Про­чи­тай­те текст и вы­пол­ни­те за­да­ния 16—18.

Цен­траль­ным объ­ек­том Сол­неч­ной си­сте­мы яв­ля­ет­ся звез­да Солн­це. В Солн­це со­сре­до­то­че­на по­дав­ля­ю­щая часть всей массы си­сте­мы (около 99,866%); оно удер­жи­ва­ет своим тя­го­те­ни­ем пла­не­ты и про­чие тела, при­над­ле­жа­щие к Сол­неч­ной си­сте­ме и вра­ща­ю­щи­е­ся во­круг Солн­ца. В таб­ли­це при­ве­де­ны ос­нов­ные ха­рак­те­ри­сти­ки пла­нет Сол­неч­ной си­сте­мы.

Между ор­би­та­ми Марса и Юпи­те­ра на­хо­дит­ся глав­ный пояс асте­ро­и­дов  — малых пла­нет. Асте­ро­и­дов много; они стал­ки­ва­ют­ся, дро­бят­ся, из­ме­ня­ют ор­би­ты друг друга, так что не­ко­то­рые оскол­ки при своём дви­же­нии пе­ре­се­ка­ют ор­би­ту Земли.

Про­хож­де­ние оскол­ков (ме­теор­ных тел) через зем­ную ат­мо­сфе­ру вы­гля­дит с по­верх­но­сти Земли как «па­да­ю­щие звез­ды». В ред­ких слу­ча­ях про­хож­де­ния более круп­ных оскол­ков можно на­блю­дать ле­тя­щий по небу ог­нен­ный шар. Это яв­ле­ние на­зы­ва­ют бо­ли­дом.

Дви­га­ясь в ат­мо­сфе­ре, твёрдое тело на­гре­ва­ет­ся вслед­ствие тор­мо­же­ния, и во­круг него об­ра­зу­ет­ся об­шир­ная све­тя­ща­я­ся обо­лоч­ка, со­сто­я­щая из го­ря­чих газов. От силь­но­го со­про­тив­ле­ния воз­ду­ха ме­теор­ное тело не­ред­ко рас­ка­лы­ва­ет­ся, и его оскол­ки  — ме­тео­ри­ты с гро­хо­том па­да­ют на Землю.

Про­чи­тай­те текст и вы­пол­ни­те за­да­ния 16—18.

В 1831 г.  — М. Фа­ра­дей об­на­ру­жил, что в за­мкну­том про­во­дя­щем кон­ту­ре при из­ме­не­нии маг­нит­но­го поля воз­ни­ка­ет так на­зы­ва­е­мый ин­дук­ци­он­ный ток. При вся­ком из­ме­не­нии маг­нит­но­го по­то­ка через про­во­дя­щий за­мкну­тый кон­тур в этом кон­ту­ре воз­ни­ка­ет элек­три­че­ский ток. По­яв­ле­ние тока в за­мкну­том кон­ту­ре при из­ме­не­нии маг­нит­но­го поля, про­ни­зы­ва­ю­ще­го кон­тур, сви­де­тель­ству­ет о дей­ствии в кон­ту­ре сто­рон­них сил (или о воз­ник­но­ве­нии ЭДС (элек­тро­дви­жу­щая сила) ин­дук­ции). ЭДС опи­сы­ва­ет свой­ства и ха­рак­те­ри­сти­ку ра­бо­ты сто­рон­них сил, то есть аб­со­лют­но любых сил не­элек­три­че­ской при­ро­ды, дей­ству­ю­щих в цепях по­сто­ян­но­го или пе­ре­мен­но­го тока.

Яв­ле­ние воз­ник­но­ве­ния ЭДС в за­мкну­том про­во­дя­щем кон­ту­ре при из­ме­не­нии маг­нит­но­го поля (по­то­ка), про­ни­зы­ва­ю­ще­го кон­тур, на­зы­ва­ет­ся элек­тро­маг­нит­ной ин­дук­ци­ей ε.

Воз­ни­ка­ю­щий элек­три­че­ский ток за­ви­сит от свойств кон­ту­ра (со­про­тив­ле­ние): I_i = ε/R, также он за­ви­сит от ко­ли­че­ства за­ря­да, про­шед­ше­го через не­ко­то­рую по­верх­ность за время и от этого про­ме­жут­ка вре­ме­ни: I= Δq/Δt.

Элек­тро­маг­нит­ная ин­дук­ция ε не за­ви­сит от свойств кон­ту­ра: ε = |ΔФ/Δt|. ЭДС ин­дук­ции в за­мкну­том кон­ту­ре прямо про­пор­ци­о­наль­на ско­ро­сти из­ме­не­ния маг­нит­но­го по­то­ка через пло­щадь, огра­ни­чен­ную этим кон­ту­ром.

При про­ве­де­нии опы­тов по изу­че­нию элек­тро­маг­нит­ной ин­дук­ции из­ме­ря­ют из­ме­не­ние маг­нит­но­го по­то­ка ΔФ, про­ни­зы­ва­ю­ще­го за­мкну­тый про­во­лоч­ный кон­тур, и заряд Δq, про­тек­ший в ре­зуль­та­те этого по кон­ту­ру. В таб­ли­це по­лу­чен­ные дан­ные в этом экс­пе­ри­мен­те.

Вб	0,01	0,02	0,03	0,04
мКл	5	10	15	20

Про­чи­тай­те текст и вы­пол­ни­те за­да­ния 16—18.

Цен­траль­ным объ­ек­том Сол­неч­ной си­сте­мы яв­ля­ет­ся звез­да Солн­це. В Солн­це со­сре­до­то­че­на по­дав­ля­ю­щая часть всей массы си­сте­мы (около 99,866%); оно удер­жи­ва­ет своим тя­го­те­ни­ем пла­не­ты и про­чие тела, при­над­ле­жа­щие к Сол­неч­ной си­сте­ме и вра­ща­ю­щи­е­ся во­круг Солн­ца. В таб­ли­це при­ве­де­ны ос­нов­ные ха­рак­те­ри­сти­ки пла­нет Сол­неч­ной си­сте­мы.

Между ор­би­та­ми Марса и Юпи­те­ра на­хо­дит­ся глав­ный пояс асте­ро­и­дов  — малых пла­нет. Асте­ро­и­дов много; они стал­ки­ва­ют­ся, дро­бят­ся, из­ме­ня­ют ор­би­ты друг друга, так что не­ко­то­рые оскол­ки при своём дви­же­нии пе­ре­се­ка­ют ор­би­ту Земли.

Про­хож­де­ние оскол­ков (ме­теор­ных тел) через зем­ную ат­мо­сфе­ру вы­гля­дит с по­верх­но­сти Земли как «па­да­ю­щие звез­ды». В ред­ких слу­ча­ях про­хож­де­ния более круп­ных оскол­ков можно на­блю­дать ле­тя­щий по небу ог­нен­ный шар. Это яв­ле­ние на­зы­ва­ют бо­ли­дом.

Дви­га­ясь в ат­мо­сфе­ре, твёрдое тело на­гре­ва­ет­ся вслед­ствие тор­мо­же­ния, и во­круг него об­ра­зу­ет­ся об­шир­ная све­тя­ща­я­ся обо­лоч­ка, со­сто­я­щая из го­ря­чих газов. От силь­но­го со­про­тив­ле­ния воз­ду­ха ме­теор­ное тело не­ред­ко рас­ка­лы­ва­ет­ся, и его оскол­ки  — ме­тео­ри­ты с гро­хо­том па­да­ют на Землю.

Про­чи­тай­те текст и вы­пол­ни­те за­да­ния 16—18.

Маша и Денис ин­те­ре­су­ют­ся, какое сред­ство за­щи­ты от солн­ца лучше всего за­щи­тит их кожу. Сред­ства за­щи­ты от солн­ца ха­рак­те­ри­зу­ют­ся по­ка­за­те­лем SPF-фак­то­ра  — фак­то­ра за­щи­ты от солн­ца, ко­то­рый по­ка­зы­ва­ет, на­сколь­ко хо­ро­шо то или иное сред­ство по­гло­ща­ет уль­тра­фи­о­ле­то­вое из­лу­че­ние, ко­то­рое яв­ля­ет­ся со­став­ля­ю­щей сол­неч­но­го света. Сред­ство за­щи­ты от солн­ца с вы­со­ким по­ка­за­те­лем SPF за­щи­ща­ет кожу доль­ше, чем сред­ства с низ­ким по­ка­за­те­лем SPF.

Маша стала ис­кать спо­соб, как срав­нить раз­ные сред­ства за­щи­ты от солн­ца. Они с Де­ни­сом ре­ши­ли ис­поль­зо­вать для этого:

— две пла­сти­ны про­зрач­но­го пла­сти­ка, ко­то­рый не по­гло­ща­ет сол­неч­ный свет;

— один лист све­то­чув­стви­тель­ной бу­ма­ги;

— ми­не­раль­ное масло (M) и крем, со­дер­жа­щий оксид цинка (ZnO);

— че­ты­ре раз­ных сред­ства за­щи­ты от солн­ца, ко­то­рые они обо­зна­чи­ли как С1, С2, С3 и С4.

Маша и Денис взяли ми­не­раль­ное масло, по­то­му что через него почти пол­но­стью про­хо­дит сол­неч­ный свет, и оксид цинка, по­то­му что он почти пол­но­стью пре­пят­ству­ет про­хож­де­нию сол­неч­но­го света. Денис кап­нул внутрь кру­жоч­ков, обо­зна­чен­ных на одной пла­сти­не из пла­сти­ка, по одной капле каж­до­го ве­ще­ства. Затем он по­ло­жил вто­рую пла­сти­ну из пла­сти­ка по­верх пер­вой и при­жал их, по­ме­стив свер­ху боль­шую книгу.

После этого Маша по­ло­жи­ла пла­сти­ны из пла­сти­ка на лист све­то­чув­стви­тель­ной бу­ма­ги. В за­ви­си­мо­сти от того, как долго све­то­чув­стви­тель­ная бу­ма­га на­хо­дит­ся на солн­це, она ме­ня­ет свой цвет с тёмно-се­ро­го на свет­ло-серый. После всех при­го­тов­ле­ний Денис вы­ста­вил пла­сти­ны на солн­це.

Про­чи­тай­те текст и вы­пол­ни­те за­да­ния 16—18.

Живым ор­га­низ­мам не­об­хо­ди­ма энер­гия для жизни. Энер­гия, под­дер­жи­ва­ю­щая жизнь на Земле, при­хо­дит от Солн­ца, ко­то­рое из­лу­ча­ет энер­гию в кос­мос. Кро­шеч­ная часть этой энер­гии до­сти­га­ет Земли.

Ат­мо­сфе­ра Земли дей­ству­ет как за­щит­ное оде­я­ло, по­кры­ва­ю­щее по­верх­ность пла­не­ты, и за­щи­ща­ет её от пе­ре­па­дов тем­пе­ра­ту­ры, ко­то­рые су­ще­ство­ва­ли бы в без­воз­душ­ном про­стран­стве.

Боль­шая часть из­лу­ча­е­мой Солн­цем энер­гии про­хо­дит через зем­ную ат­мо­сфе­ру. Земля по­гло­ща­ет не­ко­то­рую часть этой энер­гии, а дру­гая часть от­ра­жа­ет­ся об­рат­но от зем­ной по­верх­но­сти. Часть этой отражённой энер­гии по­гло­ща­ет­ся ат­мо­сфе­рой.

В ре­зуль­та­те этого сред­няя тем­пе­ра­ту­ра над зем­ной по­верх­но­стью выше, чем она могла бы быть, если бы ат­мо­сфе­ры не су­ще­ство­ва­ло. Ат­мо­сфе­ра Земли дей­ству­ет как пар­ник, от­сю­да и про­изошёл тер­мин «пар­ни­ко­вый эф­фект».

Счи­та­ют, что пар­ни­ко­вый эф­фект в те­че­ние два­дца­то­го века стал более за­мет­ным.

То, что сред­няя тем­пе­ра­ту­ра ат­мо­сфе­ры Земли уве­ли­чи­лась, яв­ля­ет­ся фак­том. В га­зе­тах и дру­гой пе­ри­о­ди­че­ской пе­ча­ти ос­нов­ной при­чи­ной по­вы­ше­ния тем­пе­ра­ту­ры в два­дца­том веке часто на­зы­ва­ют уве­ли­че­ние вы­бро­са уг­ле­кис­ло­го газа в ат­мо­сфе­ру.

Школь­ник по имени Ан­дрей за­ин­те­ре­со­вал­ся воз­мож­ной свя­зью между сред­ней тем­пе­ра­ту­рой ат­мо­сфе­ры Земли и вы­бро­са­ми уг­ле­кис­ло­го газа в ат­мо­сфе­ру Земли.

В биб­лио­те­ке он нашёл сле­ду­ю­щие два гра­фи­ка.

На ос­но­ве этих двух гра­фи­ков Ан­дрей сде­лал вывод, что по­вы­ше­ние сред­ней тем­пе­ра­ту­ры ат­мо­сфе­ры Земли дей­стви­тель­но про­ис­хо­дит за счёт уве­ли­че­ния вы­бро­сов уг­ле­кис­ло­го газа.

Про­чи­тай­те текст и вы­пол­ни­те за­да­ния 16—18.

Наи­бо­лее со­вре­мен­ные марки ав­то­мо­би­лей осна­ще­ны ка­та­ли­ти­че­ски­ми кон­вер­те­ра­ми, ко­то­рые де­ла­ют вы­хлоп­ные газы менее вред­ны­ми для людей и окру­жа­ю­щей среды. Около 90 % вред­ных вы­хлоп­ных газов пре­об­ра­зу­ет­ся в менее вред­ные. Ниже при­ве­де­ны не­ко­то­рые газы, ко­то­рые по­сту­па­ют в кон­вер­тер и вы­хо­дят из него.

Про­чи­тай­те текст и вы­пол­ни­те за­да­ния 16—18.

Про­из­вод­ство энер­гии за счёт ветра рас­смат­ри­ва­ет­ся как аль­тер­на­ти­ва, ко­то­рой можно за­ме­нить ге­не­ра­то­ры элек­тро­энер­гии, ра­бо­та­ю­щие за счёт сжи­га­ния нефти и угля. Со­ору­же­ния на ри­сун­ке  — это вет­ря­ные мель­ни­цы с ло­па­стя­ми, ко­то­рые вра­ща­ют­ся за счёт ветра. Бла­го­да­ря этим вра­ще­ни­ям ге­не­ра­то­ры про­из­во­дят элек­три­че­ский ток.

Про­чи­тай­те текст и вы­пол­ни­те за­да­ния 16—18.

Во мно­гих стра­нах изоб­ра­же­ния плода (раз­ви­ва­ю­ще­го­ся ребёнка) можно по­лу­чить с по­мо­щью уль­тра­зву­ка (эхо­гра­фии). Уль­тра­звук счи­та­ет­ся без­опас­ным как для ма­те­ри, так и для плода.

Врач дер­жит дат­чик и водит им по жи­во­ту ма­те­ри. Уль­тра­зву­ко­вые волны про­хо­дят в брюш­ную по­лость. Внут­ри брюш­ной по­ло­сти волны от­ра­жа­ют­ся от по­верх­но­сти плода. Отражённые волны опять по­па­да­ют на дат­чик и пе­ре­да­ют­ся в ап­па­рат, ко­то­рый создаёт изоб­ра­же­ние плода.

Про­чи­тай­те текст и вы­пол­ни­те за­да­ния 16—18.

