В "Физике и жизни" Элен Черски, физик, разбирает привычные явления с научной точки зрения, например, объясняя, где у бутерброда центр массы и как от этого зависит, какой стороной он упадет на пол. В приведенном отрывке идет речь об удивительном (хотя мы ему, конечно, не удивляемся) свойстве воды: в отличие от большинства других веществ, в твердом состоянии она занимает больше места, чем в жидком. В море это свойство может привести к катастрофе, но великий исследователь Арктики Фритьоф Нансен додумался, как его использовать для своих нужд.
Удивительного и увлекательного в замерзшей Арктике более чем достаточно: белые медведи, лед, северное сияние... Но есть в ее истории один эпизод, который чрезвычайно меня волнует. Он связан с особенностями образования льда и напоминает о том, что человек поступал бы гораздо разумнее, действуя в содружестве с природой, а не против нее. Это история небольшого корабля, которому удалось уцелеть в ходе одного из самых драматичных плаваний в арктических водах, корабля под названием "Фрам".
В конце XIX века исследователей манил Северный полюс. Западная цивилизация обитала от него не так уж далеко. К тому времени северные территории Канады, Гренландии, Норвегии и России уже были более-менее изучены и нанесены (правда, весьма приблизительно) на географические карты. Однако Северный полюс по-прежнему оставался большой загадкой. Что это такое? Земля? Море? Нога человека туда еще не ступала, поэтому никто не мог дать достоверных ответов на эти и подобные им вопросы. Попытки достичь Северного полюса каждый раз заканчивались неудачно по причине переменчивой и очень сложной ледовой обстановки. При неблагоприятном изменении погодных условий льдины начинали громоздиться друг на друга, создавая непреодолимые препятствия на пути полярных исследователей. Натиск льдов мог превратить корабли в груду щепок. В 1881 году военный корабль США "Жанетта" попал в ледяную ловушку и в конце концов был раздавлен льдами примерно в 800 километрах севернее устья реки Лена. С наступлением сильных морозов молекулы воды, образовав на поверхности моря кристаллическую решетку льда, застыли в неподвижности, и увеличивающийся в объеме лед все сильнее и сильнее сжимал корпус корабля. В конце концов он разрушился, и "Жанетта" пошла ко дну. Экипаж корабля и исследователи успели сойти на твердый лед. Но их подстерегала другая опасность: лед мог растаять, в результате чего образовались бы большие полыньи, преодолеть которые можно было бы лишь на лодке. Расстояние до Северного полюса от любой из стран, территория которых примыкала к Северному полярному кругу, составляло многие сотни километров. Преодолеть его пешком по ледяным торосам казалось немыслимым.
Через три года после гибели "Жанетты" обломки ее корпуса (несомненно принадлежавшие "Жанетте") были обнаружены вблизи берегов Гренландии. Это была поистине удивительная находка, поскольку обломки "Жанетты" пересекли все северные моря — всю Арктику — из конца в конец. Океанографы задались вопросом, нет ли в этих местах течения, которое начинается у побережья Сибири, тянется через Северный полюс и движется в сторону Гренландии. У молодого норвежского ученого по имени Фритьоф Нансен возникла смелая идея построить корабль, способный выдержать напор льдов, добраться на нем до побережья Сибири (до того места, где затонула "Жанетта"), подождать, пока корабль вмерзнет в льдину, и двигаться вместе с ней в надежде, что она доставит его к берегам Гренландии. Самым важным в плане Нансена было то, что на своем пути льдина вместе с вмерзшим в нее кораблем должна была пересечь Северный полюс. От команды требовался минимум усилий и почти никаких забот: знай, плыви себе вместе со льдиной — все остальное сделают за вас море и ветер. Единственная проблема заключалась в ожидании. Нансена за его идею восхваляли как гения и высмеивали как безумца. Но отступать было не в его правилах. Он собрал необходимую сумму денег и решил воспользоваться услугами одного из лучших кораблестроителей, потому что корабль Нансена должен был стать лучшим для своего времени. Так на свет появился "Фрам".
