Если взглянуть на карту океанических течений, взятую 131 из любого курса мореведения или из Морского атласа, то нетрудно заметить, что изображенной там общей циркуляции вод океанов придан четко выраженный струйный характер. Основные течения в океане (Гольфстрим, Куросио, Канарское, Северное пассатное и т. д.) подобно гигантским рекам переносят огромные массы воды на тысячи километров.
Наше представление о движении воздуха в атмосфере намного сложнее. Хотя мы знаем о существовании таких устойчивых ветров, как пассаты в тропиках, мы уже свыклись с вихревой крупномасштабной структурой воздушных потоков на обширных пространствах умеренных и высоких широт и относимся к статистическому представлению поля ветра на картах (например, «розы ветров») как к чему-то само собой разумеющемуся. Циклоны и антициклоны не вызывают у нас удивления, так же как не удивляет нас и внезапная смена направления ветра в Москве или Ленинграде с западного на северное или восточное, хотя мы хорошо осведомлены о существовании среднего переноса воздуха с запада на восток в этих широтах.
Соответствует ли такое различие наших представлений истинному различию в поведении океана и атмосферы?
В последнее время ученые стали подозревать, что это не так. Дело в том, что все прежние сведения о течениях в океане были получены главным образом косвенными методами (снос кораблей, дрейф плавающих предметов, динамический метод расчета и т. д.). И вот накапливающиеся данные наблюдений посеяли сомнения в достоверности наших прежних знаний о течениях и океане. Классические концепции не выдерживали сопоставления с результатами длительных измерений с якорных буйковых станций. Такие работы были начаты в нашей стране по инициативе В. Б. Штокмана. Скромный эксперимент на Черном море (1956) дал первые сведения об изменчивости течений, измеренных на разных горизонтах в одной точке. Эксперимент продолжался всего один месяц. Последовали и более длительные эксперименты с нескольких буев, где применялась современная техника: советские — в Северной Атлантике (1958) и в Индийском океане (1967), американские — в районе Гольфстрима (начаты в 1963 г. и продолжаются по сей день).
Проведенные наблюдения давали основание предполагать, что в открытом океане крупномасштабные вихревые образования действительно играют важную динамическую роль в общем балансе завихренности движения. Получалось так, что вопреки ожиданиям океан может оказаться весьма схожим с атмосферой, где такие вихревые «возмущения», как циклоны и антициклоны, обладают большей энергией, чем результирующий средний перенос. Так начало зарождаться новое представление об океане как о среде, в которой крупномасштабная турбулентность является преобладающим видом движения, требующим статистического описания. Стала выкристаллизовываться и новая методика изучения изменчивости океанских течений: вместо разовых измерений в отдельных точках — сети якорных буйковых станций, которые устанавливаются на длительный период времени в определенных, специально выбранных участках океана («полигонах»). При этом неодинаковые расстояния между станциями, а также длительность и частота измерений соответствуют интересующим исследователя пространственным и временным масштабам движения. Такие измерения позволяют изучить распределение энергии по спектру движений различных частот и масштабов, что дает возможность выяснить природу различных вихрей и их роль в динамике общей циркуляции вод океана.