Хи­рур­ги­че­ские опе­ра­ции, ко­то­рые осу­ществ­ля­ют­ся в спе­ци­аль­но обо­ру­до­ван­ных опе­ра­ци­он­ных по­ме­ще­ни­ях, не­об­хо­ди­мы для ле­че­ния мно­гих за­бо­ле­ва­ний.

Пе­ре­сад­ка ор­га­нов осу­ществ­ля­ет­ся путём про­ве­де­ния хи­рур­ги­че­ской опе­ра­ции и ста­но­вит­ся всё более и более рас­про­странённым яв­ле­ни­ем. На диа­грам­ме пред­став­ле­но число ор­га­нов, пе­ре­са­жен­ных в одной из боль­ниц в те­че­ние 2013 года.

Про­чи­тай­те текст и вы­пол­ни­те за­да­ния 16—18.

Вяз­кость (внут­рен­нее тре­ние)  — одно из яв­ле­ний пе­ре­но­са, свой­ство те­ку­чих тел (жид­ко­стей и газов) ока­зы­вать со­про­тив­ле­ние пе­ре­ме­ще­нию одной их части от­но­си­тель­но дру­гой. В ре­зуль­та­те ра­бо­та, за­тра­чи­ва­е­мая на это пе­ре­ме­ще­ние, рас­се­и­ва­ет­ся в виде тепла.

Ме­ха­низм внут­рен­не­го тре­ния в жид­ко­стях и газах за­клю­ча­ет­ся в том, что ха­о­ти­че­ски дви­жу­щи­е­ся мо­ле­ку­лы пе­ре­но­сят им­пульс из од­но­го слоя в дру­гой, что при­во­дит к вы­рав­ни­ва­нию ско­ро­стей  — это опи­сы­ва­ет­ся вве­де­ни­ем силы тре­ния. Вяз­кость твёрдых тел об­ла­да­ет рядом спе­ци­фи­че­ских осо­бен­но­стей и рас­смат­ри­ва­ет­ся обыч­но от­дель­но.

Раз­ли­ча­ют ди­на­ми­че­скую вяз­кость (еди­ни­ца из­ме­ре­ния в Меж­ду­на­род­ной си­сте­ме еди­ниц (СИ)  — Па · с, в си­сте­ме СГС  — пуаз; 1 Па · с = 10 пуаз) и ки­не­ма­ти­че­скую вяз­кость (еди­ни­ца из­ме­ре­ния в СИ  — м²/с, в СГС  — стокс, вне­си­стем­ная еди­ни­ца  — гра­дус Эн­гле­ра). Ки­не­ма­ти­че­ская вяз­кость может быть по­лу­че­на как от­но­ше­ние ди­на­ми­че­ской вяз­ко­сти к плот­но­сти ве­ще­ства и своим про­ис­хож­де­ни­ем обя­за­на клас­си­че­ским ме­то­дам из­ме­ре­ния вяз­ко­сти, таким как из­ме­ре­ние вре­ме­ни вы­те­ка­ния за­дан­но­го объёма через ка­либ­ро­ван­ное от­вер­стие под дей­стви­ем силы тя­же­сти. При­бор для из­ме­ре­ния вяз­ко­сти на­зы­ва­ет­ся вис­ко­зи­мет­ром.

Фор­му­ла для опре­де­ле­ния ки­не­ма­ти­че­ской вяз­ко­сти при за­дан­ной ди­на­ми­че­ской вяз­ко­сти вы­гля­дит так:

 

Вяз­кость и плот­ность жид­ко­стей при

№ пп.	На­зва­ние жид­ко­сти	Ди­на­ми­че­ская вяз­кость сП	Плот­ность кг/м3	Ки­не­ма­ти­че­ская вяз­кость v, сСт
1	Ани­лин	4,43	1022	4,33
2	Аце­тон	0,33	789,9	0,42
3	Бен­зил	0,53	700-750	0,76-0,71
4	Бен­зол	0,65	877	0,74
5	Вода тяжёлая	1,34	1105	1,22
6	Гли­це­рин без­вод­ный	1480	1261	1170 (11,7 Ст)
7	Ке­ро­син	2,17	800	2,7
8	Кис­ло­та азот­ная	0,91	1527	0,60
9	Кис­ло­та му­ра­вьи­ная	1,78	1220	1,46
10	Кис­ло­та сер­ная	25,4	1840	13,8
11	Масло ка­ст­ро­вое	987	960	1030
12	Масло олив­ко­вое	84	910	92,31
13	Масло транс­фор­ма­тор­ное	31,6	866	36,49
14	Нефть лёгкая	17,8	712	25
15	Нефть тяжёлая	128	914	140
16	Ртуть	1,55	13579	0,114
17	Ски­пи­дар нефти	1,49	855	1,74
18	Спирт ме­ти­ло­вый (ме­та­нол)	0,58	791,7	0,73
19	Спирт эти­ло­вый (эта­нол)	1,20	789,3	1,52
20	Тет­ра­хлор­ме­тан	0,97	1597	0,61
21	То­лу­ол	0,59	867	0,68
22	Хло­ро­форм	0,58	1483	0,39

Для пе­ре­кач­ки жид­ко­стей ис­поль­зу­ют на­со­сы, в за­ви­си­мо­сти от вяз­ко­сти жид­ко­сти ис­поль­зу­ют раз­ные виды на­со­сов.

Ло­паст­ные (а среди них  — цен­тро­беж­ные)  — ос­нов­ной тип на­со­сов как с точки зре­ния про­из­во­ди­тель­но­сти и уни­вер­саль­но­сти, так и их рас­про­стра­нен­но­сти (не менее 75% про­мыш­лен­ных на­со­сов). Самые ма­лень­кие можно взять в руку, а самые боль­шие до­сти­га­ют не­сколь­ких мет­ров в диа­мет­ре. Мощ­ность цен­тро­беж­ных на­со­сов может со­став­лять от долей ки­ло­ват­та до мно­гих тысяч ки­ло­ватт.

На ри­сун­ке по­ка­за­на схема ти­пич­но­го цен­тро­беж­но­го на­со­са. Жид­кость по­сту­па­ет к цен­траль­ной части ра­бо­че­го ко­ле­са (крыль­чат­ки). Крыль­чат­ка уста­нов­ле­на на валу в кор­пу­се и при­во­дит­ся во вра­ще­ние элек­три­че­ским или дру­гим дви­га­те­лем. Энер­гия вра­ще­ния пе­ре­да­ет­ся крыль­чат­кой жид­ко­сти; жид­кость пе­ре­ме­ща­ет­ся на пе­ри­фе­рию крыль­чат­ки, со­би­ра­ет­ся в коль­це­вом кол­лек­то­ре (улит­ке) и уда­ля­ет­ся через вы­ход­ной па­тру­бок. Па­тру­бок имеет рас­ши­ря­ю­щу­ю­ся форму; ско­рость по­то­ка в нем па­да­ет, и часть ки­не­ти­че­ской энер­гии жид­ко­сти, при­об­ре­тен­ной в ра­бо­чем ко­ле­се на­со­са, пре­об­ра­зу­ет­ся в по­тен­ци­аль­ную энер­гию дав­ле­ния. Уве­ли­че­ние дав­ле­ния на вы­хо­де из на­со­са может быть до­стиг­ну­то уве­ли­че­ни­ем либо ча­сто­ты вра­ще­ния, либо диа­мет­ра крыль­чат­ки. Ло­паст­ной насос ис­поль­зу­ет­ся для пе­ре­кач­ки жид­ко­стей не боль­шой вяз­ко­сти, до 500 сСт.

Про­чи­тай­те текст и вы­пол­ни­те за­да­ния 16—18.

Вяз­кость (внут­рен­нее тре­ние)  — одно из яв­ле­ний пе­ре­но­са, свой­ство те­ку­чих тел (жид­ко­стей и газов) ока­зы­вать со­про­тив­ле­ние пе­ре­ме­ще­нию одной их части от­но­си­тель­но дру­гой. В ре­зуль­та­те ра­бо­та, за­тра­чи­ва­е­мая на это пе­ре­ме­ще­ние, рас­се­и­ва­ет­ся в виде тепла.

Ме­ха­низм внут­рен­не­го тре­ния в жид­ко­стях и газах за­клю­ча­ет­ся в том, что ха­о­ти­че­ски дви­жу­щи­е­ся мо­ле­ку­лы пе­ре­но­сят им­пульс из од­но­го слоя в дру­гой, что при­во­дит к вы­рав­ни­ва­нию ско­ро­стей  — это опи­сы­ва­ет­ся вве­де­ни­ем силы тре­ния. Вяз­кость твёрдых тел об­ла­да­ет рядом спе­ци­фи­че­ских осо­бен­но­стей и рас­смат­ри­ва­ет­ся обыч­но от­дель­но.

Раз­ли­ча­ют ди­на­ми­че­скую вяз­кость (еди­ни­ца из­ме­ре­ния в Меж­ду­на­род­ной си­сте­ме еди­ниц (СИ)  — Па · с, в си­сте­ме СГС  — пуаз; 1 Па · с = 10 пуаз) и ки­не­ма­ти­че­скую вяз­кость (еди­ни­ца из­ме­ре­ния в СИ  — м²/с, в СГС  — стокс, вне­си­стем­ная еди­ни­ца  — гра­дус Эн­гле­ра). Ки­не­ма­ти­че­ская вяз­кость может быть по­лу­че­на как от­но­ше­ние ди­на­ми­че­ской вяз­ко­сти к плот­но­сти ве­ще­ства и своим про­ис­хож­де­ни­ем обя­за­на клас­си­че­ским ме­то­дам из­ме­ре­ния вяз­ко­сти, таким как из­ме­ре­ние вре­ме­ни вы­те­ка­ния за­дан­но­го объёма через ка­либ­ро­ван­ное от­вер­стие под дей­стви­ем силы тя­же­сти. При­бор для из­ме­ре­ния вяз­ко­сти на­зы­ва­ет­ся вис­ко­зи­мет­ром.

Фор­му­ла для опре­де­ле­ния ки­не­ма­ти­че­ской вяз­ко­сти при за­дан­ной ди­на­ми­че­ской вяз­ко­сти вы­гля­дит так:

 

Вяз­кость и плот­ность жид­ко­стей при

№ пп.	На­зва­ние жид­ко­сти	Ди­на­ми­че­ская вяз­кость сП	Плот­ность кг/м3	Ки­не­ма­ти­че­ская вяз­кость v, сСт
1	Ани­лин	4,43	1022	4,33
2	Аце­тон	0,33	789,9	0,42
3	Бен­зил	0,53	700-750	0,76-0,71
4	Бен­зол	0,65	877	0,74
5	Вода тяжёлая	1,34	1105	1,22
6	Гли­це­рин без­вод­ный	1480	1261	1170 (11,7 Ст)
7	Ке­ро­син	2,17	800	2,7
8	Кис­ло­та азот­ная	0,91	1527	0,60
9	Кис­ло­та му­ра­вьи­ная	1,78	1220	1,46
10	Кис­ло­та сер­ная	25,4	1840	13,8
11	Масло ка­ст­ро­вое	987	960	1030
12	Масло олив­ко­вое	84	910	92,31
13	Масло транс­фор­ма­тор­ное	31,6	866	36,49
14	Нефть лёгкая	17,8	712	25
15	Нефть тяжёлая	128	914	140
16	Ртуть	1,55	13579	0,114
17	Ски­пи­дар нефти	1,49	855	1,74
18	Спирт ме­ти­ло­вый (ме­та­нол)	0,58	791,7	0,73
19	Спирт эти­ло­вый (эта­нол)	1,20	789,3	1,52
20	Тет­ра­хлор­ме­тан	0,97	1597	0,61
21	То­лу­ол	0,59	867	0,68
22	Хло­ро­форм	0,58	1483	0,39

Для пе­ре­кач­ки жид­ко­стей ис­поль­зу­ют на­со­сы, в за­ви­си­мо­сти от вяз­ко­сти жид­ко­сти ис­поль­зу­ют раз­ные виды на­со­сов.

Ло­паст­ные (а среди них  — цен­тро­беж­ные)  — ос­нов­ной тип на­со­сов как с точки зре­ния про­из­во­ди­тель­но­сти и уни­вер­саль­но­сти, так и их рас­про­стра­нен­но­сти (не менее 75% про­мыш­лен­ных на­со­сов). Самые ма­лень­кие можно взять в руку, а самые боль­шие до­сти­га­ют не­сколь­ких мет­ров в диа­мет­ре. Мощ­ность цен­тро­беж­ных на­со­сов может со­став­лять от долей ки­ло­ват­та до мно­гих тысяч ки­ло­ватт.

На ри­сун­ке по­ка­за­на схема ти­пич­но­го цен­тро­беж­но­го на­со­са. Жид­кость по­сту­па­ет к цен­траль­ной части ра­бо­че­го ко­ле­са (крыль­чат­ки). Крыль­чат­ка уста­нов­ле­на на валу в кор­пу­се и при­во­дит­ся во вра­ще­ние элек­три­че­ским или дру­гим дви­га­те­лем. Энер­гия вра­ще­ния пе­ре­да­ет­ся крыль­чат­кой жид­ко­сти; жид­кость пе­ре­ме­ща­ет­ся на пе­ри­фе­рию крыль­чат­ки, со­би­ра­ет­ся в коль­це­вом кол­лек­то­ре (улит­ке) и уда­ля­ет­ся через вы­ход­ной па­тру­бок. Па­тру­бок имеет рас­ши­ря­ю­щу­ю­ся форму; ско­рость по­то­ка в нем па­да­ет, и часть ки­не­ти­че­ской энер­гии жид­ко­сти, при­об­ре­тен­ной в ра­бо­чем ко­ле­се на­со­са, пре­об­ра­зу­ет­ся в по­тен­ци­аль­ную энер­гию дав­ле­ния. Уве­ли­че­ние дав­ле­ния на вы­хо­де из на­со­са может быть до­стиг­ну­то уве­ли­че­ни­ем либо ча­сто­ты вра­ще­ния, либо диа­мет­ра крыль­чат­ки. Ло­паст­ной насос ис­поль­зу­ет­ся для пе­ре­кач­ки жид­ко­стей не боль­шой вяз­ко­сти, до 500 сСт.

Про­чи­тай­те текст и вы­пол­ни­те за­да­ния 16—18.

В за­ви­си­мо­сти от ча­сто­ты ко­ле­ба­ний элек­тро­маг­нит­ные волны ока­зы­ва­ют раз­лич­ное дей­ствие на ор­га­низм че­ло­ве­ка и ис­поль­зу­ют­ся для раз­лич­ных тех­ни­че­ских целей. Диа­па­зон этих ча­стот на­зы­ва­ют спек­тром элек­тро­маг­нит­но­го из­лу­че­ния, он огро­мен  — от не­сколь­ких де­сят­ков тысяч до 10²⁰ Гц. Ча­сто­ту можно найти, зная длину волны, по фор­му­ле: ν(ча­сто­та в гер­цах) = с(ско­рость света)/λ (длина волны в мет­рах)

Со­от­вет­ствен­но, длина элек­тро­маг­нит­ной волны может со­став­лять от де­сят­ков ки­ло­мет­ров до ты­сяч­ных долей на­но­мет­ра. Че­ло­век без по­мо­щи при­бо­ров может вос­при­ни­мать лишь очень не­боль­шую часть элек­тро­маг­нит­но­го спек­тра, ко­то­рую на­зы­ва­ют ви­ди­мой ча­стью этого спек­тра или его све­то­вым диа­па­зо­ном. Све­то­чув­стви­тель­ные клет­ки глаза ре­а­ги­ру­ют на по­па­да­ю­щее в глаз из­лу­че­ние, на­хо­дя­ще­е­ся в све­то­вом диа­па­зо­не, и пре­вра­ща­ют его в ощу­ще­ние света.

