Данными о рельефе глубоководных участков дна величайшего океана Земли, в 1520 г. окрещенного Фернаном Магелланом Тихим, наука не располагала до начала 70-х гг. XIX в. Первые достоверные сведения о глубинах получил в 1866 г. русский военный моряк Константин Степанович Старицкий, выполнивший четыре группы промеров в Охотском море с корвета «Варяг». В конце июля к северо-западу от о. Парамушир Курильской гряды он определил отметки от 510 до 640 м, в первой половине августа в южной части залива Шелихова — от 100 до 150 м и к югу от п-ова Кони — от 330 до 460 м; во второй половине августа К. Старицкий прошел близ 145° в. д. меридиональный профиль длиной 900 км от 58°20' с. ш. до 50° с. ш., выявив глубины от 130 до 640 м.

С целью осуществления проекта прокладки подводного телеграфного кабеля между Северной Америкой и Азией правительство США в 1873 г. разрешило использовать военно-морские суда для изучения рельефа дна. В середине сентября того же года паровой корвет «Тускарора», снабженный глубоководным лотом, под командой Джорджа Б. Белкнепа начал промеры от пролива Хуан-де-Фука, близ 48° с. ш., у о. Ванкувер, до Японии по дуге большого круга. Он дошел только до 153° з. д. (у 54° с. ш.), пройдя всего лишь около 2000 км: нехватка угля вынудила вернуться. Из-за позднего времени года Д. Белкнеп не стал продолжать работы в открытом океане, а проследовал с промерами близ побережья от о. Ванкувер на юг, к Сан-Франциско, куда прибыл в начале ноября. До конца года корвет выполнил промеры южнее — до Сан-Диего, на границе с Мексикой, удаляясь от берега не более чем на 370 км.

В начале января 1874 г. «Тускарора» вышла из Сан-Диего и, пройдя через Гавайские о-ва у 22° с. ш., двинулась на запад близ Северного тропика. У о-вов Нампо корвет круто повернул к северу и прибыл в японский порт Иокогаму 22 апреля, получив по данным 135 промеров первый широтный профиль дна Тихого океана. Между Америкой и Гаваями судно пересекло Северо-Восточную котловину в ее центральной части, выявив между 140° и 150° з. д. глубины порядка 4900–5600 м. Далее к западу — до о-вов Нампо — Д. Белкнеп обнаружил не менее пяти поднятий с глубинами над ними 3600–2000 м; это было первое указание на существование подводного сооружения, позднее названного горами Маркус-Неккер. Выявленные на широтном, а от о-вов Нампо — и на меридиональном отрезках глубины порядка 4500–6000 м приурочены, как мы теперь знаем, к Северо-Западной котловине.

Простояв в Иокогаме чуть больше полутора месяцев, в начале июня «Тускарора» вновь вышла в море и менее чем в 300 км от берега засекла огромную глубину — свыше 8500 м (лот не достиг дна), т.е. открыла Японский желоб, одну из самых значительных впадин планеты. Далее к северу, близ 45° с. ш. и 152°30' в. д., корвет положил начало открытию Курило-Камчатского желоба (отметка 8500 м). Пройдя на юго-запад вдоль Курильских о-вов, он бросил якорь в гавани о. Хоккайдо.

В конце июня Д. Белкнеп продолжил промеры по южной стороне Курил: близ 50° с. ш. и 160° в. д. он обнаружил глубину 6900 м и, следовательно, наметил существование какой-то впадины, как теперь ясно, — северного окончания Курило-Камчатского желоба. Затем «Тускарора» перешла к Алеутской гряде и к юго-западу от о. Атту положила начало открытию Алеутского желоба (отметка 7400 м); юго-восточнее этого острова были установлены незначительные глубины — 1730 и даже 560 м, т.е. подтверждено существование подводного Алеутского хребта; перепады относительных высот здесь составили 5,7–6,8 км.

