности и до самого дна положительна, за исключением незначительного пространства, в котором преобладают воды, приносимые Восточногренландским течением, не теряющим здесь летом отрицательной температуры. На всем участке к северу от отмели Сторе-Хеллефиске водные массы Западногренландского течения, имеющие положительную температуру, образуют лишь очень тонкий поверхностный слой; даже в августе температура здесь отрицательна уже на глубине 20—50 метров. В конце лета (в сентябре) вблизи побережья, вплоть до пунктов, расположенных в районе фьорда Уманак, поверхностный слой с положительной температурой достигает толщины около 100 метров. Однако ближе к зиме, когда прибрежные течения, по-видимому, сокращаются, холодная поверхностная вода распространяется из западной и центральной части моря Баффина, по всей вероятности, до самой Гренландии.
Гидрологический режим отмелей, лежащих между Фредериксхобом и заливом Диско, где происходит лов рыбы, вызывает особый интерес. Возможность обитания рыбы над южными отмелями в значительной мере зависит от взаимного влияния одного на другое двух различных водных потоков: холодных вод Западногренландского течения и вод течения Ирмингера.
Морские течения зимой
Зимой, когда морские течения слабы и обходят отмели, над последними образуется почти стоячая охлажденная вода. В начале лета эти все еще малоподвижные воды медленно прогреваются под влиянием солнечного тепла, постепенно распространяющегося сверху вниз. Несколько позже над южными отмелями начинает ощущаться влияние холодного течения (по южной части отмели Лилле-Хеллефиске), которое препятствует дальнейшему повышению температуры. Естественно, охлаждающее влияние полярного течения особенно ярко выражено в те годы, когда его скорость наиболее значительна и когда оно поэтому ближе подходит к берегу и к отмелям; если же скорость течения незначительна, то оно доходит только до окраин отмелей, и повышение температуры может продолжаться без перерыва. Холодное течение обычно теряет свою силу к середине августа; после этого более теплая вода течения Ирмингера направляется к отмелям, причем это течение достигает своего максимума поздней осенью или даже в начале зимы.
Над северными отмелями поверхность воды обычно начинает нагреваться солнцем несколько позже, чем в южных частях, но затем нагревание может продолжаться непрерывно в течение всего лета. Над северной частью отмели Сторе-Хеллефиске в начале лета часто может находиться еще значительная часть холодной воды, которая попадает сюда из восточного ответвления Баффинова течения и которая может исчезнуть лишь к тому времени, когда начинается интенсивное прогревание воды под действием солнечных лучей. Учитывая происходящие в отдельные годы большие изменения в факторах, от которых зависят гидрологические особенности районов отмелей, а именно в режиме Восточногренландского течения и течений Ирмингера и Баффинова, а также изменения климата, легко можно прийти к выводу, что условия на рыболовных брнках, в особенности температурные, могут значительно меняться от года к году.