Причём в за­ви­си­мо­сти от длины волны мы можем вос­при­ни­мать раз­лич­ные цвета. Самые ко­рот­кие волны вы­зы­ва­ют ощу­ще­ния фи­о­ле­то­во­го света, затем, по мере уве­ли­че­ния длины волны, воз­ни­ка­ют ощу­ще­ния го­лу­бо­го, си­не­го, зелёного, жёлтого, оран­же­во­го и крас­но­го цвета. В точ­но­сти с фра­зой для за­по­ми­на­ния ви­ди­мо­го спек­тра: «Каж­дый охот­ник же­ла­ет знать, где сидит фазан».

В дру­гих об­ла­стях спек­тра элек­тро­маг­нит­ное из­лу­че­ние не­ви­ди­мо для че­ло­ве­че­ско­го глаза. Из­лу­че­ние, длина волны ко­то­ро­го не­мно­го боль­ше, чем в ви­ди­мой об­ла­сти, на­зы­ва­ют ин­фра­крас­ным. Мы тоже можем вос­при­ни­мать его, но уже не как свет, а как тепло. Су­ще­ству­ют при­бо­ры, спо­соб­ные ре­а­ги­ро­вать на ин­фра­крас­ное из­лу­че­ние; на фо­то­гра­фи­ях, сде­лан­ных с их по­мо­щью, го­ря­чие пред­ме­ты будут вы­гля­деть тёмными, а хо­лод­ные – свет­лы­ми. Сфо­то­гра­фи­ро­вав ком­на­ту зимой, мы уви­дим чёрные ра­ди­а­то­ры отоп­ле­ния и белые окна. Мы также раз­ли­чим на фоне стен фи­гу­ры людей и жи­вот­ных, так как тем­пе­ра­ту­ра их тел выше, чем тем­пе­ра­ту­ра окру­жа­ю­щих пред­ме­тов. Не­ко­то­рые змеи спо­соб­ны ви­деть в ин­фра­крас­ной об­ла­сти и, бла­го­да­ря этому, на­хо­дить в тем­но­те мышей, на ко­то­рых они охо­тят­ся.

Про­чи­тай­те текст и вы­пол­ни­те за­да­ния 16—18.

В за­ви­си­мо­сти от ча­сто­ты ко­ле­ба­ний элек­тро­маг­нит­ные волны ока­зы­ва­ют раз­лич­ное дей­ствие на ор­га­низм че­ло­ве­ка и ис­поль­зу­ют­ся для раз­лич­ных тех­ни­че­ских целей. Диа­па­зон этих ча­стот на­зы­ва­ют спек­тром элек­тро­маг­нит­но­го из­лу­че­ния, он огро­мен  — от не­сколь­ких де­сят­ков тысяч до 10²⁰ Гц. Ча­сто­ту можно найти, зная длину волны, по фор­му­ле: ν(ча­сто­та в гер­цах) = с(ско­рость света)/λ (длина волны в мет­рах)

Со­от­вет­ствен­но, длина элек­тро­маг­нит­ной волны может со­став­лять от де­сят­ков ки­ло­мет­ров до ты­сяч­ных долей на­но­мет­ра. Че­ло­век без по­мо­щи при­бо­ров может вос­при­ни­мать лишь очень не­боль­шую часть элек­тро­маг­нит­но­го спек­тра, ко­то­рую на­зы­ва­ют ви­ди­мой ча­стью этого спек­тра или его све­то­вым диа­па­зо­ном. Све­то­чув­стви­тель­ные клет­ки глаза ре­а­ги­ру­ют на по­па­да­ю­щее в глаз из­лу­че­ние, на­хо­дя­ще­е­ся в све­то­вом диа­па­зо­не, и пре­вра­ща­ют его в ощу­ще­ние света.

Причём в за­ви­си­мо­сти от длины волны мы можем вос­при­ни­мать раз­лич­ные цвета. Самые ко­рот­кие волны вы­зы­ва­ют ощу­ще­ния фи­о­ле­то­во­го света, затем, по мере уве­ли­че­ния длины волны, воз­ни­ка­ют ощу­ще­ния го­лу­бо­го, си­не­го, зелёного, жёлтого, оран­же­во­го и крас­но­го цвета. В точ­но­сти с фра­зой для за­по­ми­на­ния ви­ди­мо­го спек­тра: «Каж­дый охот­ник же­ла­ет знать, где сидит фазан».

В дру­гих об­ла­стях спек­тра элек­тро­маг­нит­ное из­лу­че­ние не­ви­ди­мо для че­ло­ве­че­ско­го глаза. Из­лу­че­ние, длина волны ко­то­ро­го не­мно­го боль­ше, чем в ви­ди­мой об­ла­сти, на­зы­ва­ют ин­фра­крас­ным. Мы тоже можем вос­при­ни­мать его, но уже не как свет, а как тепло. Су­ще­ству­ют при­бо­ры, спо­соб­ные ре­а­ги­ро­вать на ин­фра­крас­ное из­лу­че­ние; на фо­то­гра­фи­ях, сде­лан­ных с их по­мо­щью, го­ря­чие пред­ме­ты будут вы­гля­деть тёмными, а хо­лод­ные – свет­лы­ми. Сфо­то­гра­фи­ро­вав ком­на­ту зимой, мы уви­дим чёрные ра­ди­а­то­ры отоп­ле­ния и белые окна. Мы также раз­ли­чим на фоне стен фи­гу­ры людей и жи­вот­ных, так как тем­пе­ра­ту­ра их тел выше, чем тем­пе­ра­ту­ра окру­жа­ю­щих пред­ме­тов. Не­ко­то­рые змеи спо­соб­ны ви­деть в ин­фра­крас­ной об­ла­сти и, бла­го­да­ря этому, на­хо­дить в тем­но­те мышей, на ко­то­рых они охо­тят­ся.

Встре­ча­ет­ся не­сколь­ко на­зва­ний эхо­ло­та: сонар, гид­ро­ло­ка­тор. Сонар  — это со­кра­ще­ние от трёх ан­глий­ских слов «звук», «пе­ре­дви­же­ние», «рас­по­ло­же­ние». Эхо­лот со­сто­ит из пе­ре­дат­чи­ка, пре­об­ра­зо­ва­те­ля, приёмника и дис­плея. Пе­ре­дат­чик ис­пус­ка­ет зву­ко­вую волну уль­тра­зву­ко­во­го диа­па­зо­на (на­при­мер, 50 кГц, 192 кГц), ко­то­рая, рас­про­стра­ня­ясь в воде, от­ра­жа­ет­ся от пре­град на своём пути и, воз­вра­ща­ясь об­рат­но, улав­ли­ва­ет­ся приёмни­ком. Далее об­ра­бо­тан­ная ин­фор­ма­ция от отражённых объ­ек­тов по­сту­па­ет на экран. Так как этот про­цесс по­вто­ря­ет­ся много раз в се­кун­ду, то на экра­не по­лу­ча­ет­ся про­филь дна с отоб­ра­же­ни­ем объ­ек­тов на раз­лич­ных глу­би­нах.

Боль­шин­ство со­вре­мен­ных эхо­ло­тов ра­бо­та­ют на ча­сто­те 192 кГц, не­ко­то­рые ис­поль­зу­ют 50 кГц. Есть свои пре­иму­ще­ства у каж­дой ча­сто­ты, но для прес­ной и солёной воды 192 кГц  — луч­ший выбор. Эта ча­сто­та даёт боль­ше по­дроб­но­стей и мень­ше «шу­мо­вых» и не­же­ла­тель­ных от­ра­же­ний. Её ис­поль­зу­ют в не­глу­бо­кой воде и на ско­ро­сти. Опре­де­ле­ние близ­ле­жа­щих под­вод­ных объ­ек­тов также лучше на ча­сто­те 192 кГц. При этом две рыбы отоб­ра­жа­ют­ся как два от­дель­ных эха вме­сто одной «капли» на экра­не. Су­ще­ству­ют не­ко­то­рые усло­вия, при ко­то­рых ча­сто­та 50 кГц лучше. Как пра­ви­ло, эхо­ло­ты, ра­бо­та­ю­щие на ча­сто­те 50 кГц (при тех же самых усло­ви­ях и мощ­но­сти), могут про­ни­кать более глу­бо­ко через воду. Это про­ис­хо­дит из-за есте­ствен­ной спо­соб­но­сти воды по­гло­щать зву­ко­вые волны. Ско­рость по­гло­ще­ния боль­ше для более вы­со­ких ча­стот звука, чем для более низ­ких ча­стот. По­это­му эхо­ло­ты ча­сто­той 50 кГц на­хо­дят ис­поль­зо­ва­ние в более глу­бо­кой солёной воде. Также пре­об­ра­зо­ва­те­ли таких эхо­ло­тов имеют более ши­ро­кие углы об­зо­ра, чем пре­об­ра­зо­ва­те­ли эхо­ло­тов ча­сто­той 192 кГц.

Ко­ме­ты Сол­неч­ной си­сте­мы пред­став­ля­ют собой бес­фор­мен­ные глыбы раз­ме­ром не­сколь­ко ки­ло­мет­ров, со­сто­я­щие из льда впе­ре­меш­ку с пы­ле­вы­ми ча­сти­ца­ми. По­это­му их ино­гда на­зы­ва­ют «гряз­ным снеж­ком». Ко­ме­ты дви­жут­ся по очень вы­тя­ну­тым ор­би­там, на­хо­дясь ос­нов­ное время да­ле­ко от Солн­ца, где оста­ют­ся не­ви­ди­мы­ми. При при­бли­же­нии к Солн­цу лёд под дей­стви­ем сол­неч­но­го тепла на­чи­на­ет таять, ис­па­ря­ет­ся и уле­та­ет в меж­пла­нет­ное про­стран­ство вме­сте с дру­ги­ми га­за­ми. Вслед­ствие этого, чем ближе ко­ме­та при­бли­жа­ет­ся к Солн­цу, тем длин­нее её хвост. Ино­гда у комет на­блю­да­ет­ся раз­де­ле­ние хво­ста на две части: один  — ис­кривлённый, со­сто­я­щий из ча­стиц пыли; дру­гой  — пря­мой, га­зо­вый, вы­тя­ну­тый. Про­тяжённость ко­мет­ных хво­стов может до­сти­гать де­сят­ков и сотен мил­ли­о­нов ки­ло­мет­ров. Пред­по­ла­га­ет­ся, что пыль, те­ря­е­мая ко­ме­та­ми, по­па­дая на огром­ной ско­ро­сти в зем­ную ат­мо­сфе­ру, об­на­ру­жи­ва­ет­ся в виде ме­тео­ров. Не­ко­то­рые ко­ме­ты дви­жут­ся по ор­би­те во­круг Солн­ца, их на­зы­ва­ют пе­ри­о­ди­че­ски­ми. Пе­ри­о­ди­че­ская ко­ме­та те­ря­ет зна­чи­тель­ную часть сво­е­го ма­те­ри­а­ла каж­дый раз, когда про­хо­дит около Солн­ца.

В таб­ли­це при­ве­де­ны рус­ские на­зва­ния пе­ри­о­ди­че­ских комет, год от­кры­тия, пе­ри­од об­ра­ще­ния, сле­ду­ю­щее по­яв­ле­ние.

Зву­ко­вые волны иг­ра­ют важ­ную роль в жизни че­ло­ве­ка и дру­гих живых су­ществ. Не­смот­ря на го­раз­до мень­шую ско­рость звука, чем ско­рость света, боль­шую спо­соб­ность за­ту­ха­ния при рас­про­стра­не­нии, звук имеет ряд пре­иму­ществ по срав­не­нию со све­том. Звук хо­ро­шо рас­про­стра­ня­ет­ся в тем­но­те, в горах, в лесу, в воде, в земле, спо­со­бен пре­одо­ле­вать пре­гра­ды, не­до­ступ­ные свету. Ис­сле­до­ва­ния по­ка­за­ли, что ско­рость рас­про­стра­не­ния звука на боль­ших вы­со­тах (в горах) и на рав­ни­нах оди­на­ко­ва при усло­вии ра­вен­ства тем­пе­ра­ту­ры воз­ду­ха. А вот от тем­пе­ра­ту­ры воз­ду­ха ско­рость за­ви­сит. В таб­ли­це при­ве­де­ны ре­зуль­та­ты из­ме­ре­ния ско­ро­сти рас­про­стра­не­ния звука в за­ви­си­мо­сти от тем­пе­ра­ту­ры воз­ду­ха.

Ис­хо­дя из ин­фор­ма­ции, пред­став­лен­ной в таб­ли­це, можно уви­деть впол­не од­но­знач­ную за­ви­си­мость ско­ро­сти рас­про­стра­не­ния звука от тем­пе­ра­ту­ры окру­жа­ю­ще­го воз­ду­ха.

Слы­ши­мость звука также за­ви­сит от плот­но­сти воз­ду­ха, влаж­но­сти и ветра. Во влаж­ном воз­ду­хе слы­ши­мость звука резко воз­рас­та­ет, в сухом  — умень­ша­ет­ся. Во время вет­ре­ной по­го­ды звук слы­шит­ся не­ров­но. Если хо­ро­шая или пло­хая слы­ши­мость звука не обу­слов­ле­на по­пут­ным или встреч­ным вет­ром, то хо­ро­шая слы­ши­мость отдалённых (сла­бых) зву­ков объ­яс­ня­ет­ся по­вы­шен­ной влаж­но­стью воз­ду­ха и слу­жит при­зна­ком на­ступ­ле­ния не­наст­ной по­го­ды с осад­ка­ми.

Звук может рас­про­стра­нять­ся толь­ко в упру­гой среде: газе, жид­ко­сти, твёрдых телах. В ва­ку­у­ме звук рас­про­стра­нять­ся не может.

Из­вест­но, что во время грозы мы сна­ча­ла видим вспыш­ку мол­нии и лишь через не­ко­то­рое время слы­шим рас­ка­ты грома. Ско­рость звука в воз­ду­хе впер­вые была из­ме­ре­на в 1636 г. фран­цуз­ским учёным М. Мер­сен­ном. При тем­пе­ра­ту­ре 20 °C она равна 343 м/с, т. е. 1235 км/ч.

Ско­рость звука в воде впер­вые была из­ме­ре­на в 1826 г. Ж. Кол­ла­до­ном и Я. Штур­мом. Свои опыты они про­во­ди­ли на Же­нев­ском озере в Швей­ца­рии. На одной лодке под­жи­га­ли порох и од­но­вре­мен­но уда­ря­ли в ко­ло­кол, опу­щен­ный в воду. Звук этого ко­ло­ко­ла с по­мо­щью спе­ци­аль­но­го ру­по­ра, также опу­щен­но­го в воду, улав­ли­вал­ся на дру­гой лодке, ко­то­рая на­хо­ди­лась на рас­сто­я­нии 14 км от пер­вой. По ин­тер­ва­лу вре­ме­ни между вспыш­кой света и при­хо­дом зву­ко­во­го сиг­на­ла опре­де­ли­ли ско­рость звука в воде. При тем­пе­ра­ту­ре 8 °C она ока­за­лась рав­ной при­мер­но 1440 м/с.

