В при­ро­де мы по­сто­ян­но на­блю­да­ем яв­ле­ние, свя­зан­ное с из­ме­не­ни­ем спек­траль­но­го со­ста­ва сол­неч­но­го света. Свет, до­хо­дя­щий до нас от участ­ков не­бес­но­го свода в без­об­лач­ную по­го­ду, ха­рак­те­ри­зу­ет­ся до­воль­но на­сы­щен­ным го­лу­бым или даже синим от­тен­ком. Не­со­мнен­но, что свет неба есть сол­неч­ный свет, рас­се­и­ва­е­мый в толще воз­душ­ной ат­мо­сфе­ры и по­это­му до­хо­дя­щий до на­блю­да­те­ля со всех сто­рон, даже по на­прав­ле­ни­ям, далёким от на­прав­ле­ния на Солн­це (см. рис.).

Тео­ре­ти­че­ское ис­сле­до­ва­ние и опыты по­ка­за­ли, что такое рас­се­я­ние про­ис­хо­дит бла­го­да­ря мо­ле­ку­ляр­но­му стро­е­нию воз­ду­ха; даже впол­не сво­бод­ный от пыли воз­дух рас­се­и­ва­ет сол­неч­ный свет. Спектр рас­се­ян­но­го воз­ду­хом света за­мет­но от­ли­ча­ет­ся от спек­тра пря­мо­го сол­неч­но­го света: в сол­неч­ном свете мак­си­мум энер­гии при­хо­дит­ся на жёлто-зелёную часть спек­тра, а в свете неба мак­си­мум пе­ре­дви­нут к го­лу­бой части.

При­чи­на лежит в том, что ко­рот­кие све­то­вые волны рас­се­и­ва­ют­ся зна­чи­тель­но силь­нее длин­ных.

По расчётам ан­глий­ско­го фи­зи­ка Дж. Стрет­та (лорда Рэлея, 1842−1919), под­твер­ждённым из­ме­ре­ни­я­ми, ин­тен­сив­ность рас­се­ян­но­го света об­рат­но про­пор­ци­о­наль­на четвёртой сте­пе­ни длины волны, если рас­се­и­ва­ю­щие ча­сти­цы малы по срав­не­нию с дли­ной волны света. По­это­му белый свет Солн­ца при рас­се­я­нии пре­вра­ща­ет­ся в го­лу­бой цвет неба. Так об­сто­ит дело при рас­се­я­нии в чи­стом воз­ду­хе (в горах, над оке­а­ном).

Закон рас­се­я­ния Рэлея вы­пол­ня­ет­ся и в том слу­чае, когда в воз­ду­хе име­ют­ся очень мел­кие (зна­чи­тель­но мень­шие длины волны) ча­стич­ки пыли или ка­пель­ки влаги (туман). Рас­се­я­ние, вы­зы­ва­е­мое ими, также идёт по за­ко­ну, близ­ко­му к за­ко­ну Рэлея, т. е. по пре­иму­ще­ству рас­се­и­ва­ют­ся ко­рот­кие волны.

На­ли­чие же в воз­ду­хе срав­ни­тель­но круп­ных по срав­не­нию с дли­ной све­то­вой волны ча­сти­чек пыли (в го­ро­дах) до­бав­ля­ет к рас­се­ян­но­му го­лу­бо­му свету свет всех длин волн, отражённый ча­стич­ка­ми пыли, т. е. почти не­из­менённый свет Солн­ца. Бла­го­да­ря этой при­ме­си цвет неба ста­но­вит­ся в этих усло­ви­ях более бе­ле­со­ва­тым.

Пре­иму­ще­ствен­ное рас­се­я­ние ко­рот­ких волн при­во­дит к тому, что до­хо­дя­щий до по­верх­но­сти Земли пря­мой свет Солн­ца в пол­день ока­зы­ва­ет­ся более жёлтым, чем при на­блю­де­нии с боль­шой вы­со­ты. На пути через толщу воз­ду­ха свет Солн­ца ча­стич­но рас­се­и­ва­ет­ся в сто­ро­ны, причём силь­нее рас­се­и­ва­ют­ся ко­рот­кие волны, так что до­стиг­ший Земли свет ста­но­вит­ся от­но­си­тель­но бо­га­че из­лу­че­ни­ем длин­но­вол­но­вой части спек­тра. Бла­го­да­ря этому Солн­це и Луна на вос­хо­де (или за­ка­те) имеют крас­но­ва­тый от­те­нок.

Гамма-из­лу­че­ние было от­кры­то в на­ча­ле XX в. при изу­че­нии ра­дио­ак­тив­но­го из­лу­че­ния радия. Гамма-из­лу­че­ние – ши­ро­кий диа­па­зон элек­тро­маг­нит­но­го спек­тра, по­сколь­ку он не огра­ни­чен со сто­ро­ны вы­со­ких энер­гий. Мяг­кое гамма-из­лу­че­ние с энер­ги­ей от 100 кэВ об­ра­зу­ет­ся при энер­ге­ти­че­ских пе­ре­хо­дах внут­ри атом­ных ядер. Более жёсткое, с энер­ги­ей от 10 МэВ,  — при ядер­ных ре­ак­ци­ях. Су­ще­ству­ют кос­ми­че­ские гамма-лучи, ко­то­рые почти пол­но­стью за­дер­жи­ва­ют­ся ат­мо­сфе­рой Земли, по­это­му на­блю­дать их можно толь­ко из кос­мо­са.

