7 августа 1803 г. корабли оставили кронштадтский рейд и поплыли на запад. Побывав в Копенгагене и английском порту Фальмут, корабли экспедиции вышли на просторы Атлантики и добрались до Канарских островов. В океане во время временного безветрия спускали гребную шлюпку, используя которую Горнер и Лангсдорф замеряли температуру морской воды на глубине до 100 сажен (183 м). Для этого использовалась «Гальсова машина». Этот прибор состоял из полого медного цилиндра около полуметра высотой и диаметром около четверти метра, имевшего сверху и снизу крышки, которые при спуске в воду открывались, а при подъеме из воды закрывались. Внутри цилиндра укреплялся ртутный термометр, по которому и определялась температура воды, попавшей в пробор на глубине.
Безусловно, это был довольно несовершенный прибор, и Горнер отметил его главный недостаток: ненадежность открывания и закрывания верхнего и нижнего клапанов, в связи с чем не было уверенности, что пробы воды взяты именно с заданной глубины. Кроме того, медный цилиндр имел большую теплопроводность, из-за чего изменения внешней температуры (на палубе корабля, а также в верхних слоях океана) оказывали воздействие на находящуюся в цилиндре воду.
На «Надежде» кроме обычных измерений температуры поверхностного слоя океана был впервые использован для глубоководных исследований изобретенный в 1782 г. термометр Сикса, предназначенный для измерения наибольшей и наименьшей температуры. С помощью этого термометра в семи местах было исследовано вертикальное распределение температур в океане. Всего же глубинные температуры, вплоть до глубины 400 м, были определены в девяти местах. Это были, вероятнее всего, первые в мировой практике сравнительно точные определения вертикального распределения температур в океане.
Именно поэтому известный флотоводец и океанограф вице-адмирал С. О. Макаров при составлении в начале 90-х гг. XIX в. сводки данных о температуре глубинных слоев океана начинал список именно с данных, собранных учеными на борту «Надежды» в 1803–1806 гг.
После ухода из портов Канарских островов корабли экспедиции продолжили плавание к берегам Южной Америки. Иван Федорович отметил, что «ученые наши занимались многими опытами, изыскивая причину светящихся явлений в воде морской. Сии опыты, казалось, утверждали, что морская вода светится не от движения и трения частиц оной, но что действительною виною того суть органические существа. Они брали чашку, положа в нее несколько деревянных опилок, покрывали ее белым, тонким, вдвое сложенным платком, на который тотчас лили почерпнутую из моря воду, причем оказалось, что на белом платке оставались многие точки, которые при трясении платка светились, процеженная же вода не оказывала ни малейшего света, хотя, по причине трения ее при проходе сквозь опилки, и долженствовала бы вознаградиться потеря отделенных от нее, так сказать, атомов и дать ей тот же сильный свет.
