А через какое-то время под наблюдением С. О. Макарова, не раз приезжавшего в Англию, и был построен первый в мире мощный ледокол „Ермак“ — тезка покорителя Сибири. 21 февраля 1899 г. он вышел в свое первое плавание, держа курс на Кронштадт. Летом 1899 г. и в 1901 г. „Ермак“ совершал плавание в Арктику, в результате которых С. О. Макаровым был собран богатейший научный материал, часть из которого легла в основу книги „Ермак“ во льдах» (1901).

Интересно, что во время одной из операций по спасению из ледового плена броненосца «Генерал-адмирал Апраксин» впервые для практической цели использовалось радио, изобретенное А. С. Поповым за 2–3 года до этого. Сам Макаров по этому поводу писал: «Изобретение нашего кронштадтского ученого профессора Попова получило во время работ у „Апраксина“ практическое применение. Профессор Попов первый открыл способ телеграфирования без проводов. Маркони выступил после Попова, но в Англии образовалось общество с большим капиталом, которое не щадило средств на исследование и рекламу…».

В экспедиции Макаров применил не только радио, но и киносъемку, — и это было первое применение кино в океанографии! Это примечательно еще и тем, что кино только-только входило в обиход. Степан Осипович использовал съемку для того, чтобы показать работу ледокола в полярных льдах. Впоследствии этот фильм был продемонстрирован на заседании РГО. «Нахожу, что кинематограф должен составлять принадлежность каждой экспедиции, и надо, чтобы один из ученого штаба знал обращение с ним», — настойчиво порекомендует ученый своим коллегам.

Правда, с упомянутыми экспедициями в Арктику было не все так гладко. Летом 1900 г. «Ермак» пришлось перестраивать, совершенно непригодным оказался поставленный английской фирмой-подрядчиком хваленый американский носовой винт. Работы по переделке были завершены в феврале 1901-го, после чего корабль вернулся в Кронштадт. И вот — в который раз — Степан Осипович поднимает вопрос об организации экспедиции в Северный Ледовитый океан. Он пишет обстоятельную докладную записку Витте, упоминая, что еще в 1897 г. он обращался с подобной просьбой в Академию наук и Русское Географическое общество, однако не нашел там поддержки. Витте тут же вызвал Семенова-Тян-Шанского, чтобы поинтересоваться его мнением па сей счет. Мнение академика резко отрицательное; его, как и Витте, интересует прежде всего коммерческая сторона вопроса, а не научная. Макаров реагирует бурно: «По мнению Нашего Высокопревосходительства, — пишет он Семенову Тян-Шанскому, — корабль должен быть деревянный, малого размера, с ограниченным экипажем, и на случай необходимости оставить корабль должны быть средства для следования на санях всему экипажу… С мнением Вашего Высокопревосходительства я вполне согласен, если это относится к тем способам, которые до сих пор практиковались…» Тогда как он предлагает новое решение, и «если это осуществимо, то изменяется совершенно тип полярных исследований, которые придется организовывать на других началах». Степан Осипович был столь настойчив, что в 1901 г. «Ермак» все же отправился в экспедицию; в составе его научной группы было 9 человек.

Их исследования внесли значительный вклад в новую науку— океанографию, зародившуюся в середине XIX в.

Процесс развития новой науки был многотрудным и продолжавшимся до конца Первой мировой войны. За этот временной отрезок были созданы теоретические основы океанографии, собран уникальный материал, позволивший составить общее представление о распределении глубины, температуры, солености и других океанографических характеристик Мирового океана и о закономерностях, коими все эти характеристики управляются…

Впоследствии в своих показаниях во время следствия в ЧК Александр Васильевич писал: «Когда я в 1899 г. вернулся в Кронштадт, я встретился там с Его Превосходительством вице-адмиралом, который ходил на „Ермаке“ в свою первую полярную экспедицию. Я попросил взять меня с собой. Степан Осипович высказал также подобную встречную просьбу ко мне, но по служебным обстоятельствам адмиралу не удалось удовлетворить свое желание и мою просьбу, и ледокол „Ермак“ ушел без меня. Я же вновь отправился на Дальний Восток, полагая что, может быть, мне удастся попасть в одну из экспедиций — которая бы изучала северную часть Тихого океана в гидрологическом отношении. Я стремился попасть на какое-нибудь судно, которое уходит для охраны котикового промысла на Командорские острова к Берингову морю на Камчатку. С Его Превосходительством вице-адмиралом Макаровым я очень близко познакомился в те дни, так как он сам много трудился по океанографии».

В сентябре 1899 г. «Петропавловск», на котором продолжал службу офицер Колчак, вновь ушел на Дальний Восток, но уже через Средиземное море, далее — через Суэцкий канал и Индийский океан. Во время плавания корабль посетил греческий порт Пирей, где Колчака ждала телеграмма за подписью Матисена с просьбой принять участие в русской полярной экспедиции, которую организовывала Российская Академия наук, определив начальником барона Эдуарда Васильевича фон Толля. Незадолго перед этим Э. В. фон Толль входил в научную группу под руководством С. О. Макарова, плававшую на «Ермаке». И, вернувшись, стал активно вести подготовку к собственной экспедиции к загадочной Земле Санникова, которую, по его словам, он видел с северо-западного мыса острова Котельный еще в августе 1886 г., когда участвовал в экспедиции А. А. Бунге. Определив тогда же ее примерные координаты, он запишет в дневнике: «Мы вправе, следовательно, нанести в соответствующем месте на карту пунктирную линию и надписать на ней: Земля Санникова». В тот раз его проводниками были два эвена (ламута), которых звали Джергели и Омунджа, — знатоки Новосибирских островов. Один из них к большой радости фон Толля подтвердил, что уже не раз с того же острова Котельного видел на севере в отдалении некую землю.

Следующее посещение бароном тех мест в составе научной экспедиции, снаряженной Русской Академией наук, было в 1893 г. В задачу исследователей входили поиски трупа мамонта, обнаруженного звероловами у Святого Носа, а также организация на острове Котельном склада с продовольствием для одной из полярных экспедиций. И вновь барон видит загадочную Землю Санникова! Между прочим, в сопровождении все тех же «старых друзей», как он называл эвенов. На сломе эпох барон, как никогда прежде, мечтал покорить видение…

В начале 1900 г. лейтенант А. В. Колчак прибыл в северную столицу, где Толль предложил ему должность второго штурмана (помощника командира) экспедиционного судна. Одновременно на него возлагались обязанности магнитолога, гидрографа, гидролога. С целью освоения специальности магнитолога, он посещает специальные курсы в Петропавловской магнитной обсерватории и Главной физической лаборатории в Санкт-Петербурге; проходит практику в Норвегии у Фритьофа Нансена. Там, в Норвегии, к талантливому офицеру и подающему надежды ученому начали впервые присматриваться агенты Ордена, которые находились в окружении знаменитого норвежского исследователя.

Для экспедиции барона фон Толля прибрели деревянную трехмачтовую парусно-паровую шхуну грузоподъемностью 450 тонн, названную «Заря». Шхуна была переоборудована с учетом плавания в арктических широтах и, прибыв в первых числах мая из Норвегии в Санкт-Петербург, ошвартовалась у Морского кадетского корпуса. Шхуну перед ее ответственным походом посещали моряки, ученые, специалисты. Подготовка к плаванию широко освещалась в печати.