Гамма-кван­ты сверх­вы­со­ких энер­гий (от 100 ГэВ) рож­да­ют­ся при столк­но­ве­нии за­ря­жен­ных ча­стиц, разо­гнан­ных мощ­ны­ми элек­тро­маг­нит­ны­ми по­ля­ми кос­ми­че­ских объ­ек­тов или зем­ных уско­ри­те­лей эле­мен­тар­ных ча­стиц. В ат­мо­сфе­ре они раз­ру­ша­ют ядра ато­мов, по­рож­дая кас­ка­ды ча­стиц, ле­тя­щих с око­ло­све­то­вой ско­ро­стью. При тор­мо­же­нии эти ча­сти­цы ис­пус­ка­ют свет, ко­то­рый на­блю­да­ют с по­мо­щью спе­ци­аль­ных те­ле­ско­пов на Земле.

Где и как об­ра­зу­ют­ся гамма-лучи уль­тра­вы­со­ких энер­гий (от 100 ТэВ¹), пока не впол­не ясно. Зем­ным тех­но­ло­ги­ям такие энер­гии не­до­ступ­ны. Самые энер­гич­ные на­блю­да­е­мые кван­ты (10²⁰–10²¹ эВ), при­хо­дят из кос­мо­са край­не редко  — при­мер­но один квант в 100 лет на квад­рат­ный ки­ло­метр.

Гамма-кван­ты не­га­тив­но воз­дей­ству­ют на ор­га­низм че­ло­ве­ка и яв­ля­ют­ся му­та­ген­ным фак­то­ром. Об­ла­дая вы­со­кой про­ни­ка­ю­щей спо­соб­но­стью, они иони­зу­ют и раз­ру­ша­ют мо­ле­ку­лы, ко­то­рые, в свою оче­редь, на­чи­на­ют иони­зи­ро­вать сле­ду­ю­щую пор­цию мо­ле­кул. Про­ис­хо­дит транс­фор­ма­ция кле­ток и по­яв­ле­ние му­ти­ро­ван­ных кле­ток, ко­то­рые не спо­соб­ны ис­пол­нять воз­ло­жен­ные на них функ­ции.

Не­смот­ря на опас­ность таких лучей, их ис­поль­зу­ют в раз­лич­ных об­ла­стях, со­блю­дая не­об­хо­ди­мые меры за­щи­ты, на­при­мер для сте­ри­ли­за­ции про­дук­тов, об­ра­бот­ки ме­ди­цин­ско­го ин­стру­мен­та­рия и тех­ни­ки, кон­тро­ля над внут­рен­ним со­сто­я­ни­ем ряда из­де­лий, а также для куль­ти­ви­ро­ва­ния рас­те­ний. В по­след­нем слу­чае му­та­ции сель­ско­хо­зяй­ствен­ных куль­тур поз­во­ля­ют ис­поль­зо­вать их для вы­ра­щи­ва­ния на тер­ри­то­рии стран, из­на­чаль­но к этому не при­спо­соб­лен­ных. При­ме­ня­ют­ся гамма-лучи и при ле­че­нии раз­лич­ных он­ко­ло­ги­че­ских за­бо­ле­ва­ний. Метод по­лу­чил на­зва­ние лу­че­вой те­ра­пии.

----------------------

¹ 1 ТэВ = 10¹² эВ; 1 эВ = 1,6·10⁻¹⁹ Дж

Про­чи­тай­те текст и вы­пол­ни­те за­да­ния 16, 17 и 18.

Не­ко­то­рые виды при­род­ных ка­та­строф в зна­чи­тель­ной мере под­да­ют­ся про­гно­зу. Так, по рез­кой ак­ти­ви­за­ции сей­смич­но­сти и по «всплы­ва­нию» оча­гов зем­ле­тря­се­ний к зем­ной по­верх­но­сти можно про­гно­зи­ро­вать на­ча­ло из­вер­же­ния вул­ка­нов. С при­ем­ле­мой до­сто­вер­но­стью про­гно­зи­ру­ют силу и трас­су дви­же­ния ура­га­на. До­воль­но точно удаётся пред­ска­зать время при­хо­да и вы­со­ту волны цу­на­ми на отдалённом участ­ке бе­ре­га. Для зем­ле­тря­се­ний про­гно­за пока по­лу­чить не удаётся.