От о. Танага корвет прошел далее к востоку по северной стороне Алеутской гряды и выполнил первые измерения глубин южной части Берингова моря. Эти данные позволили предположить существование сравнительно неглубокой впадины (Алеутская котловина карт нашего времени). «Тускарора» достигла о. Уналашка в конце июля и, вновь выйдя в Тихий океан, почти в 500 км восточнее острова засекла глубину порядка 6700 м — восточное окончание Алеутского желоба. В Сан-Франциско Д. Белкнеп вернулся в начале сентября 1874 г.

Промеры, выполненные «Тускаророи» в ноябре 1874 г. по профилю Сан-Франциско — Гавайские о-ва, подтвердили данные январского маршрута Сан-Диего — Гаваи. В декабре 1875—феврале 1876 г., продолжая изучение рельефа дна, корвет прошел оттуда на юго-запад — до берегов Австралии, получив первые данные по рельефу дна Центральной котловины, и в Брисбене завершил полное субмеридиональное пересечение Тихого океана в полосе 40° с. ш.- 27°30' ю. ш.

Экспедиция Ч.У. Томсона на «Челленджере», простояв в Сиднее два месяца, 12 июня 1874 г. направилась в Веллингтон, столицу Новой Зеландии. Замеры на этом маршруте дали первое представление о рельефе Тасманийской котловины, глубину которой Ч.У. Томсон верно определил порядка 4500 м. Примерно на полпути к Новой Зеландии «Челленджер» выявил резкое воздымание дна — до 2000 м, а с расстояния 1000 км от нее — до 1350–275 м. Это были первые намеки на существование подводного хребта Лорд-Хау и огромного новозеландского поднятия, позднее причисленного к категории микроконтинентов.

Из Веллингтона «Челленджер» направился на север, к о-вам Тонга, причем близ о-вов Кермадек обнаружил глубину 1100 м — первое указание на наличие какого-то поднятия (хребет Колвилл-Лау). Впрочем, более крупное географическое открытие Ч.У. Томсону сделать не удалось: из-за значительного (более 500 км) разрыва между замерами он пропустил узкую меридиональную зону очень больших глубин. (Желоб Кермадек, одна из глубочайших депрессий Мирового океана, был открыт в 1889 г. британским судном «Пингвин». Шестью годами позднее тот же корабль у о-вов Тонга нашел глубину 9430 м, т. е. наметил существование другой впадины — желоба Тонга.)

От о-вов Тонга «Челленджер» прошел на западо-северо-запад — через Торресов пролив в моря Зондского архипелага. Экспедиция установила, что они отделены друг от друга и от океана не только цепочками островов, но также подводными хребтами и поднятиями. В море Банда корвет открыл глубину около 7300 м, а в морях Сулавеси и Сулу — порядка 4700 м. После непродолжительной остановки в Маниле «Челленджер» в середине ноября прибыл в Гонконг. Здесь Д. Нэрса, получившего назначение в полярную экспедицию (см. т. IV, гл. 15), на посту капитана корвета сменил Фрэнсис Т. Томсон. Затем экспедиция вернулась в Манилу.

В середине января 1875 г. «Челленджер» вышел из Манилы на юг, к берегам Новой Гвинеи и на экваторе, близ 148° в. д., повернул на север, в Иокогаму. Пройдя около 1000 км, он обнаружил глубину 8367 м (при повторном промере — 8184 м) и проследил эту впадину (Марианский желоб) на 370 км. Большие расстояния между станциями привели Ч.У. Томсона к неверному выводу, что дно до берегов Японии сравнительно ровное.

В Иокогаме корвет простоял целый месяц и 11 мая направился на восток примерно по параллели 35° с. ш. Неподалеку от японских берегов экспедиция подсекла глубину 7224 м, т. е. продолжила открытие Японского желоба, начатое «Тускаророи». Далее к востоку на протяжении более 5000 км «Челленджер» выполнил первые определения глубин в центральных частях Северо-Западной и Северо-Восточной котловин: они колебались в пределах 4200–5800 м. На линии маршрута у 180° была обнаружена глубина 3750 м; теперь нам ясно: это поднятие дна почти 1,5-километровой высоты имеет прямое отношение к подводному Гавайскому хребту.