Проблема заключалась в том, что при замерзании воды ее молекулы должны занять свои места в кристаллической решетке. При достаточно низкой температуре между молекулами образуются прочные связи. А если для занятия молекулами определенных мест недостаточно пространства, они выталкивают наружу все, чтобы его освободить. Любой корабль, вмерзший в лед, испытывал бы проблемы, связанные с тем, что его вмерзание сопровождалось бы расширением льда и, соответственно, сжатием корпуса корабля. Никакое судно того времени не могло выдержать такого давления. К тому же никто не знал, какой может оказаться толщина льда посреди Северного Ледовитого океана. Судостроители, взявшиеся за строительство "Фрама", блестяще справились с задачей, решив придать ему оригинальную форму: он должен быть "толстым", почти круглым. Длина корабля составила 39 метров, а ширина — 11 метров. "Фрам" напоминал скорлупу половинки грецкого ореха. У него почти не было киля, а двигательную установку и руль можно было поднять из воды. Когда появился лед, "Фрам" стал походить на плавающую чашу. Если сжать снизу какой-либо предмет круглой формы, например чашу или цилиндр, он слегка приподнимется. Если бы сжатие льдом оказалось слишком сильным, "Фрам" просто приподнялся бы — по крайней мере с теоретической точки зрения все должно было происходить именно так. Корабль строили из дерева, толщина которого местами превышала один метр. Была предусмотрена надежная теплоизоляция, чтобы экипаж не испытывал дискомфорта при наступлении сильных холодов.
Экспедиция Нансена пользовалась горячей общественной поддержкой. В июне 1893 года "Фрам" с экипажем из тринадцати человек покинул берега Норвегии, отправившись в путь вдоль северного побережья России, и в конце концов достиг того места, где затонула "Жанетта". В сентябре примерно на 78° северной широты команда "Фрама" заметила лед, а вскоре после этого корабль окружило сплошное ледяное поле. Впервые оказавшись в ледяном плену, "Фрам" скрипел и стонал, но, будучи зажат льдами со всех сторон, как и ожидалось, приподнялся. Итак, "Фрам" надежно вмерз в лед и отправился в путь, повинуясь лишь ветру и морским течениям.
На протяжении следующих трех лет "Фрам" дрейфовал вместе со льдами на север со скоростью примерно 2 километра в сутки. Временами он двигался в обратную сторону или ходил кругами. Переменчивый лед, в объятиях которого путешествовал "Фрам", то отпускал, то сжимал корабль еще сильнее. В ответ он то приподнимался, то опускался. Нансен старался занять свою команду научными измерениями. Впрочем, сам он испытывал все большее разочарование — слишком уж неспешным было движение к цели. Когда "Фрам" достиг 84° северной широты, стало очевидно, что корабль отклоняется от Северного полюса примерно на 760 километров. Вместе с одним из членов команды Нансен покинул корабль, чтобы отправиться на лыжах по льду на Северный полюс, куда "Фрам" никак не мог попасть. Нансен установил новый мировой рекорд: дальше него на тот момент никто к Северному полюсу не продвигался. Впрочем, Нансен не дотянул до Северного полюса всего 4°. Он пересек Арктику в направлении Норвегии, встретившись с одним из своих товарищей-исследователей на Земле Франца-Иосифа в 1896 году. "Фрам", на котором оставалось одиннадцать членов экипажа, продолжал дрейфовать во льдах и достиг 85,5° северной широты лишь несколькими километрами южнее того места, где Нансен установил новый мировой рекорд продвижения человека к Северному полюсу. А 13 июня 1986 года "Фрам" добрался до северной оконечности Шпицбергена, то есть именно туда, где изначально планировалось завершить экспедицию.
Хотя "Фрам" так и не достиг Северного полюса, научные измерения, сделанные во время экспедиции, оказались поистине бесценны. Теперь мы знали наверняка, что Арктика — это океан, а не земля, что Северный полюс скрыт под толщей подвижного морского льда и что Арктику пересекает морское течение, тянущееся от северного побережья России до Гренландии. На "Фраме" были проведены еще две знаменитые научные экспедиции. Первой стала четырехлетняя картографическая экспедиция в канадскую арктическую зону. А затем, в 1910 году, Амундсен вместе со своими людьми отправился на "Фраме" в Антарктику в попытке добраться до Южного полюса. В наши дни "Фрам" занял место в музее собственного имени в Осло и почитается как величайший символ полярных исследований, проводившихся норвежцами. Вместо того чтобы бороться с непреодолимым натиском льда, создатели "Фрама" попытались воспользоваться этим льдом для плавания через "макушку мира". И попытка им блестяще удалась.