Если вы при­ло­жи­те ухо к рель­су, то после удара по дру­го­му концу рель­са вы услы­ши­те два звука: один  — по рель­су, дру­гой  — по воз­ду­ху. Хо­ро­шо про­во­дит звук земля. На­при­мер, в ста­рые вре­ме­на при осаде в кре­пост­ных сте­нах по­ме­ща­ли «слу­ха­чей», ко­то­рые по звуку, пе­ре­да­ва­е­мо­му землёй, могли опре­де­лить, ведёт ли враг под­коп к сте­нам или нет. При­кла­ды­вая ухо к земле, также сле­ди­ли за при­бли­же­ни­ем вра­же­ской кон­ни­цы.

Ат­мо­сфе­ра  — это весь воз­дух, ко­то­рый окру­жа­ет Землю. Воз­дух имеет массу, ко­то­рая в сред­нем равна 5,2 · 10²¹ г. Из­вест­но, что 1 м³ воз­ду­ха у зем­ной по­верх­но­сти имеет массу 1,033 кг. Своим весом воз­дух ока­зы­ва­ет дав­ле­ние на все объ­ек­ты, на­хо­дя­щи­е­ся на зем­ной по­верх­но­сти. Сила, с ко­то­рой воз­дух давит на зем­ную по­верх­ность, на­зы­ва­ет­ся ат­мо­сфер­ным дав­ле­ни­ем.

За нор­маль­ное ат­мо­сфер­ное дав­ле­ние услов­но при­ня­то дав­ле­ние воз­ду­ха на уров­не моря на ши­ро­те 45° и при тем­пе­ра­ту­ре 0 °C. Нор­маль­ное ат­мо­сфер­ное дав­ле­ние со­став­ля­ет 760 мм рт. ст. или 101 325 Па. Если дав­ле­ние воз­ду­ха боль­ше 760 мм рт. ст., то оно счи­та­ет­ся по­вы­шен­ным, мень­ше  — по­ни­жен­ным.

Если под­ни­мать­ся вверх, то воз­дух ста­но­вит­ся всё более раз­ре­жен­ным и ат­мо­сфер­ное дав­ле­ние по­ни­жа­ет­ся. Ат­мо­сфер­ное дав­ле­ние рас­по­ло­жен­ных на раз­ной вы­со­те над уров­нем моря мест­но­стей будет раз­лич­ным. На­при­мер, Москва лежит на вы­со­те 120 м над уров­нем моря, по­это­му сред­нее ат­мо­сфер­ное дав­ле­ние для неё  — 748 мм рт. ст.

Ат­мо­сфер­ное дав­ле­ние в те­че­ние суток два­жды по­вы­ша­ет­ся (утром и ве­че­ром) и два­жды по­ни­жа­ет­ся (после по­лу­дня и после по­лу­но­чи). Эти из­ме­не­ния свя­за­ны с из­ме­не­ни­ем тем­пе­ра­ту­ры воз­ду­ха и пе­ре­ме­ще­ни­ем воз­ду­ха. В те­че­ние года на ма­те­ри­ках мак­си­маль­ное дав­ле­ние на­блю­да­ет­ся зимой, когда воз­дух пе­ре­охла­ждён и уплотнён, а ми­ни­маль­ное  — летом. Также ат­мо­сфер­ное дав­ле­ние из­ме­ня­ет­ся в за­ви­си­мо­сти от на­ступ­ле­ния хо­ро­шей или не­наст­ной по­го­ды.

Мы живём в мире зву­ков. Везде  — в окру­жа­ю­щем нас воз­ду­хе, воде, земле  — рас­про­стра­ня­ют­ся звуки. Эти звуки раз­лич­ны по ча­сто­те, гром­ко­сти, темб­ру, ис­точ­ни­ку. Для живых су­ществ зву­ко­вая кар­ти­на мира яв­ля­ет­ся одним из важ­ней­ших ис­точ­ни­ков ин­фор­ма­ции о внеш­нем мире. Або­ри­ге­ны Ав­стра­лии, при­кла­ды­вая ухо к земле, узна­ва­ли о пе­ре­дви­же­ни­ях жи­вот­ных и людей в окру­ге. 

Диа­па­зон ча­стот, вос­при­ни­ма­е­мых че­ло­ве­че­ским ухом, со­став­ля­ет 16-20000 Гц. Это те звуки, ко­то­рые вос­при­ни­ма­ет че­ло­век. Все зву­ко­вые ко­ле­ба­ния с ча­сто­та­ми ниже 16 Гц от­но­сят­ся к об­ла­сти ин­фра­зву­ка. С ча­сто­та­ми выше 20 кГц  — к об­ла­сти уль­тра­зву­ка.

Диа­па­зо­ны зву­ков, ко­то­рые слы­шат живые су­ще­ства на Земле, очень раз­но­об­раз­ны. На­при­мер, му­равьи ни­ко­гда не услы­шат ни нашей речи, ни нашей му­зы­ки, так как они об­ща­ют­ся на уль­тра­зву­ке. Не­ко­то­рые жи­вот­ные (ле­ту­чие мыши, мор­ские мле­ко­пи­та­ю­щие) сами спо­соб­ны не толь­ко слы­шать, но и из­да­вать уль­тра­звук. Не­ко­то­рые рыбы спо­соб­ны слы­шать звуки от 5 до 2000 Герц. Слух у рыб на­стро­ен боль­ше на низ­кие звуки (шо­ро­хи, шаги, шумы) и менее чув­стви­те­лен к вы­со­ким.

Об­ще­ние дель­фи­нов может быть как в нашем при­выч­ном диа­па­зо­не, так и на ча­сто­тах уль­тра­зву­ка. Дель­фи­ны могут из­да­вать раз­ные звуки, сви­сты. Наи­бо­лее вы­ра­зи­тель­ны­ми яв­ля­ют­ся сви­сты, ко­то­рых у дель­фи­нов на­счи­ты­ва­ет­ся 32 вида. Каж­дый из них может обо­зна­чать опре­делённую фразу (сиг­на­лы боли, тре­во­ги, при­вет­ствия, при­зыв­ный клич «ко мне» и т. д.).

На диа­грам­ме, пред­став­лен­ной ниже, по­ка­за­ны ча­стот­ные диа­па­зо­ны, ко­то­рые до­ступ­ны не­ко­то­рым живым су­ще­ствам.

Ра­ду­га  — это кра­си­вей­шее оп­ти­че­ское при­род­ное яв­ле­ние, ко­то­рое на­блю­да­ет­ся при осве­ще­нии сол­неч­ным све­том мно­же­ства во­дя­ных ка­пе­лек во время дождя или ту­ма­на, или после дождя. Ра­ду­гу можно на­блю­дать толь­ко когда солн­це вы­гля­ну­ло из-за туч и в сто­ро­не, про­ти­во­по­лож­ной солн­цу. Если встать лицом к солн­цу, то ра­ду­ги не уви­деть. Цен­тром ра­ду­ги яв­ля­ет­ся точка, диа­мет­раль­но про­ти­во­по­лож­ная Солн­цу. Чаще всего мы видим толь­ко одну часть ра­ду­ги, по­ло­ви­ну дуги над ли­ни­ей го­ри­зон­та. Ра­ду­гу можно на­блю­дать и в ре­зуль­та­те пре­лом­ле­ния сол­неч­ных лучей в кап­лях воды после дождя, и в отражённых лучах от вод­ной по­верх­но­сти мор­ских за­ли­вов, озёр, во­до­па­дов или боль­ших рек. Цвета ра­ду­ги рас­по­ло­же­ны все­гда в одном и том же по­ряд­ке. Самая яркая внеш­няя часть ра­ду­ги  — крас­ная по­ло­са. Каж­дый сле­ду­ю­щий цвет блед­нее преды­ду­ще­го. Сол­неч­ный луч осве­ща­ет каплю дождя. Про­ни­кая внутрь капли, луч слег­ка пре­лом­ля­ет­ся. Как из­вест­но, лучи раз­лич­но­го цвета пре­лом­ля­ют­ся по- раз­но­му, то есть внут­ри капли луч бе­ло­го цвета рас­па­да­ет­ся на со­став­ля­ю­щие его цвета. Это яв­ле­ние дис­пер­сии. Прой­дя каплю, свет от­ра­жа­ет­ся от её стен­ки, как от зер­ка­ла. Отражённые цвет­ные лучи идут в об­рат­ном на­прав­ле­нии, ещё силь­нее пре­лом­ля­ясь. Весь ра­дуж­ный спектр по­ки­да­ет каплю с той же сто­ро­ны, с ко­то­рой в неё про­ник сол­неч­ный луч. Че­ло­век видит огром­ную цвет­ную ра­ду­гу, рас­ки­нув­шу­ю­ся по всему небу,  — свет, пре­ломлённый и отражённый мил­ли­ар­да­ми дож­де­вых ка­пель.

В таб­ли­це пред­став­ле­но услов­ное раз­де­ле­ние всего ви­ди­мо­го спек­тра сол­неч­но­го из­лу­че­ния по цве­там (1 нм = 10^-9 м).

В ниже рас­по­ло­жен­ной таб­ли­це при­ве­де­но со­от­но­ше­ние между дли­на­ми волн элек­тро­маг­нит­но­го из­лу­че­ния ви­ди­мо­го диа­па­зо­на с по­ка­за­те­ля­ми пре­лом­ле­ния воды при нор­маль­ном ат­мо­сфер­ном дав­ле­нии и тем­пе­ра­ту­ре 20 °C.

Рент­ге­нов­ское из­лу­че­ние − это элек­тро­маг­нит­ные волны, энер­гия фо­то­нов ко­то­рых лежит на шкале элек­тро­маг­нит­ных волн между уль­тра­фи­о­ле­то­вым из­лу­че­ни­ем и гамма-из­лу­че­ни­ем.

Рент­ге­нов­ские лучи воз­ни­ка­ют все­гда, когда дви­жу­щи­е­ся с вы­со­кой ско­ро­стью элек­тро­ны тор­мо­зят­ся ма­те­ри­а­лом анода (на­при­мер, в га­зо­раз­ряд­ной труб­ке низ­ко­го дав­ле­ния). Часть энер­гии, не рас­се­и­ва­ю­ща­я­ся в форме тепла, пре­вра­ща­ет­ся в энер­гию элек­тро­маг­нит­ных волн (рент­ге­нов­ские лучи).

Есть два типа рент­ге­нов­ско­го из­лу­че­ния: тор­моз­ное и ха­рак­те­ри­сти­че­ское. Тор­моз­ное рент­ге­нов­ское из­лу­че­ние не яв­ля­ет­ся мо­но­хро­ма­ти­че­ским, оно ха­рак­те­ри­зу­ет­ся раз­но­об­ра­зи­ем длин волн, ко­то­рое может быть пред­став­ле­но сплош­ным (не­пре­рыв­ным) спек­тром.

Ха­рак­те­ри­сти­че­ское рент­ге­нов­ское из­лу­че­ние имеет не сплош­ной, а ли­ней­ча­тый спектр. Этот тип из­лу­че­ния воз­ни­ка­ет, когда быст­рый элек­трон, до­сти­гая анода, вы­би­ва­ет элек­тро­ны из внут­рен­них элек­трон­ных обо­ло­чек ато­мов анода. Пу­стые места в обо­лоч­ках за­ни­ма­ют­ся дру­ги­ми элек­тро­на­ми атома. При этом ис­пус­ка­ет­ся рент­ге­нов­ское из­лу­че­ние с ха­рак­тер­ным для ма­те­ри­а­ла анода спек­тром энер­гий.

Мо­но­хро­ма­ти­че­ское рент­ге­нов­ское из­лу­че­ние, длины волн ко­то­ро­го со­по­ста­ви­мы с раз­ме­ра­ми ато­мов, ши­ро­ко ис­поль­зу­ет­ся для ис­сле­до­ва­ния струк­ту­ры ве­ществ. В ос­но­ве дан­но­го ме­то­да лежит яв­ле­ние ди­фрак­ции рент­ге­нов­ских лучей на трёхмер­ной кри­стал­ли­че­ской решётке. Ди­фрак­ция рент­ге­нов­ских лучей на мо­но­кри­стал­лах была от­кры­та в 1912 г. М. Лауэ. На­пра­вив узкий пучок рент­ге­нов­ских лучей на не­по­движ­ный кри­сталл, он на­блю­дал на помещённой за кри­стал­лом пла­стин­ке ди­фрак­ци­он­ную кар­ти­ну, ко­то­рая со­сто­я­ла из боль­шо­го ко­ли­че­ства рас­по­ло­жен­ных в опре­делённом по­ряд­ке пятен.

Ди­фрак­ци­он­ная кар­ти­на, по­лу­ча­е­мая от по­ли­кри­стал­ли­че­ско­го ма­те­ри­а­ла (на­при­мер, ме­тал­лов), пред­став­ля­ет собой набор чётко обо­зна­чен­ных колец. От аморф­ных ма­те­ри­а­лов (или жид­ко­стей) по­лу­ча­ют ди­фрак­ци­он­ную кар­ти­ну с раз­мы­ты­ми коль­ца­ми.

Рас­смот­рим не­ко­то­рые по­греш­но­сти (абер­ра­ции), ко­то­рые дают оп­ти­че­ские при­бо­ры, ос­но­ван­ные на ис­поль­зо­ва­нии линз: сфе­ри­че­ские и хро­ма­ти­че­ские абер­ра­ции.

На прак­ти­ке часто при­хо­дит­ся при­ме­нять со­би­ра­ю­щие линзы боль­шо­го диа­мет­ра, поз­во­ля­ю­щие со­брать ши­ро­кие све­то­вые по­то­ки. Од­на­ко в этом слу­чае не удаётся по­лу­чить рез­кое изоб­ра­же­ние ис­точ­ни­ка (рис. 1). Как бы мы ни пе­ре­ме­ща­ли экран (Э), на нём по­лу­ча­ет­ся до­воль­но рас­плыв­ча­тое изоб­ра­же­ние. И толь­ко огра­ни­чив пучки, па­да­ю­щие на линзу, с по­мо­щью диа­фраг­мы Д (не­про­зрач­но­го экра­на с от­вер­сти­ем), можно по­лу­чить до­ста­точ­но рез­кое изоб­ра­же­ние ис­точ­ни­ка (рис. 2). По­греш­ность, свя­зан­ная с тем, что линза боль­шо­го диа­мет­ра даёт изоб­ра­же­ние то­чеч­но­го ис­точ­ни­ка S не в виде точки, а в виде рас­плыв­ча­то­го свет­ло­го пятна, на­зы­ва­ет­ся сфе­ри­че­ской абер­ра­ци­ей.

Хро­ма­ти­че­ская абер­ра­ция свя­за­на с тем, что по­ка­за­тель пре­лом­ле­ния све­то­вых лучей в стек­ле за­ви­сит от длины волны: крас­ные лучи пре­лом­ля­ют­ся сла­бее, чем зелёные, зелёные – сла­бее, чем фи­о­ле­то­вые. Из-за этого изоб­ра­же­ние в линзе по­лу­ча­ет­ся окра­шен­ным.

