Не меньшее значение придавалось гидрологическим работам станции. Сорок лет назад Нансен установил, что в Ледовитый океан вливается мощный поток более соленой и относительно более теплой воды из Атлантического океана. Но наблюдения «Фрама» производились по окраине Полярного бассейна, и никто не знал, в какой степени результаты этих наблюдений относились к центральной части океана. Гидрологический режим центральной Арктики до последнего времени был абсолютно неизвестен, а поэтому оставалось неясным, какое количество атлантической воды, а вместе с тем и тепла, приносимого этой водой, вносится в Полярный бассейн, как это влияет на образование, характер и движение морского льда. Никто не знал, каковы глубины Ледовитого океана. Предполагалось, что жизнь в водах центральной Арктики крайне бедна, потому что там море вечно покрыто тяжелым ледовым покровом и почти полгода царит полярная ночь. Уже первые дни пребывания экспедиции на полюсе показали, что эта точка зрения неверна, так же как было неверно предположение о том, что на поверхности ледового покрова у полюса нет жизни. Зимовщики черпали из воды великое изобилие планктона, бокоплавов и всяких других рачков, наблюдали птиц, тюленей и медведей. Многочисленные, крайне совершенные приборы экспедиции позволили составить ясное представление о характере жизни на поверхности Ледовитого океана и в его заповедной толще, промерить [15] глубины, определить характер морского дна, собрать все материалы, характеризующие силу, мощность и специфику теплых и холодных течений Ледовитого океана. Постоянный дрейф лишь обогатил эти наблюдения, дал более яркую и исчерпывающую картину: научное обследование не ограничилось точкой полюса, а охватило огромный, неизученный район.
Систематические астрономические и магнитные наблюдения также являлись одной из важнейших отраслей деятельности зимовщиков. На основе полученных сведений будет составлена магнитная карта центральной Арктики, будут ясны склонения, наклонения и величины горизонтальной составляющей земного магнетизма, изучены магнитные вариации. Большой интерес представляют измерения силы тяжести вблизи полюса. Сила земного притяжения в различных местах неодинакова. Сопоставление величин силы тяжести позволит вычислить точную форму земли, знание которой играет очень большую роль во многих геодезических и астрономических расчетах. Кроме того, результаты гравитационных наблюдений пролили некоторый свет на геологическую структуру Арктики.
Выполнение всей этой обширной программы было возложено на четырех человек: Папанина, Кренкеля, Ширшова и Федорова. Каждый из них не раз бывал в Арктике, зимуя на полярных станциях, выполняя большую и трудную работу. Папанин был известен своей неистощимой энергией, великолепными административными данными, несокрушимой волей, великой жизнерадостностью. В его лице зимовка получала подлинного руководителя. Эрнст Кренкель справедливо считался отцом полярных радистов, пионером большевистского наступления [16] на Арктику. Ширшов и Федоров были талантливыми представителями советской научной молодежи, соединившими искательскую страсть с большим опытом и глубокой эрудицией.
Подготовка к экспедиции на Северный полюс была проведена с исключительной тщательностью и заботливостью. Мысль об организации научной станции на дрейфующем льду, впервые выдвинутая Нансеном, не раз высказывалась советскими полярниками. Десятки лучших полярных работников — ученых, летчиков, зимовщиков — давно мечтали о такой возможности. «Идея эта созревала в нашей среде постепенно, впитывая в себя результаты огромного коллективного опыта исследования и освоения севера», — вспоминает Шмидт. Еще во время плавания «Сибирякова» в 1932 году Шмидт делился с участниками экспедиции мыслями о необходимости длительного изучения района полюса. В долгие ночи пребывания в ледовом лагере, после гибели «Челюскина», в Чукотском море, полярники не раз возвращались к этой теме, высказывая различные проекты и предположения. Наиболее горячими поборниками идеи зимовки на полюсе уже в ледовом лагере были Эрнст Кренкель и Петр Ширшов. И, несомненно, двухмесячное пребывание на льдах Чукотского моря дало товарищам огромный опыт ледовой жизни.