Следуя в южные широты, шлюпы 15 (27) декабря подошли к о. Южная Георгия, в свое время бегло осмотренного Дж. Куком. С этого момента начались географические открытия, сделанные русскими моряками в ходе детального изучения южных островов и антарктических морей. На Южной Георгии появились мысы Парядина (в честь штурмана «Востока» Якова Парядина), Демидова (в честь мичмана с «Востока» Дмитрия Алексеевича Демидова), Куприянова (в честь мичмана с «Мирного» Ивана Антоновича Куприянова), залив Новосильского (в чесгь мичмана с «Мирного» Павла Михайловича Новосильского), а вблизи Южной Георгии остров Анненкова (в честь лейтенанта с «Мирного» Михаила Дмитриевича Анненкова).
25 декабря в Ючасов в широте южной 56°4′ шлюпы впервые прошли мимо огромной льдины, как писал Беллинсгаузен, «льдяного острова, в окружности около полуторы мили, высотою от поверхности воды 180 фут [54 м]. С северной стороны отлогий льдяной мыс был покрыт пингвинами; они все стояли, размахивая ластами. Плавающая громада льда, которую мы увидели в первый раз, привела нас в величайшее удивление» [26, с 431].
За время ледовых наблюдений экспедиции моряки записывали количество и расположение увиденных айсбергов и ледяных полей, измерялась высота ледяных гор (наибольшая высота оказалась равной почти 400 футам над уровнем моря —120 м) и даже подсчитывались объемы встреченных ледовых полей.
Беллинсгаузен поставил и некоторые опыты для выяснения условий происхождения льдов. 5 февраля 1820 г. по его указанию на одной высоте повесили две жестянки — одну с пресной водой, другую с морской. К следующему утру вода в обеих жестянках замерзла, но «лед от пресной воды был много плотнее, а лед соленой воды, хотя той же толщины, но рухлее и состоял из горизонтальных, плоских и тонких слоев, из которых верхние слои уже присоединились один к другому, а по мере отдаленности к низу были рухлее, так что нижние слои еще не соединились…Таковой опыт, вопреки многим писателям, доказывает, что из соленой воды составляется лед так же, как и из пресной, для сего нужно только несколько градусов более мороза» [27, с 307].
Затем были открыты острова Лескова (в честь лейтенанта с «Востока» Аркадия Сергеевича Лескова), Торсона (в честь лейтенанта с «Востока» Константина Петровича Торсона; после того как Торсон как декабрист был сослан на каторгу, о. Торсона был переименован в Высокий) и Завадовского (в честь капитан-лейтенанта с «Востока» Ивана Ивановича Завадовского). Все эти острова были названы Беллинсгаузеном островами маркиза де Траверсе в честь морского министра правительства России.
25 декабря (6 января) Беллинсгаузен пригласил лейтенанта Лазарева с офицерами и священника прибыть на шлюп «Восток». Там совершилось молебствие по случаю годовщины избавления России от нашествия наполеоновских войск в 1812 г. А затем состоялся праздничный обед для офицеров «Востока» и «Мирного». Для матросов кок приготовил «любимое кушание русских» — щи с кислой капустой и свежею свининою, пироги с рисом и нарубленным мясом. После обеда каждому моряку выдали по полкружки пива, а через несколько часов — по стакану пунша с ромом, лимоном и сахаром. После этого, по словам Беллинсгаузена, «служители были столько веселы, как бы и в России в праздничные дни, невзирая, что находились в отдаленности от своей отчизны, в Южном Ледовитом океане, среди туманов во всегдашней почти пасмурности и снегах» [26, с 433].
При наступавшем штиле, когда шлюпы были без движения, моряки использовали для замеров параметров морской воды. Беллинсгаузен вспоминал по этому поводу. «Мы опустили обыкновенный термометр в воду в цилиндре из железного листа. Сей цилиндр сделан был на шлюпе, имел по обеим сторонам клапаны, которые при опущении на глубину с лотом отворялись и вода пробегала насквозь, при подъеме же клапаны затворялись, вода на глубине в цилиндр вошедшая, в оном оставалась, и температура ее не скоро переменится, ежели цилиндр с надлежащею поспешностью из воды будет вытянут… Хотя вытягивание цилиндра из глубины продолжалось только 4 минуты, но и в сие короткое время термометр несколько успел нагреться, проходя воду, которая постепенно к поверхности моря становится теплее.
При том же нельзя ручаться, чтобы в цилиндр, сделанный на шлюпе, нисколько не попало воды при приближении к поверхности, которая теплее и легче; удельная тягость воды из глубины 220 сажен [370 м], в сем цилиндре поднятой, при взвешивании оказалась 1100,9, а на поверхности моря, на точке замерзания, на том же месте весила 1099,7. Опыт сей доказывает, что вода на глубине моря солонее находящейся на поверхности оного» [26, с. 43.4]. Как видим, начальник экспедиции сознавал несовершенство применяемых приборов, но пытался использовать полученные сведения для пополнения знаний о природе антарктических вод
Далее шлюпы направились к Земле Сандвича, названной так открывшим ее Дж. Куком по имени, первого лорда Адмиралтейства в то время. Но русские моряки сумели внимательно осмотреть ее и установили, что эта земля оказалась группой небольших островов, которые Кук принял за мысы большого острова. Один из этих островов был назван Беллинсгаузеном именем Кука, другие острова назвали по наименованию мысов, данных им Куком. А всю группу островов назвали Южными Сандвичевыми островами. Любопытно, что один из этих островов — Южный Тюле — в 1930 г. английской экспедицией на корабле «Дисковери II» был назван о. Беллинсгаузена.
15 января 1820 г. русские моряки впервые в истории отечественного флота пересекли Южный полярный круг. Продолжая плыть все далее на юг, шлюпы 16 января 1820 г. в точке с координатами 69°25′ ю. ш. и 2°10′ з. д. (по вычислениям Беллинсгаузена) подошли к покрытым «бугристыми» льдами берегам Антарктиды (этот берег сейчас называют Землей кронпринцессы Марты). Так получилось, что русские моряки первые из мореплавателей увидели эти берега, но подойти к ним было невозможно, т. к. льды преграждали путь. 21 января и 5 февраля моряки со шлюпов «Восток» и «Мирный» вновь наблюдали всевозможные признаки близости земли и снова видели ледяной барьер — шлюпы опять подходили почти вплотную к Антарктиде.
Надо сказать, что весь период плавания парусных шлюпов у берегов Антарктиды корабли подвергались опасности получить серьезные повреждения корпусов при столкновении со льдинами. Вахтенным офицерам приходилось при плавании во льдах проявлять постоянную бдительность в попытках уклониться от удара об льдины. Безусловно, важно было, чтобы матросы при этом быстро и уверенно работали на руле и с парусами.
Нередко случались и опасные столкновения корпусов со льдинами. Так например, Беллинсгаузен вспоминал один из таких случаев: «Лейтенант Лазарев… донес мне, что 9-го числа января в половине третьего часа утра, когда проходил в тесноте между полями льдов и мелкими плавающими льдинами, шлюп набежал на довольно большую низменную льдину и ударился так сильно, что все выбежали наверх. Последствием сего удара было, что у форштевня под водою выломило треф около четырех футов длиною и в один фут толщиною. Таковой удар, вероятно, устрашит и самых смелых. Вахтою тогда управлял лейтенант Обернибесов; он находился на баке и оттуда командовал о действовании рулем» [26, с. 445].
