Не удовлетворившись первым успехом, Макаров подробнейшим образом не только разработал теорию обмена вод между двумя морями, то есть дал исчерпывающее объяснение сложному явлению, но и выяснил, как и в каких приблизительно размерах происходит обмен вод между этими морями, исследовал удельный вес и температуру воды в разных слоях верхнего и нижнего течения и, наконец, определил с большой точностью границу между течениями и наклон этой границы вдоль пролива.
Макаров провел это исследование по собственной инициативе, не имея даже опытных помощников. Необходимых приборов у него также не было, и часть приборов он приобрел на свои деньги, а часть изготовил сам в мастерской на пароходе. Для определения скорости течения на глубине он изобрел простой, но достаточно точный прибор, названный им флкжто-метром. Все приборы тщательно исследовались и проверялись.
Самым серьезным препятствием в работе Макарова было то, что по турецким портовым правилам, стоянка судов на фарватере не разрешалась. Макарову же как раз на фарватере и необходимо было производить наблюдения. Чтобы не вызывать подозрения турок, проявлявших особую бдительность в отношении русских кораблей, Макаров производил промеры и наблюдения на разных глубинах или в сумерки или пользу, ясь прогулками и поездками русского посланника по рейду. Такая работа урывками представляла много неудобств, и Макаров старался использовать малейшую возможность, чтобы работать на самом фарватере. Однажды английский пароход, придя на рейд и не найдя свободной бочки, около которой становятся корабли, отдал якорь у той самой бочки, у которой стоял русский стационер "Тамань". Как командир военного корабля, Макаров мог, конечно, не допустить этого. Но он решил схитрить. Приказав немедленно развести пары, он отошел от англичанина и стал на самой середине фарватера. Турки всполошились, но Макаров заявил, что нет таких правил, чтобы у одной бочки становились два корабля, и поэтому он вынужден был сойти с места. Пока шли переговоры и для "Тамани" подыскивали другой Мертвый якорь, прошло пять дней. За это время Макаров произвел, стоя на фарватере, много серийных наблюдений над течениями, температурой и соленостью воды на разных глубинах.
Результатом босфорских исследований Макарова явилась его работа "Об обмене вод Черного и Средиземного морей". Напечатанное в "Записках Академии наук", это исследование было в 1885 году удостоено премии, присуждавшейся Академией наук».68