В середине июля, дойдя по 38° с. ш. до 156° з. д., корвет почти под прямым углом повернул на юг, к Гавайским о-вам, а оттуда, идя примерно по меридиану 150° з. д., 18 сентября достиг о. Таити. Эта часть маршрута длиной около 5000 км была первым меридиональным профилем почти через всю Северо-Восточную котловину. Полученные экспедицией данные, казалось, красноречиво свидетельствовали: рельеф дна океана по разрезу сравнительно спокойный — глубины от 5100 до 5700 м встречены к северу от Гавайских о-вов и от 4300 до 5500 м — к югу от них; лишь в двух пунктах были отмечены поднятия — близ Гаваев (4050 м) и южнее о. Таити (3550 м). Такой неверный вывод удалось опровергнуть лишь много лет спустя.

В начале октября «Челленджер» двинулся сначала на юг по тому же меридиану, но у Южного тропика свернул на юго-восток. В пункте 40° ю. ш. и 133 з. д. корвет направился на восток и после трехдневной остановки у о-вов Хуан-Фернандес 19 ноября прибыл в чилийский порт Вальпараисо. На широтном участке первого профиля через Южную котловину между глубинами 3700 и 4100 м, у 39° ю. ш. и 113° з. д., Ч.У. Томсон выявил повышение дна до 2926 м, т. е. положил начало открытию Восточно-Тихоокеанского поднятия.

В декабре 1875 г., направляясь из Вальпараисо к Магелланову проливу, «Челленджер» сделал большой зигзаг по Чилийской котловине — его вершина находилась почти в 1200 км западнее побережья материка. На юго-восточном отрезке этого маршрута Ч.У. Томсон определил глубины 2423–2652 м. Учитывая отметку 2744 м, обнаруженную корветом ранее, на пути к Вальпараисо, можно говорить об открытии подводной возвышенности, прослеженной экспедицией на протяжении около 1300 км. Много лет спустя она получила название Чилийского поднятия. Изучение рельефа дна Тихого океана «Челленджер» закончил в начале января 1876 г. и, как мы уже отмечали, вышел в Атлантику 20 января.

Вскоре после возвращения на родину Ч.У. Томсон скончался. Научным руководителем стал его ближайший помощник, участник плавания Джон Меррей. Обработка собранных материалов, продолжавшаяся 20 лет, велась силами 70 ученых различных специальностей. В итоге опубликовано 50 томов ученых трудов и около 2300 карт, чертежей и рисунков; открыто 4417 новых видов и 715 новых родов морских организмов. Полученные результаты, значение которых непреходяще, послужили основой для становления океанологии как науки; в частности, благодаря в основном исследованиям ученых «Челленджера» в Мировом океане выделены две глубоководные зоны, ныне называемые абиссальной (нижняя) и батиальной (верхняя).

В Тихом океане кругосветная экспедиция Г. Шлейница и Г. Неймайера на «Газели» работала с середины 1875 по 1876 г. Через море Банда судно прошло к северным берегам Новой Гвинеи и, впервые определив в Новогвинейском море глубину 2600 м, направилось на юг, в Брисбен. При переходе к северному побережью Новой Зеландии «Газель», замерив глубину 1350 м, положила начало открытию хребта Норфолк. Затем она проследовала на север, к о-вам Фиджи, двигаясь близ 178° в. д., т.е. почти параллельно маршруту «Челленджера», но западнее. Экспедиция впервые определила глубины Южно-Фиджийской котловины (3000–3100 м).