Рас­смот­рим, как можно убрать хро­ма­ти­че­скую абер­ра­цию в оп­ти­че­ских те­ле­ско­пах. Те­ле­скоп со­сто­ит из двух ос­нов­ных ча­стей – объ­ек­ти­ва и оку­ля­ра. В пер­вых те­ле­ско­пах (т. н. ре­фрак­тор­ных) в ка­че­стве объ­ек­ти­ва ис­поль­зо­ва­лась со­би­ра­ю­щая линза. В фо­ку­се объ­ек­ти­ва фор­ми­ру­ет­ся дей­стви­тель­ное изоб­ра­же­ние весь­ма удалённого ис­точ­ни­ка света (на­при­мер, звез­ды). Чтобы раз­гля­деть по­лу­чен­ное с по­мо­щью объ­ек­ти­ва изоб­ра­же­ние, ис­поль­зу­ет­ся оку­ляр. В ка­че­стве оку­ля­ра может ис­поль­зо­вать­ся со­би­ра­ю­щая линза, дей­ству­ю­щая как лупа. На рис. 3 пред­став­лен ход лучей в те­ле­ско­пе И. Кепле­ра (1611 г.).

С по­мо­щью те­ле­ско­па Кепле­ра яркие звёзды на­блю­да­тель уви­дит как сине-зелёные точки (к сине-зелёной части спек­тра че­ло­ве­че­ский глаз наи­бо­лее чув­стви­те­лен ночью), окружённые крас­ной и синей кай­мой.

Чтобы устра­нить ис­ка­же­ния изоб­ра­же­ния, свя­зан­ные с хро­ма­ти­че­ской абер­ра­ци­ей, И. Нью­тон в 1668 году пред­ло­жил новую мо­дель те­ле­ско­па – ре­флек­тор­ный те­ле­скоп, в ко­то­ром вме­сто со­би­ра­ю­щей линзы ис­поль­зо­ва­лось во­гну­тое зер­ка­ло (рис. 4).

Воз­мож­ность за­пи­сы­вать звуки и затем вос­про­из­во­дить их была от­кры­та в 1877 году аме­ри­кан­ским изоб­ре­та­те­лем Т. А. Эди­со­ном. Бла­го­да­ря этому по­яви­лось зву­ко­вое кино, на­ча­лось мас­со­вое про­из­вод­ство грам­мо­фон­ных пла­сти­нок.

На ри­сун­ке 1 дана упро­щен­ная схема ме­ха­ни­че­ско­го зву­ко­за­пи­сы­ва­ю­ще­го устрой­ства. Зву­ко­вые волны от ис­точ­ни­ка звука (певца, ор­кест­ра и т. д.) по­па­да­ли в рупор 1, в ко­то­ром была за­креп­ле­на тон­кая упру­гая пла­стин­ка 2 (мем­бра­на). Под дей­стви­ем зву­ко­вой волны мем­бра­на на­чи­на­ла ко­ле­бать­ся. Ко­ле­ба­ния мем­бра­ны пе­ре­да­ва­лись свя­зан­но­му с ней резцу 3, острие ко­то­ро­го остав­ля­ло при этом на вра­ща­ю­щем­ся диске 4 зву­ко­вую бо­розд­ку. Зву­ко­вая бо­розд­ка за­кру­чи­ва­лась по спи­ра­ли от края диска к его цен­тру.

Диск или валик, на ко­то­ром про­из­во­ди­лась зву­ко­за­пись, из­го­тав­ли­ва­лась из спе­ци­аль­но­го мяг­ко­го вос­ко­во­го ма­те­ри­а­ла. С этого вос­ко­во­го диска галь­ва­но­пла­сти­че­ским спо­со­бом сни­ма­ли мед­ную копию (клише): ис­поль­зо­ва­лось оса­жде­ние на элек­тро­де чи­стой меди при про­хож­де­нии элек­три­че­ско­го тока через рас­твор её солей. Затем с мед­ной копии де­ла­ли от­тис­ки на дис­ках из пласт­мас­сы. Так по­лу­ча­ли грам­мо­фон­ные пла­стин­ки.

При вос­про­из­ве­де­нии звука грам­мо­фон­ную пла­стин­ку ста­вят под иглу, свя­зан­ную с мем­бра­ной грам­мо­фо­на, и при­во­дят пла­стин­ку во вра­ще­ние. Дви­га­ясь по вол­ни­стой бо­розд­ке пла­стин­ки, конец иглы ко­леб­лет­ся, вме­сте с ним ко­леб­лет­ся и мем­бра­на, причём эти ко­ле­ба­ния до­воль­но точно вос­про­из­во­дят за­пи­сан­ный звук.

1898 году дат­ский ин­же­нер Воль­де­мар Па­уль­сен изобрёл ап­па­рат для маг­нит­ной за­пи­си звука на сталь­ной про­во­ло­ке. Маг­нит­ные ленты по­яви­лись зна­чи­тель­но позже, их ис­поль­зо­ва­ние на­ча­лось в 40-х годах XX века. На ри­сун­ке 3 пред­став­лен прин­цип ра­бо­ты за­пи­сы­ва­ю­щей маг­нит­ной го­лов­ки маг­ни­то­фо­на.

В 1979 году вер­ну­лась ме­ха­ни­че­ская за­пись звука, но уже на новом уров­не – при за­пи­си ла­зер­ных дис­ков. Вме­сто иглы фо­но­гра­фа звуки на диске за­пи­сы­ва­ет луч ла­зе­ра. Зву­ко­вая ин­фор­ма­ция за­клю­че­на в мель­чай­ших углуб­ле­ни­ях (рис. 4), вы­гра­ви­ро­ван­ных при за­пи­си ла­зер­ным лучом на ме­тал­ли­зи­ро­ван­ной по­верх­но­сти диска. Этот диск во время вра­ще­ния «чи­та­ет­ся» дру­гим ла­зер­ным лучом, и раз­ли­чия в отражённом ла­зер­ном свете пре­об­ра­зу­ют­ся в элек­три­че­ские сиг­на­лы, ко­то­рые затем пре­об­ра­зу­ют­ся в звук.

Воз­мож­ность за­пи­сы­вать звуки и затем вос­про­из­во­дить их была от­кры­та в 1877 году аме­ри­кан­ским изоб­ре­та­те­лем Т. А. Эди­со­ном. Бла­го­да­ря этому по­яви­лось зву­ко­вое кино, на­ча­лось мас­со­вое про­из­вод­ство грам­мо­фон­ных пла­сти­нок.

На ри­сун­ке 1 дана упро­щен­ная схема ме­ха­ни­че­ско­го зву­ко­за­пи­сы­ва­ю­ще­го устрой­ства. Зву­ко­вые волны от ис­точ­ни­ка звука (певца, ор­кест­ра и т. д.) по­па­да­ли в рупор 1, в ко­то­ром была за­креп­ле­на тон­кая упру­гая пла­стин­ка 2 (мем­бра­на). Под дей­стви­ем зву­ко­вой волны мем­бра­на на­чи­на­ла ко­ле­бать­ся. Ко­ле­ба­ния мем­бра­ны пе­ре­да­ва­лись свя­зан­но­му с ней резцу 3, острие ко­то­ро­го остав­ля­ло при этом на вра­ща­ю­щем­ся диске 4 зву­ко­вую бо­розд­ку. Зву­ко­вая бо­розд­ка за­кру­чи­ва­лась по спи­ра­ли от края диска к его цен­тру.

Диск или валик, на ко­то­ром про­из­во­ди­лась зву­ко­за­пись, из­го­тав­ли­ва­лась из спе­ци­аль­но­го мяг­ко­го вос­ко­во­го ма­те­ри­а­ла. С этого вос­ко­во­го диска галь­ва­но­пла­сти­че­ским спо­со­бом сни­ма­ли мед­ную копию (клише): ис­поль­зо­ва­лось оса­жде­ние на элек­тро­де чи­стой меди при про­хож­де­нии элек­три­че­ско­го тока через рас­твор её солей. Затем с мед­ной копии де­ла­ли от­тис­ки на дис­ках из пласт­мас­сы. Так по­лу­ча­ли грам­мо­фон­ные пла­стин­ки.

При вос­про­из­ве­де­нии звука грам­мо­фон­ную пла­стин­ку ста­вят под иглу, свя­зан­ную с мем­бра­ной грам­мо­фо­на, и при­во­дят пла­стин­ку во вра­ще­ние. Дви­га­ясь по вол­ни­стой бо­розд­ке пла­стин­ки, конец иглы ко­леб­лет­ся, вме­сте с ним ко­леб­лет­ся и мем­бра­на, причём эти ко­ле­ба­ния до­воль­но точно вос­про­из­во­дят за­пи­сан­ный звук.

1898 году дат­ский ин­же­нер Воль­де­мар Па­уль­сен изобрёл ап­па­рат для маг­нит­ной за­пи­си звука на сталь­ной про­во­ло­ке. Маг­нит­ные ленты по­яви­лись зна­чи­тель­но позже, их ис­поль­зо­ва­ние на­ча­лось в 40-х годах XX века. На ри­сун­ке 3 пред­став­лен прин­цип ра­бо­ты за­пи­сы­ва­ю­щей маг­нит­ной го­лов­ки маг­ни­то­фо­на.

В 1979 году вер­ну­лась ме­ха­ни­че­ская за­пись звука, но уже на новом уров­не – при за­пи­си ла­зер­ных дис­ков. Вме­сто иглы фо­но­гра­фа звуки на диске за­пи­сы­ва­ет луч ла­зе­ра. Зву­ко­вая ин­фор­ма­ция за­клю­че­на в мель­чай­ших углуб­ле­ни­ях (рис. 4), вы­гра­ви­ро­ван­ных при за­пи­си ла­зер­ным лучом на ме­тал­ли­зи­ро­ван­ной по­верх­но­сти диска. Этот диск во время вра­ще­ния «чи­та­ет­ся» дру­гим ла­зер­ным лучом, и раз­ли­чия в отражённом ла­зер­ном свете пре­об­ра­зу­ют­ся в элек­три­че­ские сиг­на­лы, ко­то­рые затем пре­об­ра­зу­ют­ся в звук.

С по­верх­но­сти Земли че­ло­век из­дав­на на­блю­да­ет кос­ми­че­ские объ­ек­ты в ви­ди­мой части спек­тра элек­тро­маг­нит­но­го из­лу­че­ния (диа­па­зон ви­ди­мо­го света вклю­ча­ет волны с дли­ной при­мер­но от 380 нм до 760 нм).

При этом боль­шой объём ин­фор­ма­ции о не­бес­ных телах не до­хо­дит до по­верх­но­сти Земли, т. к. боль­шая часть ин­фра­крас­но­го и уль­тра­фи­о­ле­то­во­го диа­па­зо­на, а также рент­ге­нов­ские и гамма-лучи кос­ми­че­ско­го про­ис­хож­де­ния не­до­ступ­ны для на­блю­де­ний с по­верх­но­сти нашей пла­не­ты. Для изу­че­ния кос­ми­че­ских объ­ек­тов в этих лучах не­об­хо­ди­мо вы­ве­сти те­ле­ско­пы за пре­де­лы ат­мо­сфе­ры. Ре­зуль­та­ты, по­лу­чен­ные в кос­ми­че­ских об­сер­ва­то­ри­ях, пе­ре­вер­ну­ли пред­став­ле­ние че­ло­ве­ка о Все­лен­ной. Общее ко­ли­че­ство кос­ми­че­ских об­сер­ва­то­рий пре­вы­ша­ет уже не­сколь­ко де­сят­ков.

Так, с по­мо­щью на­блю­де­ний в ин­фра­крас­ном (ИК) диа­па­зо­не были от­кры­ты ты­ся­чи га­лак­тик с мощ­ным ин­фра­крас­ным из­лу­че­ни­ем, в том числе такие, ко­то­рые из­лу­ча­ют в ИК-диа­па­зо­не боль­ше энер­гии, чем во всех осталь­ных ча­стях спек­тра. Ак­тив­но изу­ча­ют­ся ин­фра­крас­ные ис­точ­ни­ки в га­зо­пы­ле­вых об­ла­ках. Ин­те­рес к га­зо­пы­ле­вым об­ла­кам свя­зан с тем, что, со­глас­но со­вре­мен­ным пред­став­ле­ни­ям, в них рож­да­ют­ся и вспы­хи­ва­ют звёзды.

Уль­тра­фи­о­ле­то­вый спектр раз­де­ля­ют на уль­тра­фи­о­лет-А (УФ-A) с дли­ной волны 315–400 нм, уль­тра­фи­о­лет-В (УФ-B) – 280–315 нм и уль­тра­фи­о­лет-С (УФ-С) – 100–280 нм. Прак­ти­че­ски весь УФ-C и при­бли­зи­тель­но 90% УФ-B по­гло­ща­ют­ся озо­но­вым слоем при про­хож­де­нии лучей через зем­ную ат­мо­сфе­ру. УФ-A не за­дер­жи­ва­ет­ся озо­но­вым слоем.

С по­мо­щью уль­тра­фи­о­ле­то­вых об­сер­ва­то­рий изу­ча­лись самые раз­ные объ­ек­ты: от комет и пла­нет до удалённых га­лак­тик. В УФ-диа­па­зо­не ис­сле­ду­ют­ся звёзды, в том числе, с не­обыч­ным хи­ми­че­ским со­ста­вом.

Гамма-лучи до­но­сят до нас ин­фор­ма­цию о мощ­ных кос­ми­че­ских про­цес­сах, свя­зан­ных с экс­тре­маль­ны­ми фи­зи­че­ски­ми усло­ви­я­ми, в том числе и ядер­ных ре­ак­ци­ях внут­ри звёзд. Де­тек­то­ры рент­ге­нов­ско­го из­лу­че­ния от­но­си­тель­но легки в из­го­тов­ле­нии и имеют не­боль­шую массу. Рент­ге­нов­ские те­ле­ско­пы уста­нав­ли­ва­лись на мно­гих ор­би­таль­ных стан­ци­ях и меж­пла­нет­ных кос­ми­че­ских ко­раб­лях. Ока­за­лось, что рент­ге­нов­ское из­лу­че­ние во Все­лен­ной яв­ле­ние такое же обыч­ное, как и из­лу­че­ние оп­ти­че­ско­го диа­па­зо­на. Боль­шое вни­ма­ние уде­ля­ет­ся изу­че­нию рент­ге­нов­ско­го из­лу­че­ния ней­трон­ных звёзд и чёрных дыр, ак­тив­ных ядер га­лак­тик, го­ря­че­го газа в скоп­ле­нии га­лак­тик.

Любой объ­ект из­лу­ча­ет элек­тро­маг­нит­ные волны в очень ши­ро­ком диа­па­зо­не ча­стот. При этом ин­тен­сив­ность из­лу­че­ния на­пря­мую за­ви­сит от тем­пе­ра­ту­ры объ­ек­та (рис. 1).

Мак­си­мум из­лу­че­ния Солн­ца, по­верх­ность ко­то­ро­го имеет тем­пе­ра­ту­ру около 6000 К, при­хо­дит­ся на диа­па­зон длин волн, ко­то­рые в про­цес­се эво­лю­ции опре­де­ли­ли цве­то­вое зре­ние че­ло­ве­ка.

Среди ор­га­нов чувств глаз за­ни­ма­ет осо­бое место. На долю зре­ния при­хо­дит­ся до 80% ин­фор­ма­ции, вос­при­ни­ма­е­мой ор­га­низ­мом извне. Че­ло­век с по­мо­щью зре­ния вос­при­ни­ма­ет раз­ме­ры пред­ме­тов, их форму, рас­по­ло­же­ние в про­стран­стве, дви­же­ние, а, глав­ное, цвет.