В ре­зуль­та­те си­сте­ма­ти­за­ции дан­ных по круп­ным зем­ле­тря­се­ни­ям был уста­нов­лен ряд не­ко­то­рых ти­пич­ных яв­ле­ний, ко­то­рые могут слу­жить опе­ра­тив­ны­ми пред­вест­ни­ка­ми зем­ле­тря­се­ний. К ним от­но­сят­ся фор­шо­ки, ано­маль­ные ат­мо­сфер­ные яв­ле­ния, из­ме­не­ния уров­ня грун­то­вых вод и их хи­ми­че­ско­го со­ста­ва, бес­по­кой­ное по­ве­де­ние жи­вот­ных.

Со­здан­ная си­сте­ма на­блю­де­ний фик­си­ру­ет рост ко­ли­че­ства сла­бых зем­ле­тря­се­ний, ко­то­рые пред­ше­ству­ют силь­но­му зем­ле­тря­се­нию. Вы­со­кая фор­шо­ко­вая ак­тив­ность в со­че­та­нии с дру­ги­ми яв­ле­ни­я­ми может слу­жить опе­ра­тив­ным пред­вест­ни­ком. Так, на­при­мер, Ки­тай­ское сей­смо­ло­ги­че­ское бюро на этом ос­но­ва­нии на­ча­ло эва­ку­а­цию мил­ли­о­на че­ло­век за день до силь­но­го зем­ле­тря­се­ния в 1975 году. Хотя по­ло­ви­не круп­ных зем­ле­тря­се­ний пред­ше­ству­ют фор­шо­ки, из об­ще­го ко­ли­че­ства не­боль­ших зем­ле­тря­се­ний фор­шо­ка­ми яв­ля­ют­ся толь­ко 5–10%. Это часто по­рож­да­ет лож­ные пре­ду­пре­жде­ния.

С дав­них времён за­ме­че­но, что мно­гим круп­ным зем­ле­тря­се­ни­ям пред­ше­ству­ют не­обыч­ные для дан­ной мест­но­сти оп­ти­че­ские яв­ле­ния в ат­мо­сфе­ре: спо­ло­хи, по­хо­жие на по­ляр­ные си­я­ния, све­то­вые стол­бы, об­ла­ка стран­ной формы. По­яв­ля­ют­ся они не­по­сред­ствен­но перед толч­ка­ми, но ино­гда могут воз­ни­кать и за не­сколь­ко суток. Со­глас­но со­вре­мен­ным пред­став­ле­ни­ям не­обыч­ные оп­ти­че­ские яв­ле­ния в ат­мо­сфе­ре могут быть свя­за­ны с та­ки­ми про­цес­са­ми в зоне бу­ду­ще­го зем­ле­тря­се­ния, как выход в ат­мо­сфе­ру газов из де­фор­ми­ро­ван­ных гор­ных пород. Вид и ха­рак­тер яв­ле­ний за­ви­сят от ис­хо­дя­щих газов: го­рю­чие метан и се­ро­во­до­род могут да­вать фа­ке­лы пла­ме­ни, радон под дей­стви­ем соб­ствен­ной ра­дио­ак­тив­но­сти флю­о­рес­ци­ру­ет го­лу­бым све­том и вы­зы­ва­ет флю­о­рес­цен­цию дру­гих ат­мо­сфер­ных газов, сер­ни­стые со­еди­не­ния могут вы­зы­вать хе­ми­лю­ми­нес­цен­цию. В ре­зуль­та­те элек­три­за­ции на­пряжённых гор­ных пород могут об­ра­зо­вать­ся элек­три­че­ские раз­ря­ды на по­верх­но­сти Земли и в ат­мо­сфе­ре в рай­о­не бу­ду­ще­го очага.

Мно­гим круп­ным зем­ле­тря­се­ни­ям пред­ше­ство­ва­ло ано­маль­ное из­ме­не­ние уров­ня грун­то­вых вод, как в ко­лод­цах и сква­жи­нах, так и в род­ни­ках. Тем не менее зна­чи­тель­ная часть зем­ле­тря­се­ний не вы­зы­ва­ла пред­ше­ству­ю­щих из­ме­не­ний в во­до­нос­ных го­ри­зон­тах.

До­сто­вер­но за­сви­де­тель­ство­ва­но, что мно­гим силь­ным зем­ле­тря­се­ни­ям пред­ше­ству­ет не­объ­яс­ни­мое бес­по­кой­ство жи­вот­ных на зна­чи­тель­ной тер­ри­то­рии. Наи­бо­лее ве­ро­ят­но, что жи­вот­ные ощу­ща­ют при этом не­при­выч­ные виб­ра­ции или ре­а­ги­ру­ют на ин­фра­зву­ко­вые ко­ле­ба­ния. Но при не­ко­то­рых зем­ле­тря­се­ни­ях мас­со­во­го ано­маль­но­го по­ве­де­ния жи­вот­ных за­ме­че­но не было.

Для ха­рак­те­ри­сти­ки силы зем­ле­тря­се­ний су­ще­ству­ют раз­лич­ные шкалы (см. таб­ли­цу).

(Наука и жизнь. Про­гноз зем­ле­тря­се­ний: кру­ше­ние на­дежд? <https://www.nkj.ru/archive/articles/30653/>)