Проблеме изучения явлений тумана Макаров уделял большое внимание. Из наблюдения, что сквозь туман, как правило, видны и солнце и звезды, Макаров делает правильный вывод, что толщина туманного слоя незначительна. Он ставит вопрос: как добиться измерения высот светил во время тумана и тем самым определить свое положение в море? Макаров предвидел появление в будущем таких маяков, которые, подобно рентгеновским лучам, пронизывающим ткани человеческого тела, будут проникать сквозь любой туман. Он советовал физикам заняться разработкой этого вопроса, важного как для навигации вообще, так и в особенности для военных кораблей, «ибо с введением маяков, пронизывающих мглу, они днем в туман будут иметь те же тактические выгоды, какие они имеют теперь ночью без тумана».
Макаров предвосхищает здесь современное радиопеленгование и радиолокацию.
Примеры, приводимые Макаровым, свидетельствуют о том, насколько важны и необходимы исследования гидрологического режима Тихого океана. «Тот факт, — замечает он, — что о температурах воды одного Тихого океана мне приходится писать толстую книгу, показывает, что предмет этот недостаточно изучен, ибо когда все изучат, тогда результат можно будет дать в очень сжатом виде».
Круг исследований Макарова не ограничивался измерением температуры и удельных весов воды.
Помимо гидрологических и метеорологических наблюдений, Макаров производил измерение глубин, брал пробы воды и грунта. Очень интересны высказанные Макаровым соображения об отклоняющем действии вращения Земли на все морские течения.
В труде «“Витязь” и Тихий океан» один из параграфов озаглавлен: «Влияние вращения Земли на направление течений». «Я полагаю, — пишет Макаров, — что отклоняющее действие Земли на все морские потоки играет первостепенную роль». Уже с давних пор почти во всех морях наблюдается система течений, идущих против часовой стрелки, так называемая циклоническая. По-видимому, это одинаковое направление течений не случайно, а обусловлено какой-то общей закономерной причиной. Ветер вряд ли может влиять на образование морских течений, ведь ветры и циклоны — явления изменчивые, непостоянные. Всего вероятнее, причиной следует считать отклоняющую силу вращения Земли. Поступающие в море с материка водные массы, подвергаясь действию силы вращения Земли, в восточном полушарии отклоняются вправо и создают, таким образом, водный круговорот против часовой стрелки.
Высказанная Макаровым мысль о роли отклоняющей силы вращения Земли на образование общей системы течений в океанах и морях в то время не встретила общего признания. Степан Осипович не был математиком-специалистом, и потому не смог аналитически обосновать свою мысль. Однако в ее правильности он был совершенно убежден и указывал на необходимость при различных океанографических исследованиях учитывать подмеченное им явление81.
Полное подтверждение мысль Макарова получила только в 1905 году, то есть после его смерти. Известный норвежский ученый и полярный исследователь Фритьоф Нансен, подробно изучив во время дрейфа «Фрама» движение льдов в Ледовитом океане, пришел к выводам, сходным с выводами, сделанными Макаровым. Взяться за разработку подробной теории течений он не смог по той же причине, что и Макаров: из-за недостаточного специального математического образования. Он высказал свои соображения молодому шведскому инженеру Вальфриду Экману, который и разработал физико-математическую теорию морских течений, полностью подтвердив высказанную впервые Макаровым идею. Без макаровской теории течений были бы невозможны теперь никакие теоретические исследования в области динамики океана. «В этом, — замечает советский океанограф А. Д. Добровольский, — огромная заслуга Макарова, и из этого видно, что он стоял в самом первом ряду ученых мира и намечал пути, по которым должна была развиваться наука в будущем»82.
Подробная обработка наблюдений и вычисление удельных весов, конечно, не могли быть произведены во время плавания, и Макаров занялся этой работой, вернувшись из плавания в Петербург.
В июне 1889 года он поселился на даче в Лесном и с головой ушел в работу. Обширная рабочая комната была заставлена сотнями бутылок с водой, добытой почти из всех океанов и морей земного шара с разных глубин, здесь же лежали образчики грунта, гидрологические инструменты и груды таблиц. На стенах висели диаграммы и карты. Чертежник и вычислитель, нанятые Макаровым, занимались технической стороной дела. Сам Макаров группировал и обобщал наблюдения, вычисляя поправки.
Это вычисление поправок оказалось самой сложной и кропотливой работой, занявшей целый год. Степан Осипович хотел добиться идеальной точности получаемых данных. Однако это было нелегко. Например, добытая батометром вода, при прохождении через более холодные или теплые верхние слои воды, изменяет свою температуру. Вторично вода изменяет температуру, когда ее переливают (как бы быстро это ни делали) из батометра83 в кружку и несут к месту наблюдения. Поправки на эти изменения и должны быть выяснены при окончательном определении истинной температуры воды, взятой с соответствующей глубины.
Для этой цели имелись таблицы. Но Макаров, принявшись за обработку своих исследований, убедился, что таблицы эти недостаточно точны. Тогда он решил для точного определения величины поправок произвести опыты.
Опыты были поставлены в Кронштадтском морском госпитале. Они производились в двух резервуарах, вмещавших примерно по тонне воды каждый. В одном из них вода охлаждалась льдом, в другом — нагревалась паром. Батометр погружали в первый резервуар с холодной водой и, после того как он принимал температуру этой воды, выливали из него воду в кружку и измеряли в ней температуру. Поправку выводили из разности между температурой воды в резервуаре и температурой воды в кружке.
При окончательной обработке всех собранных им материалов Макаров убедился в недостаточной точности таблиц для обработки удельных весов. Пришлось составить новые таблицы и для этой цели. После выхода в свет труда Макарова прежними таблицами пользоваться перестали.
Закончив эту часть работы, Макаров приступил к широкой систематизации и обобщению собранных гидрологических данных и наблюдений. «Пока не начнется систематического собирания сведений, до тех пор можно сказать, что большие сокровища, заключавшиеся в морских журналах, можно признать лежащими без пользы для дела», — заявляет Макаров в одном из своих сообщений. Он собирает и обрабатывает все наблюдения, когда-либо произведенные в северной части Тихого океана, как на поверхности, так и на глубинах. Сюда входят и неизданные наблюдения русских мореплавателей с начала XIX столетия, и все наблюдения, произведенные на иностранных судах, а также и свои собственные.