При­ем­ни­ка­ми све­то­во­го из­лу­че­ния че­ло­ве­ка слу­жат кол­боч­ки (фо­то­ре­цеп­то­ры трёх типов) и па­лоч­ки (фо­то­ре­цеп­то­ры од­но­го типа).

Кол­боч­ки, в за­ви­си­мо­сти от их спек­траль­ной чув­стви­тель­но­сти, под­раз­де­ля­ют­ся на три типа и обо­зна­ча­ют­ся гре­че­ски­ми бук­ва­ми ρ, γ и β. Мак­си­му­мы спек­траль­ной чув­стви­тель­но­сти этих типов кол­бо­чек на­хо­дят­ся в трёх раз­ных спек­траль­ных участ­ках: крас­ном, зелёном и синем (рис. 2).

Спек­тры по­гло­ще­ния по­ка­зы­ва­ют ве­ро­ят­ность по­гло­ще­ния фо­то­на для дан­ной длины волны. Спек­тры по­гло­ще­ния пе­ре­кры­ва­ют­ся, а это озна­ча­ет, что зри­тель­ная си­сте­ма в со­сто­я­нии раз­ли­чить ча­сто­ту волны, срав­ни­вая ко­ли­че­ства по­гло­ще­ния энер­гии раз­ных видов кол­бо­чек.

Па­лоч­ки, рас­по­ло­жен­ные по пе­ри­фе­рии сет­чат­ки, иг­ра­ют ос­нов­ную роль в со­зда­нии ахро­ма­ти­че­ских зри­тель­ных об­ра­зов. Па­лоч­ки об­ла­да­ют вы­со­кой чув­стви­тель­но­стью к свету, вос­при­ни­ма­ют волны с малой ам­пли­ту­дой, но не умеют раз­ли­чать их длину, то есть ре­зуль­тат вос­при­я­тия волн раз­ной длины у всех па­ло­чек оди­на­ков.

Зву­ко­вые волны при­ня­то под­раз­де­лять на диа­па­зон слы­ши­мых че­ло­ве­ком волн, а также ин­фра­звук, уль­тра­звук и звук сверх­вы­со­кой ча­сто­ты (или ги­пер­звук) (см. диа­грам­му).

Диа­па­зон из­да­ва­е­мых и слы­ши­мых зву­ков у раз­ных жи­вот­ных может силь­но от­ли­чать­ся от диа­па­зо­на зву­ко­вых волн, вос­при­ни­ма­е­мых че­ло­ве­ком. На­при­мер, дель­фин спо­со­бен со­зда­вать и улав­ли­вать звуки в более ши­ро­ком диа­па­зо­не, чем че­ло­век.

В слу­хо­вом ап­па­ра­те дель­фи­на есть два типа «вход­ных ворот». «Во­ро­та» пер­во­го типа – вы­тя­ну­тая ниж­няя че­люсть. Через эти «во­ро­та» к внут­рен­не­му уху дель­фи­на по­сту­па­ют волны с ча­сто­та­ми 8 · 10⁴–10⁵Гц, на­прав­ле­ние ко­то­рых сов­па­да­ет с на­прав­ле­ни­ем че­лю­сти. Имен­но по этому на­прав­ле­нию и осу­ществ­ля­ет­ся эхо­ло­ка­ция. «Во­ро­та» вто­ро­го типа  — те места по бокам го­ло­вы дель­фи­на, где когда-то у далёких пред­ков дель­фи­нов, жив­ших на суше, были обык­но­вен­ные уши. Ушей, как та­ко­вых, у дель­фи­нов нет; на­руж­ные слу­хо­вые от­вер­стия почти за­рос­ли, од­на­ко звуки они про­пус­ка­ют пре­крас­но. Через эти «вход­ные во­ро­та» к внут­рен­не­му уху дель­фи­на по­сту­па­ют со все­воз­мож­ных сто­рон зву­ко­вые волны от­но­си­тель­но низ­ких ча­стот (10²–10⁴ Гц). Таким об­ра­зом, можно го­во­рить о двух типах слуха дель­фи­нов.

Пер­вый тип  — ост­ро­на­прав­лен­ный эхо­ло­ка­ци­он­ный слух на вы­со­ких ча­сто­тах. Из­вест­но, что для успеш­ной эхо­ло­ка­ции линейные раз­ме­ры объ­ек­та долж­ны быть боль­ше или по крайней мере по­ряд­ка длины волны звука. Чем мень­ше длина волны из­лу­че­ния, тем более мел­ки­ми могут быть объ­ек­ты, ко­то­рые не­об­хо­ди­мо опо­знать при по­мо­щи эхо-сиг­на­лов.

Вто­рой тип слуха  — слух кру­го­во­го об­зо­ра; он пред­на­зна­чен для вос­при­я­тия дель­фи­ном «обыч­ных» зву­ков, за­пол­ня­ю­щих окру­жа­ю­щее про­стран­ство. На ри­сун­ке от­рез­ки, огра­ни­чен­ные кри­вой 1, от­но­сят­ся к эхо­ло­ка­ци­он­но­му слуху, а кри­вой 2  — к слуху кру­го­во­го об­зо­ра. Ри­су­нок хо­ро­шо ил­лю­стри­ру­ет острую на­прав­лен­ность слуха пер­во­го типа и слабо вы­ра­жен­ную на­прав­лен­ность слуха вто­ро­го типа.

Любой объ­ект из­лу­ча­ет элек­тро­маг­нит­ные волны в очень ши­ро­ком диа­па­зо­не ча­стот. При этом ин­тен­сив­ность из­лу­че­ния на­пря­мую за­ви­сит от тем­пе­ра­ту­ры объ­ек­та (рис. 1).

Мак­си­мум из­лу­че­ния Солн­ца, по­верх­ность ко­то­ро­го имеет тем­пе­ра­ту­ру около 6000 К, при­хо­дит­ся на диа­па­зон длин волн, ко­то­рые в про­цес­се эво­лю­ции опре­де­ли­ли цве­то­вое зре­ние че­ло­ве­ка.

Среди ор­га­нов чувств глаз за­ни­ма­ет осо­бое место. На долю зре­ния при­хо­дит­ся до 80% ин­фор­ма­ции, вос­при­ни­ма­е­мой ор­га­низ­мом извне. Че­ло­век с по­мо­щью зре­ния вос­при­ни­ма­ет раз­ме­ры пред­ме­тов, их форму, рас­по­ло­же­ние в про­стран­стве, дви­же­ние, а, глав­ное, цвет.

Приёмни­ка­ми све­то­во­го из­лу­че­ния че­ло­ве­ка слу­жат кол­боч­ки (фо­то­ре­цеп­то­ры трёх типов) и па­лоч­ки (фо­то­ре­цеп­то­ры од­но­го типа).

Кол­боч­ки, в за­ви­си­мо­сти от их спек­траль­ной чув­стви­тель­но­сти, под­раз­де­ля­ют­ся на три типа. Мак­си­му­мы спек­траль­ной чув­стви­тель­но­сти этих типов кол­бо­чек на­хо­дят­ся в трёх раз­ных спек­траль­ных участ­ках: крас­ном, зелёном и синем.

При по­мо­щи кол­бо­чек зри­тель­ная си­сте­ма в со­сто­я­нии раз­ли­чить длину волны, срав­ни­вая ко­ли­че­ства по­гло­ще­ния энер­гии раз­ных видов кол­бо­чек.

Па­лоч­ки, рас­по­ло­жен­ные по пе­ри­фе­рии сет­чат­ки, иг­ра­ют ос­нов­ную роль в со­зда­нии ахро­ма­ти­че­ских зри­тель­ных об­ра­зов. Па­лоч­ки об­ла­да­ют вы­со­кой чув­стви­тель­но­стью к свету, вос­при­ни­ма­ют волны с малой ам­пли­ту­дой, но не умеют раз­ли­чать их длину, то есть ре­зуль­тат вос­при­я­тия волн раз­ной длины у всех па­ло­чек оди­на­ков.

Чув­стви­тель­ность че­ло­ве­че­ско­го глаза к раз­ным дли­нам волн ви­ди­мо­го света раз­лич­на в днев­ное время и в су­мер­ки. На ри­сун­ке 2 пред­став­ле­ны кри­вые спек­траль­ной чув­стви­тель­но­сти глаза (за­ви­си­мость ко­эф­фи­ци­ен­та по­гло­ще­ния от длины волны) в су­ме­реч­ное и днев­ное время.

Если днём мак­си­мум чув­стви­тель­но­сти глаза па­да­ет на жёлто-зелёную часть спек­тра, то в су­мер­ках она сме­ня­ет­ся в об­ласть более ко­рот­ких длин волн.

Бен­джа­мин Фран­клин, аме­ри­кан­ский учёный, ди­пло­мат и по­ли­ти­че­ский де­я­тель, внёс огром­ный вклад в изу­че­ние элек­три­че­ских яв­ле­ний. Имен­но Фран­клин ввёл в науку новые тер­ми­ны, ко­то­рые ис­поль­зу­ют­ся и в со­вре­мен­ной элек­тро­тех­ни­ке. Речь идёт о «по­ло­жи­тель­ном» и «от­ри­ца­тель­ном» элек­три­че­стве, или, как он пишет, «пред­по­чти­тель­нее – «плюсе» и «ми­ну­се». Среди мно­гих за­ме­ча­тель­ных ис­сле­до­ва­ний Фран­кли­на наи­боль­шую славу при­нес­ли ему зна­ме­ни­тые опыты по изу­че­нию ат­мо­сфер­но­го элек­три­че­ства, поз­во­лив­шие экс­пе­ри­мен­таль­но до­ка­зать тож­де­ствен­ность яв­ле­ний «обык­но­вен­но­го» элек­три­че­ства и мол­нии.

Для этого Фран­клин решил вос­поль­зо­вать­ся ре­зуль­та­та­ми своих на­блю­де­ний о свой­ствах ост­ро­ко­неч­ных пред­ме­тов при­тя­ги­вать «элек­три­че­скую суб­стан­цию». Тогда и мол­ния долж­на при­тя­ги­вать­ся к остри­ям. Он пред­по­ло­жил, что для от­во­да удара мол­нии в землю можно ис­поль­зо­вать «за­ост­рен­ные же­лез­ные пруты».

Фран­клин из­го­то­вил воз­душ­но­го змея, но вме­сто бу­ма­ги на­тя­нул на де­ре­вян­ные план­ки шёлко­вый пла­ток, по­сколь­ку шёлк не на­мо­ка­ет от дождя так быст­ро, как бу­ма­га. Он писал: «К верх­не­му концу де­ре­вян­ной кре­сто­ви­ны змея

нужно при­кре­пить кусок про­во­ло­ки с ост­рым кон­цом, чтобы он вы­сту­пал за край не мень­ше, чем на фут. Конец бечёвки сле­ду­ет под­вя­зать шёлко­вой лен­той, за ко­то­рую бе­рут­ся рукой, а в месте со­еди­не­ния бечёвки с лен­той нужно при­вя­зать ключ. Во время грозы не­об­хо­ди­мо сле­дить за тем, чтобы шёлко­вая лента не на­мок­ла, а бечёвка не ка­са­лась двер­но­го ко­ся­ка или окон­ной рамы. Как толь­ко гро­зо­вая туча ока­жет­ся над змеем, за­ост­рен­ная про­во­ло­ка ста­нет из­вле­кать из неё элек­три­че­ский огонь, и змей вме­сте с бечёвкой на­элек­три­зу­ет­ся. А когда дождь смо­чит бечёвку, сде­лав её спо­соб­ной про­во­дить элек­три­че­ский огонь, Вы уви­ди­те, как он обиль­но сте­ка­ет с ключа при при­бли­же­нии ва­ше­го паль­ца. При этом от ключа можно за­ря­дить банку..., вос­пла­ме­нить спирт и про­во­дить про­чие элек­три­че­ские опыты, ко­то­рые обыч­но ста­вят­ся при по­мо­щи на­тер­то­го стек­лян­но­го шара или труб­ки».

Фран­клин пы­тал­ся про­ник­нуть в сущ­ность при­ро­ды элек­три­че­ства. С со­вре­мен­ной точки зре­ния, важ­ное зна­че­ние имело его утвер­жде­ние о том, что «элек­три­че­скую суб­стан­цию» нель­зя со­здать или уни­что­жить, а можно толь­ко пе­ре­рас­пре­де­лить.

Зву­ко­вые волны при­ня­то под­раз­де­лять на диа­па­зон слы­ши­мых че­ло­ве­ком волн, а также ин­фра­звук, уль­тра­звук и звук сверх­вы­со­кой ча­сто­ты (или ги­пер­звук) (см. диа­грам­му).

Диа­па­зон из­да­ва­е­мых и слы­ши­мых зву­ков у раз­ных жи­вот­ных может силь­но от­ли­чать­ся от диа­па­зо­на зву­ко­вых волн, вос­при­ни­ма­е­мых че­ло­ве­ком.

В 1938 г. аме­ри­кан­ские ис­сле­до­ва­те­ли Г. Пирс и Д. Гриф­фин, при­ме­нив спе­ци­аль­ную ап­па­ра­ту­ру, уста­но­ви­ли, что во время полёта мышь из­лу­ча­ет ко­рот­кие сиг­на­лы на ча­сто­те около 8 · 10⁴ Гц, а затем вос­при­ни­ма­ет сиг­на­лы, ко­то­рые при­хо­дят к ней от бли­жай­ших пре­пят­ствий и от про­ле­та­ю­щих вб­ли­зи на­се­ко­мых. Гриф­фин на­звал спо­соб ори­ен­ти­ров­ки ле­ту­чих мышей эхо­ло­ка­ци­ей.

Из­вест­но, что для успеш­ной эхо­ло­ка­ции ли­ней­ные раз­ме­ры объ­ек­та долж­ны быть боль­ше или, по край­ней мере, по­ряд­ка длины волны звука. Чем мень­ше длина волны из­лу­че­ния, тем более мел­ки­ми могут быть объ­ек­ты, ко­то­рые не­об­хо­ди­мо опо­знать при по­мо­щи эхо-сиг­на­лов.

Ле­ту­чие мыши – об­ла­да­те­ли весь­ма со­вер­шен­ных при­род­ных зву­ко­вых ра­да­ров, или, иначе го­во­ря, при­род­ных со­на­ров. Устрой­ство со­на­ров раз­лич­но у раз­ных видов ле­ту­чих мышей. На­при­мер, ост­ро­ухая ноч­ни­ца (как, впро­чем, и мно­гие дру­гие виды мышей) из­лу­ча­ет зву­ко­вые волны через рот, а боль­шой под­ко­во­нос через нозд­ри, ко­то­рые у него окру­же­ны ко­жи­сты­ми вы­ро­ста­ми на­по­до­бие ру­по­ров. Сиг­на­лы, по­сы­ла­е­мые ле­ту­чей мышью в по­ле­те, имеют ха­рак­тер очень ко­рот­ких им­пуль­сов – свое­об­раз­ных щелч­ков. Дли­тель­ность каж­до­го та­ко­го щелч­ка (1–5) · 10^–3 с, еже­се­кунд­но мышь про­из­во­дит около де­ся­ти таких щелч­ков. Отражённые от объ­ек­та волны ле­ту­чая мышь вос­при­ни­ма­ет ушами, име­ю­щи­ми срав­ни­тель­но боль­шие раз­ме­ры.