От о-вов Фиджи, посетив о-ва Тонга и Самоа, «Газель» направилась на юго-восток к 140° з. д. и 46° ю. ш., а затем — почти прямо на восток; иными словами, она вновь прошла практически параллельно пути «Челленджера»: на субмеридиональном участке западнее и на широтном южнее. Подавляющее большинство промеров дали глубины 4700–5400 м: «Газель» продолжила открытие Южной котловины, а на подходе к Магелланову проливу — и котловины Беллинсгаузена, завершив тем самым свои работы по изучению рельефа дна Тихого океана.

При изыскании трасс для прокладки подводного телеграфного кабеля вдоль побережья Южной Америки английский пароход «Дакия» в 1876 г., обследуя прибрежные воды на протяжении более 3000 км между Кальяо (Перу) и Вальпараисо, измерил глубины на 262 станциях. В 150 км к западу от этого чилийского порта он обнаружил глубину 3500 м, т. е. открыл южное окончание Чилийского желоба.

Промеры близ побережья Северной Америки, законченные Д. Белкнепом у Сан-Диего, новый капитан «Тускароры» Филип продолжил в марте 1878 г. до мыса Сан-Лукас, у 23º с. ш. За первые два месяца следующего года он прошел вдоль побережья ряда стран Латинской Америки от 7° до 17° с. ш. В мае — июне он же довел исследования до мыса Сан-Лукас с юга, причем в начале июня положил начало открытию Центральноамериканского желоба, впервые определив отметку 4300 м близ мексиканского порта Акапулько.

Выявление этой депрессии продолжил американский океанолог А. Агассис. В 1888 г. во главе экспедиции на пароходе «Альбатрос» он открыл одну впадину близ побережья п-ова Калифорния, у 28° с. ш. (4328 м), и четыре — у берега материка, между 19° и 16° с. ш., с глубинами от 5100 до 5700 м.

Многочисленные промеры, произведенные кораблями военно-морских сил США вдоль тихоокеанского побережья от Калифорнии до Панамы, обнаружили еще несколько узких ложбин шириной в среднем 75 км, разделенных порогами; самая глубокая достигала 6600 м. Впоследствии оказалось, что все они, включая «четверку» А. Агассиса, образуют единый желоб длиной около 3000 км и максимальной глубиной 6489 м.

В 1883–1884 гг. итальянский корвет «Ветторе Пизани» (капитан Палумбо) пересек Тихий океан в полосе 5° ю. ш. — 20° с. ш. от берегов Южной Америки до о. Тайвань. К востоку от Филиппинского архипелага впервые отмечена область больших глубин. В 1907 г. немецкая гидрографическая экспедиция В. Бреннеке на корабле «Планета» (капитан В. Лебан) специально изучала эту акваторию, измерив несколько десятков глубин, включая 8900 м. Полученные данные позволили В. Бреннеке выявить существование глубоководного желоба, названного Филиппинским, и составить его первую схематическую карту. В 1912 г. «Планета» обследовала желоб по всей длине (1330 км): во многих пунктах глубины оказались свыше 8000 м, а самая большая, но, как позднее выяснилось, не максимальная — 9788 м.

Океанографические работы на «Альбатросе» А. Агассис продолжил в 1904–1905 гг. в акватории о-вов Галапагос, а также к югу и западу. Четырьмя гигантскими зигзагами он охватил с промерами экваториальную область океана до широты о. Пасхи (27° ю. ш.) и до 135° з. д. Полученные данные привели А. Агассиса к выводу о существовании крупного подводного «плато Альбатроса». Он, правда, отметил значительные колебания рельефа в пределах этой структуры (северная часть Восточно-Тихоокеанского поднятия?). К началу первой мировой войны глубоководные участки Тихого океана были охарактеризованы редкой сетью маршрутов с промерами глубин — всего несколько тысяч отметок. И тем не менее Д. Меррей отважился составить ряд обзорных батиметрических карт, не утративших значения вплоть до 1964 г.