У хо­лод­но­кров­ных жи­вот­ных воз­мож­но су­ще­ство­ва­ние ин­фрагла­за. Теп­ло­вые «глаза» змеи, по­лу­чив­шие на­зва­ние «ли­це­вые ямки», пред­став­ля­ют собой спе­ци­а­ли­зи­ро­ван­ные ор­га­ны, чув­стви­тель­ные к ин­фра­крас­но­му из­лу­че­нию внеш­них объ­ек­тов. Ли­це­вые ямки, как пра­ви­ло, рас­по­ло­же­ны впе­ре­ди и чуть ниже обоих глаз змеи, а их число за­ви­сит от вида змеи и может до­сти­гать 26 (у пи­то­на).

Наи­бо­лее изу­че­ны ли­це­вые ямки гре­му­чей змеи. Чув­стви­тель­ность ли­це­вой ямки та­ко­ва, что она может об­на­ру­жить че­ло­ве­че­скую руку или живую мышь на рас­сто­я­нии 0,5 м. Змея про­из­во­дит бро­сок тогда, когда тем­пе­ра­ту­ра чув­стви­тель­ной мем­бра­ны ли­це­вой ямки по­вы­ша­ет­ся всего лишь на 0,003 °C.

Глаз-тер­мо­метр, в от­ли­чие от глаза, ре­а­ги­ру­ю­ще­го на ви­ди­мый свет, не со­дер­жит линзы, и своей кон­струк­ци­ей на­по­ми­на­ет ка­ме­ру-об­ску­ру (см. рис.). Диа­метр тер­мо­чув­стви­тель­ной мем­бра­ны, как пра­ви­ло, более чем в 2 раза пре­вы­ша­ет диа­метр внеш­не­го от­вер­стия ли­це­вой ямки. Это обес­пе­чи­ва­ет ча­стич­ную фо­ку­си­ров­ку изоб­ра­же­ния на по­верх­но­сти мем­бра­ны. Од­на­ко, каж­дая такая ямка об­ла­да­ет лишь при­ми­тив­ной фо­ку­си­ру­ю­щей спо­соб­но­стью: она даёт воз­мож­ность раз­ли­чать два от­дель­ных ин­фра­крас­ных ис­точ­ни­ка толь­ко тогда, когда угол между на­прав­ле­ни­я­ми на них со­став­ля­ет 30–60°. В то же время ис­поль­зо­ва­ние змеей од­но­вре­мен­но не­сколь­ких таких ямок, име­ю­щих раз­лич­ные пе­ре­кры­ва­ю­щие друг друга зоны об­зо­ра, поз­во­ля­ет зна­чи­тель­но лучше ло­ка­ли­зо­вать на­прав­ле­ние на цель после об­ра­бот­ки моз­гом ин­фор­ма­ции от всех тер­мо­ре­цеп­то­ров.

Че­ло­ве­че­ский глаз спо­со­бен остро ре­а­ги­ро­вать на элек­тро­маг­нит­ные волны ви­ди­мой части спек­тра. На ри­сун­ке по­ка­за­ны ре­зуль­та­ты из­ме­ре­ний ко­эф­фи­ци­ен­та по­гло­ще­ния льдом элек­тро­маг­нит­ных из­лу­че­ний раз­лич­ных диа­па­зо­нов.

В ви­ди­мой об­ла­сти спек­тра ко­эф­фи­ци­ент по­гло­ще­ния льда прак­ти­че­ски равен нулю, по­это­му лёд про­зра­чен. Од­на­ко в ин­фра­крас­ной и уль­тра­фи­о­ле­то­вой об­ла­стях ко­эф­фи­ци­ент по­гло­ще­ния при­ни­ма­ет очень боль­шие зна­че­ния.

Если бы лёд не был про­зрач­ным, то и снег не вы­гля­дел бы белым. Рас­смат­ри­вая снег под мик­ро­ско­пом, можно убе­дить­ся, что он со­сто­ит из ча­стиц про­зрач­но­го льда. Тем не менее комки снега имеют белый цвет.

Бе­лиз­на снега объ­яс­ня­ет­ся тем, что свет, в ко­то­ром пред­став­ле­ны все длины волн, ис­пы­тав мно­го­крат­ное от­ра­же­ние и пре­лом­ле­ние на по­верх­но­стях сне­жи­нок, не­смот­ря на слож­ный путь, почти не по­гло­ща­ет­ся и вновь вы­хо­дит на по­верх­ность. Если бы ча­сти­цы, из ко­то­рых со­сто­ит снег, хоть не­мно­го по­гло­ща­ли свет, снег не вы­гля­дел бы белым.

Вспом­ним, что эта­ло­ном аб­со­лют­но чёрного тела слу­жит пла­ти­но­вая чернь, ко­то­рая пред­став­ля­ет собой по­ро­шок пла­ти­ны. Дело в том, что пла­ти­но­вая чернь об­ла­да­ет чрез­вы­чай­но вы­со­ким ко­эф­фи­ци­ен­том по­гло­ще­ния света на всех дли­нах волн. В ре­зуль­та­те из-за силь­но­го по­гло­ще­ния па­да­ю­щий свет боль­ше не воз­вра­ща­ет­ся на по­верх­ность.

С по­верх­но­сти Земли че­ло­век из­дав­на на­блю­да­ет кос­ми­че­ские объ­ек­ты в ви­ди­мой части спек­тра элек­тро­маг­нит­но­го из­лу­че­ния (диа­па­зон ви­ди­мо­го света вклю­ча­ет волны с дли­ной при­мер­но от 380 нм до 760 нм).

При этом боль­шой объём ин­фор­ма­ции о не­бес­ных телах не до­хо­дит до по­верх­но­сти Земли, т. к. боль­шая часть ин­фра­крас­но­го и уль­тра­фи­о­ле­то­во­го диа­па­зо­на, а также рент­ге­нов­ские и гамма-лучи кос­ми­че­ско­го про­ис­хож­де­ния не­до­ступ­ны для на­блю­де­ний с по­верх­но­сти нашей пла­не­ты. Для изу­че­ния кос­ми­че­ских объ­ек­тов в этих лучах не­об­хо­ди­мо вы­ве­сти те­ле­ско­пы за пре­де­лы ат­мо­сфе­ры. Ре­зуль­та­ты, по­лу­чен­ные в кос­ми­че­ских об­сер­ва­то­ри­ях, пе­ре­вер­ну­ли пред­став­ле­ние че­ло­ве­ка о Все­лен­ной. Общее ко­ли­че­ство кос­ми­че­ских об­сер­ва­то­рий пре­вы­ша­ет уже не­сколь­ко де­сят­ков.

Так, с по­мо­щью на­блю­де­ний в ин­фра­крас­ном (ИК) диа­па­зо­не были от­кры­ты ты­ся­чи га­лак­тик с мощ­ным ин­фра­крас­ным из­лу­че­ни­ем, в том числе такие, ко­то­рые из­лу­ча­ют в ИК-диа­па­зо­не боль­ше энер­гии, чем во всех осталь­ных ча­стях спек­тра. Ак­тив­но изу­ча­ют­ся ин­фра­крас­ные ис­точ­ни­ки в га­зо­пы­ле­вых об­ла­ках. Ин­те­рес к га­зо­пы­ле­вым об­ла­кам свя­зан с тем, что, со­глас­но со­вре­мен­ным пред­став­ле­ни­ям, в них рож­да­ют­ся и вспы­хи­ва­ют звёзды.

Уль­тра­фи­о­ле­то­вый спектр раз­де­ля­ют на уль­тра­фи­о­лет-А (УФ-A) с дли­ной волны 315–400 нм, уль­тра­фи­о­лет-В (УФ-B) – 280–315 нм и уль­тра­фи­о­лет-С (УФ-С) – 100–280 нм. Прак­ти­че­ски весь УФ-C и при­бли­зи­тель­но 90% УФ-B по­гло­ща­ют­ся озо­но­вым слоем при про­хож­де­нии лучей через зем­ную ат­мо­сфе­ру. УФ-A не за­дер­жи­ва­ет­ся озо­но­вым слоем.

С по­мо­щью уль­тра­фи­о­ле­то­вых об­сер­ва­то­рий изу­ча­лись самые раз­ные объ­ек­ты: от комет и пла­нет до удалённых га­лак­тик. В УФ-диа­па­зо­не ис­сле­ду­ют­ся звёзды, в том числе, с не­обыч­ным хи­ми­че­ским со­ста­вом.

Гамма-лучи до­но­сят до нас ин­фор­ма­цию о мощ­ных кос­ми­че­ских про­цес­сах, свя­зан­ных с экс­тре­маль­ны­ми фи­зи­че­ски­ми усло­ви­я­ми, в том числе и ядер­ных ре­ак­ци­ях внут­ри звёзд. Де­тек­то­ры рент­ге­нов­ско­го из­лу­че­ния от­но­си­тель­но легки в из­го­тов­ле­нии и имеют не­боль­шую массу. Рент­ге­нов­ские те­ле­ско­пы уста­нав­ли­ва­лись на мно­гих ор­би­таль­ных стан­ци­ях и меж­пла­нет­ных кос­ми­че­ских ко­раб­лях. Ока­за­лось, что рент­ге­нов­ское из­лу­че­ние во Все­лен­ной яв­ле­ние такое же обыч­ное, как и из­лу­че­ние оп­ти­че­ско­го диа­па­зо­на. Боль­шое вни­ма­ние уде­ля­ет­ся изу­че­нию рент­ге­нов­ско­го из­лу­че­ния ней­трон­ных звёзд и чёрных дыр, ак­тив­ных ядер га­лак­тик, го­ря­че­го газа в скоп­ле­нии га­лак­тик.

Рас­смот­рим не­ко­то­рые по­греш­но­сти (абер­ра­ции), ко­то­рые дают оп­ти­че­ские при­бо­ры, ос­но­ван­ные на ис­поль­зо­ва­нии линз: сфе­ри­че­ские и хро­ма­ти­че­ские абер­ра­ции.

На прак­ти­ке часто при­хо­дит­ся при­ме­нять со­би­ра­ю­щие линзы боль­шо­го диа­мет­ра, поз­во­ля­ю­щие со­брать ши­ро­кие све­то­вые по­то­ки. Од­на­ко в этом слу­чае не удаётся по­лу­чить рез­кое изоб­ра­же­ние ис­точ­ни­ка (рис. 1). Как бы мы ни пе­ре­ме­ща­ли экран (Э), на нём по­лу­ча­ет­ся до­воль­но рас­плыв­ча­тое изоб­ра­же­ние. И толь­ко огра­ни­чив пучки, па­да­ю­щие на линзу, с по­мо­щью диа­фраг­мы Д (не­про­зрач­но­го экра­на с от­вер­сти­ем), можно по­лу­чить до­ста­точ­но рез­кое изоб­ра­же­ние ис­точ­ни­ка (рис. 2). По­греш­ность, свя­зан­ная с тем, что линза боль­шо­го диа­мет­ра даёт изоб­ра­же­ние то­чеч­но­го ис­точ­ни­ка S не в виде точки, а в виде рас­плыв­ча­то­го свет­ло­го пятна, на­зы­ва­ет­ся сфе­ри­че­ской абер­ра­ци­ей.

Хро­ма­ти­че­ская абер­ра­ция свя­за­на с тем, что по­ка­за­тель пре­лом­ле­ния све­то­вых лучей в стек­ле за­ви­сит от длины волны: крас­ные лучи пре­лом­ля­ют­ся сла­бее, чем зелёные, зелёные – сла­бее, чем фи­о­ле­то­вые. Из-за этого изоб­ра­же­ние в линзе по­лу­ча­ет­ся окра­шен­ным.

Рас­смот­рим, как можно убрать хро­ма­ти­че­скую абер­ра­цию в оп­ти­че­ских те­ле­ско­пах. Те­ле­скоп со­сто­ит из двух ос­нов­ных ча­стей – объ­ек­ти­ва и оку­ля­ра. В пер­вых те­ле­ско­пах (т. н. ре­фрак­тор­ных) в ка­че­стве объ­ек­ти­ва ис­поль­зо­ва­лась со­би­ра­ю­щая линза. В фо­ку­се объ­ек­ти­ва фор­ми­ру­ет­ся дей­стви­тель­ное изоб­ра­же­ние весь­ма удалённого ис­точ­ни­ка света (на­при­мер, звез­ды). Чтобы раз­гля­деть по­лу­чен­ное с по­мо­щью объ­ек­ти­ва изоб­ра­же­ние, ис­поль­зу­ет­ся оку­ляр. В ка­че­стве оку­ля­ра может ис­поль­зо­вать­ся со­би­ра­ю­щая линза, дей­ству­ю­щая как лупа. На рис. 3 пред­став­лен ход лучей в те­ле­ско­пе И. Кепле­ра (1611 г.).

С по­мо­щью те­ле­ско­па Кепле­ра яркие звёзды на­блю­да­тель уви­дит как сине-зелёные точки (к сине-зелёной части спек­тра че­ло­ве­че­ский глаз наи­бо­лее чув­стви­те­лен ночью), окружённые крас­ной и синей кай­мой.

Чтобы устра­нить ис­ка­же­ния изоб­ра­же­ния, свя­зан­ные с хро­ма­ти­че­ской абер­ра­ци­ей, И. Нью­тон в 1668 году пред­ло­жил новую мо­дель те­ле­ско­па – ре­флек­тор­ный те­ле­скоп, в ко­то­ром вме­сто со­би­ра­ю­щей линзы ис­поль­зо­ва­лось во­гну­тое зер­ка­ло (рис. 4).

С по­верх­но­сти Земли че­ло­век из­дав­на на­блю­да­ет кос­ми­че­ские объ­ек­ты в ви­ди­мой части спек­тра элек­тро­маг­нит­но­го из­лу­че­ния (диа­па­зон ви­ди­мо­го света вклю­ча­ет волны с дли­ной при­мер­но от 380 нм до 760 нм).

При этом боль­шой объём ин­фор­ма­ции о не­бес­ных телах не до­хо­дит до по­верх­но­сти Земли, т. к. боль­шая часть ин­фра­крас­но­го и уль­тра­фи­о­ле­то­во­го диа­па­зо­на, а также рент­ге­нов­ские и гамма-лучи кос­ми­че­ско­го про­ис­хож­де­ния не­до­ступ­ны для на­блю­де­ний с по­верх­но­сти нашей пла­не­ты. Для изу­че­ния кос­ми­че­ских объ­ек­тов в этих лучах не­об­хо­ди­мо вы­ве­сти те­ле­ско­пы за пре­де­лы ат­мо­сфе­ры. Ре­зуль­та­ты, по­лу­чен­ные в кос­ми­че­ских об­сер­ва­то­ри­ях, пе­ре­вер­ну­ли пред­став­ле­ние че­ло­ве­ка о Все­лен­ной. Общее ко­ли­че­ство кос­ми­че­ских об­сер­ва­то­рий пре­вы­ша­ет уже не­сколь­ко де­сят­ков.

Так, с по­мо­щью на­блю­де­ний в ин­фра­крас­ном (ИК) диа­па­зо­не были от­кры­ты ты­ся­чи га­лак­тик с мощ­ным ин­фра­крас­ным из­лу­че­ни­ем, в том числе такие, ко­то­рые из­лу­ча­ют в ИК-диа­па­зо­не боль­ше энер­гии, чем во всех осталь­ных ча­стях спек­тра. Ак­тив­но изу­ча­ют­ся ин­фра­крас­ные ис­точ­ни­ки в га­зо­пы­ле­вых об­ла­ках. Ин­те­рес к га­зо­пы­ле­вым об­ла­кам свя­зан с тем, что, со­глас­но со­вре­мен­ным пред­став­ле­ни­ям, в них рож­да­ют­ся и вспы­хи­ва­ют звёзды.

Уль­тра­фи­о­ле­то­вый спектр раз­де­ля­ют на уль­тра­фи­о­лет-А (УФ-A) с дли­ной волны 315–400 нм, уль­тра­фи­о­лет-В (УФ-B) – 280–315 нм и уль­тра­фи­о­лет-С (УФ-С) – 100–280 нм. Прак­ти­че­ски весь УФ-C и при­бли­зи­тель­но 90% УФ-B по­гло­ща­ют­ся озо­но­вым слоем при про­хож­де­нии лучей через зем­ную ат­мо­сфе­ру. УФ-A не за­дер­жи­ва­ет­ся озо­но­вым слоем.

С по­мо­щью уль­тра­фи­о­ле­то­вых об­сер­ва­то­рий изу­ча­лись самые раз­ные объ­ек­ты: от комет и пла­нет до удалённых га­лак­тик. В УФ-диа­па­зо­не ис­сле­ду­ют­ся звёзды, в том числе, с не­обыч­ным хи­ми­че­ским со­ста­вом.

Гамма-лучи до­но­сят до нас ин­фор­ма­цию о мощ­ных кос­ми­че­ских про­цес­сах, свя­зан­ных с экс­тре­маль­ны­ми фи­зи­че­ски­ми усло­ви­я­ми, в том числе и ядер­ных ре­ак­ци­ях внут­ри звёзд. Де­тек­то­ры рент­ге­нов­ско­го из­лу­че­ния от­но­си­тель­но легки в из­го­тов­ле­нии и имеют не­боль­шую массу. Рент­ге­нов­ские те­ле­ско­пы уста­нав­ли­ва­лись на мно­гих ор­би­таль­ных стан­ци­ях и меж­пла­нет­ных кос­ми­че­ских ко­раб­лях. Ока­за­лось, что рент­ге­нов­ское из­лу­че­ние во Все­лен­ной яв­ле­ние такое же обыч­ное, как и из­лу­че­ние оп­ти­че­ско­го диа­па­зо­на. Боль­шое вни­ма­ние уде­ля­ет­ся изу­че­нию рент­ге­нов­ско­го из­лу­че­ния нейтрон­ных звёзд и чёрных дыр, ак­тив­ных ядер га­лак­тик, го­ря­че­го газа в скоп­ле­нии га­лак­тик.

Любой объ­ект из­лу­ча­ет элек­тро­маг­нит­ные волны в очень ши­ро­ком диа­па­зо­не ча­стот. При этом ин­тен­сив­ность из­лу­че­ния на­пря­мую за­ви­сит от тем­пе­ра­ту­ры объ­ек­та (рис. 1).

Мак­си­мум из­лу­че­ния Солн­ца, по­верх­ность ко­то­ро­го имеет тем­пе­ра­ту­ру около 6000 К, при­хо­дит­ся на диа­па­зон длин волн, ко­то­рые в про­цес­се эво­лю­ции опре­де­ли­ли цве­то­вое зре­ние че­ло­ве­ка.

Среди ор­га­нов чувств глаз за­ни­ма­ет осо­бое место. На долю зре­ния при­хо­дит­ся до 80% ин­фор­ма­ции, вос­при­ни­ма­е­мой ор­га­низ­мом извне. Че­ло­век с по­мо­щью зре­ния вос­при­ни­ма­ет раз­ме­ры пред­ме­тов, их форму, рас­по­ло­же­ние в про­стран­стве, дви­же­ние, а, глав­ное, цвет.

При­ем­ни­ка­ми све­то­во­го из­лу­че­ния че­ло­ве­ка слу­жат кол­боч­ки (фо­то­ре­цеп­то­ры трёх типов) и па­лоч­ки (фо­то­ре­цеп­то­ры од­но­го типа).

Кол­боч­ки, в за­ви­си­мо­сти от их спек­траль­ной чув­стви­тель­но­сти, под­раз­де­ля­ют­ся на три типа и обо­зна­ча­ют­ся гре­че­ски­ми бук­ва­ми ρ, γ и β. Мак­си­му­мы спек­траль­ной чув­стви­тель­но­сти этих типов кол­бо­чек на­хо­дят­ся в трёх раз­ных спек­траль­ных участ­ках: крас­ном, зелёном и синем (рис. 2).

Спек­тры по­гло­ще­ния по­ка­зы­ва­ют ве­ро­ят­ность по­гло­ще­ния фо­то­на для дан­ной длины волны. Спек­тры по­гло­ще­ния пе­ре­кры­ва­ют­ся, а это озна­ча­ет, что зри­тель­ная си­сте­ма в со­сто­я­нии раз­ли­чить ча­сто­ту волны, срав­ни­вая ко­ли­че­ства по­гло­ще­ния энер­гии раз­ных видов кол­бо­чек.

Па­лоч­ки, рас­по­ло­жен­ные по пе­ри­фе­рии сет­чат­ки, иг­ра­ют ос­нов­ную роль в со­зда­нии ахро­ма­ти­че­ских зри­тель­ных об­ра­зов. Па­лоч­ки об­ла­да­ют вы­со­кой чув­стви­тель­но­стью к свету, вос­при­ни­ма­ют волны с малой ам­пли­ту­дой, но не умеют раз­ли­чать их длину, то есть ре­зуль­тат вос­при­я­тия волн раз­ной длины у всех па­ло­чек оди­на­ков.

Бен­джа­мин Фран­клин, аме­ри­кан­ский учёный, ди­пло­мат и по­ли­ти­че­ский де­я­тель, внёс огром­ный вклад в изу­че­ние элек­три­че­ских яв­ле­ний. Имен­но Фран­клин ввёл в науку новые тер­ми­ны, ко­то­рые ис­поль­зу­ют­ся и в со­вре­мен­ной элек­тро­тех­ни­ке. Речь идёт о «по­ло­жи­тель­ном» и «от­ри­ца­тель­ном» элек­три­че­стве, или, как он пишет, «пред­по­чти­тель­нее – «плюсе» и «ми­ну­се». Среди мно­гих за­ме­ча­тель­ных ис­сле­до­ва­ний Фран­кли­на наи­боль­шую славу при­нес­ли ему зна­ме­ни­тые опыты по изу­че­нию ат­мо­сфер­но­го элек­три­че­ства, поз­во­лив­шие экс­пе­ри­мен­таль­но до­ка­зать тож­де­ствен­ность яв­ле­ний «обык­но­вен­но­го» элек­три­че­ства и мол­нии.

Для этого Фран­клин решил вос­поль­зо­вать­ся ре­зуль­та­та­ми своих на­блю­де­ний о свой­ствах ост­ро­ко­неч­ных пред­ме­тов при­тя­ги­вать «элек­три­че­скую суб­стан­цию». Тогда и мол­ния долж­на при­тя­ги­вать­ся к остри­ям. Он пред­по­ло­жил, что для от­во­да удара мол­нии в землю можно ис­поль­зо­вать «за­ост­рен­ные же­лез­ные пруты».

Фран­клин из­го­то­вил воз­душ­но­го змея, но вме­сто бу­ма­ги на­тя­нул на де­ре­вян­ные план­ки шёлко­вый пла­ток, по­сколь­ку шёлк не на­мо­ка­ет от дождя так быст­ро, как бу­ма­га. Он писал: «К верх­не­му концу де­ре­вян­ной кре­сто­ви­ны змея

нужно при­кре­пить кусок про­во­ло­ки с ост­рым кон­цом, чтобы он вы­сту­пал за край не мень­ше, чем на фут. Конец бечёвки сле­ду­ет под­вя­зать шёлко­вой лен­той, за ко­то­рую бе­рут­ся рукой, а в месте со­еди­не­ния бечёвки с лен­той нужно при­вя­зать ключ. Во время грозы не­об­хо­ди­мо сле­дить за тем, чтобы шёлко­вая лента не на­мок­ла, а бечёвка не ка­са­лась двер­но­го ко­ся­ка или окон­ной рамы. Как толь­ко гро­зо­вая туча ока­жет­ся над змеем, за­ост­рен­ная про­во­ло­ка ста­нет из­вле­кать из неё элек­три­че­ский огонь, и змей вме­сте с бечёвкой на­элек­три­зу­ет­ся. А когда дождь смо­чит бечёвку, сде­лав её спо­соб­ной про­во­дить элек­три­че­ский огонь, Вы уви­ди­те, как он обиль­но сте­ка­ет с ключа при при­бли­же­нии ва­ше­го паль­ца. При этом от ключа можно за­ря­дить банку..., вос­пла­ме­нить спирт и про­во­дить про­чие элек­три­че­ские опыты, ко­то­рые обыч­но ста­вят­ся при по­мо­щи на­тер­то­го стек­лян­но­го шара или труб­ки».

Фран­клин пы­тал­ся про­ник­нуть в сущ­ность при­ро­ды элек­три­че­ства. С со­вре­мен­ной точки зре­ния, важ­ное зна­че­ние имело его утвер­жде­ние о том, что «элек­три­че­скую суб­стан­цию» нель­зя со­здать или уни­что­жить, а можно толь­ко пе­ре­рас­пре­де­лить.

Про­чи­тай­те текст и вы­пол­ни­те за­да­ния 16−18.

Асте­ро­ид  — это от­но­си­тель­но не­боль­шое (диа­мет­ром более 30 м) не­бес­ное тело Сол­неч­ной си­сте­мы, дви­жу­ще­е­ся по ор­би­те во­круг Солн­ца. Асте­ро­и­ды зна­чи­тель­но усту­па­ют по массе и раз­ме­рам боль­шим пла­не­там, имеют не­пра­виль­ную форму

и не имеют ат­мо­сфе­ры. Ещё мень­ше­го раз­ме­ра тела от­но­сят­ся к ме­тео­ро­и­дам.

В на­сто­я­щий мо­мент в Сол­неч­ной си­сте­ме об­на­ру­же­ны сотни тысяч асте­ро­и­дов. Боль­шин­ство из­вест­ных на дан­ный мо­мент асте­ро­и­дов со­сре­до­то­че­ны в пре­де­лах глав­но­го пояса асте­ро­и­дов, рас­по­ло­жен­но­го между ор­би­та­ми Марса и Юпи­те­ра.

Ко­ли­че­ство асте­ро­и­дов за­мет­но умень­ша­ет­ся с ро­стом их раз­ме­ров. За­ви­си­мость, пред­став­лен­ная на гра­фи­ке, в целом со­от­вет­ству­ет сте­пен­но­му за­ко­ну (обе шкалы ло­га­риф­ми­че­ские).

Счи­та­ет­ся, что пла­не­те­зи­ма­ли (пред­ше­ствен­ни­ки пла­нет) в поясе асте­ро­и­дов эво­лю­ци­о­ни­ро­ва­ли в пер­вые де­сят­ки мил­ли­о­нов лет жизни Сол­неч­ной си­сте­мы так же, как и в дру­гих об­ла­стях сол­неч­ной ту­ман­но­сти, до того вре­ме­ни, пока Юпи­тер не до­стиг своей те­ку­щей массы. После этого из пояса асте­ро­и­дов было вы­бро­ше­но более 99 % пла­не­те­зи­ма­лей, так как огром­ная гра­ви­та­ция Юпи­те­ра на­ру­ши­ла про­цесс гра­ви­та­ци­он­но­го укруп­не­ния пла­не­те­зи­ма­лей. Асте­ро­и­ды диа­мет­ром более 120 км об­ра­зо­ва­лись в ре­зуль­та­те ак­кре­ции (па­де­ния на тяжёлое тело мел­ких тел) в эту ран­нюю эпоху, в то время как мень­шие тела яв­ля­ют­ся оскол­ка­ми от столк­но­ве­ний между асте­ро­и­да­ми во время или после рас­се­и­ва­ния из­на­чаль­но­го пояса гра­ви­та­ци­ей Юпи­те­ра.

Про­чи­тай­те текст и вы­пол­ни­те за­да­ния 16–18.

С вы­со­той ат­мо­сфер­ное дав­ле­ние па­да­ет. Это свя­за­но с двумя при­чи­на­ми. Во-пер­вых, чем выше мы на­хо­дим­ся, тем мень­ше вы­со­та стол­ба воз­ду­ха над нами. Во-вто­рых, с вы­со­той плот­ность воз­ду­ха умень­ша­ет­ся, сле­до­ва­тель­но, он имеет мень­ший вес на еди­ни­цу вы­со­ты. Земля при­тя­ги­ва­ет тела, в том числе и мо­ле­ку­лы воз­ду­ха. Ха­о­тич­ное дви­же­ние мо­ле­кул за­став­ля­ет их раз­ле­тать­ся. Од­на­ко боль­ше мо­ле­кул воз­ду­ха на­хо­дит­ся в ниж­них слоях ат­мо­сфе­ры.

Ниж­ний слой ат­мо­сфе­ры  — тро­по­сфе­ра  — со­дер­жит 80% массы воз­ду­ха и со­став­ля­ет всего 8-18 км вы­со­ты. Здесь можно пре­не­бречь из­ме­не­ни­ем плот­но­сти воз­ду­ха с вы­со­той, счи­тая её по­сто­ян­ной. Кроме того, для тро­по­сфе­ры ха­рак­тер­ны мощ­ные вер­ти­каль­ные кон­век­тив­ные по­то­ки воз­ду­ха, что урав­ни­ва­ет плот­ность по вы­со­те. С учётом этого до­пу­ще­ния можно рас­счи­ты­вать ат­мо­сфер­ное дав­ле­ние на не­боль­ших вы­со­тах по вер­ти­каль­но­му ба­ри­че­ско­му ко­эф­фи­ци­ен­ту: при из­ме­не­нии вы­со­ты на 100 м ат­мо­сфер­ное дав­ле­ние из­ме­ня­ет­ся на 12,5 гПа=1250 Па.

Что ка­са­ет­ся более вы­со­ких слоёв ат­мо­сфе­ры, то дав­ле­ние в них резко убы­ва­ет с вы­со­той. Здесь не про­ис­хо­дит вер­ти­каль­ной кон­век­ции воз­ду­ха, га­зо­вый со­став из­ме­ня­ет­ся в сто­ро­ну более лёгких мо­ле­кул, от­сут­ству­ют во­дя­ные пары. По­это­му за­ви­си­мость дав­ле­ния от вы­со­ты ста­но­вит­ся не­ли­ней­ной.

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. На ри­сун­ке  — фо­то­гра­фия неба в гамма-лучах с энер­ги­ей 100 МэВ. Обзор в диа­па­зо­не жёстко­го гамма-из­лу­че­ния вы­пол­нен кос­ми­че­ской гамма-об­сер­ва­то­ри­ей «Комп­тон», ко­то­рая была за­пу­ще­на по про­грам­ме NASA «Ве­ли­кие об­сер­ва­то­рии» и с 1991 по 2000 г. вела на­блю­де­ния в диа­па­зо­не от жёстко­го рент­ге­на до жёстко­го гамма-из­лу­че­ния. На фо­то­гра­фии отчётливо видна плос­кость Га­лак­ти­ки, где из­лу­че­ние фор­ми­ру­ет­ся в ос­нов­ном остат­ка­ми сверх­но­вых. Яркие ис­точ­ни­ки вдали от плос­ко­сти Га­лак­ти­ки имеют в ос­нов­ном вне­га­лак­ти­че­ское про­ис­хож­де­ние. 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 свой­ствен­ные им 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.