Временная зависимость прочности. 10 страница

Аминокислоты. Наблюдаемый во мн. странах недостаток ряда аминокислот в рационах человека и кормах животных вызвал промышленное их получение, в т. ч. и методом М. с. Существ, преимущество М. с. аминокислот перед хим. методом заключается в получении их непосредственно в виде природных изомеров (L-формы). Из аминокислот, вырабатываемых М. с., наиболее важны лизин и глутамииовая кислота. Продуцентами аминокислот обычно служат культуры бактерий, относящихся к родам Brevibacterium и Micrococcus; для произ-ва используются преим. мутанты -ауксотрофы, осуществляющие сверхсинтез соответствующей аминокислоты с выделением её в среду.

Нуклеотиды. Широкое развитие М. с. нуклеотидов, в частности инозиновой, гуаниловой и др. к-т, получил в Японии, где они используются гл. обр. как добавки к специфич. продуктам восточной кухни. В будущем нуклеотиды приобретут, вероятно, более важное значение в качестве регуляторов мн. энзиматич. и гормональных процессов в животном организме. Накопление нуклеотидов происходит преим. в культуральной жидкости, т. е. вне клеток продуцентов. Для М. с. нуклеотидов, как и аминокислот, используются биохимич. мутанты с выраженным сверхсинтезом нужного соединения.

Белок и белково-витаминные препараты. Особое значение как источник белка имеет микробная биомасса. Производство такой биомассы на дешёвом сырье рассматривают как одно из средств устранения растущего белкового дефицита в питании человека и животных. Наиболее интенсивное развитие получили пром. методы М. с. так наз. кормовых дрожжей, применяемых в виде сухой биомассы как источник белка и витаминов в животноводстве. Кормовые дрожжи содержат значит, количество белка (до 50-55%), в состав к-рого входят незаменимые аминокислоты, напр. лизин, триптофан, метионин,, они богаты витаминами, мн. микроэлементами. Для выращивания кормовых дрожжей использовали преим. дешёвое углеводное сырьё -гидролизаты отходов деревообр. пром-сти, непищевых растит, материалов, (подсолнечная лузга, стержни кукурузных початков и т. п.), сульфитные щелока, различные виды барды и т. д. Ныне в крупных пром. масштабах организуется произ-во дрожжей на углеводородах (и-алканах, газойле, различных фракциях нефти). Большие запасы этого сырья позволяют планировать крупнотоннажное произ-во микробной биомассы. Для получения белково-витаминной биомассы изучается также возможность применения бактерий. Мн. бактерии хорошо растут на углеводородах, в частности газообразных (напр., на метане), а также на др. источниках углерода (напр., на метаноле и уксусной к-те). Углеводороды и их производные привлекают внимание и как сырьё для М. с. отд. физиологически активных соединений (аминокислот, витаминов, нуклеотидов и т. д.).

К числу продуктов М. с. следует отнести и нек-рые средства защиты растений: бактериальные энтомопатогенные препараты (напр., энтобактерин, инсек-тин, дендробациллин), вызывающие гибель вредных насекомых и предотвращающие их массовое размножение. Указанное действие вызывают своеобразные < белковые кристаллы" -носители токсичности, расположенные в микробных клетках.

Методом М. с. получают также мн. бактериальные удобрения.

К частному случаю М. с. относится микробиологич. трансформация органич. соединений. За счёт высокой активности специфических энзиматич. систем микроорганизмы оказываются способными осуществлять ряд реакций на молекуле органич. соединения, не меняя его осн. структуры. Наиболее изучены реакции на молекулах стероидных соединений. В строго определённых положениях осуществляются реакции дегидрирования, дезацетилирования и гидро-ксилирования, в результате чего меняется физиологич. активность исходного сте-роидного соединения. Благодаря подбору соответствующих микроорганизмов - носителей специфических ферментных систем - метод микробиологич. трансформации получает всё большее распространение.

Лит.: Безбородое А. М., Биосинтез биологически активных веществ микроорганизмами, Л., 1969; Уэбб Ф., Биохимическая технология и микробиологический синтез, пер. с англ., М., 1969; А х р е м А. А., Титов Ю. А., Стероиды и микроорганизмы, М., 1970; " Журнал Всес. химического об-ва им. Д. И. Менделеева", 1972. т. 17, № 5 (номер посвящён промышленной микробиологии); " Прикладная биохимия и микробиология" (с 1965); " Journal of Fermentation Technology" (Tokyo, с 1970).

Г. К. Скрябин, А. М. Безбородое.

МИКРОБИОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЩЕСТВО Всесоюзное (ВМО), научное объединение сов. учёных и специалистов, работающих в области общей, пром. и с.-х. микробиологии. Организовано в 1957 при АН СССР. В 1960 был принят устав об-ва и избран Центр, совет. В 1972 М. о. объединяло св. 3600 индивидуальных членов и 42 члена-коллектива. 30 отделений М. о. имеются в республиках и больших городах СССР. Осн. задачи об-ва: содействие развитию всех отраслей микробиологии и реализации её достижений в нар. х-ве СССР; оказание помощи членам М. о. в повышении квалификации; улучшение преподавания микробиологии и повышение уровня исследований в этой области; популяризация и пропаганда науч. и практич. достижений; содействие в развитии науч. связей с зарубежными учёными и т. п. Об-во проводит съезды, конференции, циклы лекций, доклады и семинары для повышения квалификации своих членов, издаёт (совм. с Ин-том микробиологии АН СССР) ежегодник " Успехи микробиологии", труды съездов, конференций и семинаров. Президенты об-ва: А. А. Имшенецкий (1960-63); Е. Н. Ми-шустин (1963-68); И. Л. Работнова (1968-71); М. Н. Мейсель (с 1971).

Лит.: Устав Всесоюзного микробиологического общества при АН СССР, М., 1960; Медведева Г. А., Звягинцева И. С., Никитин Д. И., IV съезд Всесоюзного микробиологического общества, " Микробиология", 1972, т. 41, № 1.

Л. В. Калакуцкий.

МИКРОБИОЛГИЯ (от микро... и биология), наука, изучающая микроорганизмы - бактерии, микоплазмы, ак-тиномицеты, дрожжи, микроскопич. грибы и водоросли - их систематику, морфологию, физиологию, биохимию, наследственность и изменчивость, распространение и роль в круговороте веществ в природе, практич. значение.

Возникновение и развитие микробиологии. За неск. тыс. лет до возникновения М. как науки человек, не зная о существовании микроорганизмов, широко применял их для приготовления кумыса и др. кисломолочных продуктов, получения вина, пива, уксуса, при силосовании кормов, мочке льна. Впервые бактерии и дрожжи увидел А. Левенгук, рассматривавший с помощью изготовленных им микроскопов зубной налёт, растит, настои, пиво и т. д. Творцом М. как науки был Л. Постер, выяснивший роль микроорганизмов в брожениях (виноделие, пивоварение) и в возникновении болезней животных и человека. Исключит, значение для борьбы с заразными болезнями имел предложенный Пастером метод предохранит, прививок, основанный на введении в организм животного или человека ослабленных культур болезнетворных микроорганизмов. Задолго до открытия вирусов Пастер предложил прививки против вирусной болезни -бешенства. Он же доказал, что в совр. земных условиях невозможно самопроизвольное зарождение жизни. Эти работы послужили науч. основой стерилизации хирургич. инструментов и перевязочных материалов, приготовления консервов, пастеризации пищ. продуктов и т. д. Идеи Пастера о роли микроорганизмов в круговороте веществ в природе были развиты основоположником общей М. в России С. Н. Виноградским, открывшим хемоавтотрофные микроорганизмы (усваивают углекислый газ атмосферы за счёт энергии окисления неорганич. веществ; см. Хемосинтез), азотфикси-рующие микроорганизмы и бактерий, разлагающих целлюлозу в аэробных условиях. Его ученик В. Л. Омелянский открыл анаэробных бактерий, сбраживаю-щих, т. е. разлагающих в анаэробных условиях целлюлозу, и бактерий, образующих метан. Значит, вклад в развитие М. был сделан голл. школой микробиологов, изучавших экологию, физиологию и биохимию разных групп микроорганизмов (М. Бейеринк, А. Клюйвер, К. ван Нил). В развитии мед. М. важная роль принадлежит Р. Коху, предложившему плотные питат. среды для выращивания микроорганизмов и открывшему возбудителей туберкулёза и холеры. Развитию мед. М. и иммунологии способствовали Э. Беринг (Германия), Э. Ру (Франция), С. Китазато (Япония), а в России и СССР - И. И. Мечников, Л. А. Та-расевич, Д. К. Заболотный, Н. Ф. Гамалея.

Развитие М. и потребности практики привели к обособлению ряда разделов М. в самостоят, науч. дисциплины. О б-щ а я М. изучает фундаментальные закономерности биологии микроорганизмов. Знание основ общей М. необходимо при работе в любом из спец. разделов М.

Содержание, границы и задачи общей М. постепенно изменялись. Ранее к объектам, изучаемым ею, относили также вирусы, простейшие растит, или животного происхождения (протозоа), высшие грибы и водоросли. В зарубежных руководствах по общей М. до сих пор описываются эти объекты. В СССР изучение этих объектов не входит в задачу общей М. В задачу технической, или промышленной, М. входит изучение и осуществление микробиол. процессов, применяемых для получения дрожжей, кормового белка, липидов, бактериальных удобрений, а также получение путём микробиологи-ческого синтеза антибиотиков, витаминов, ферментов, аминокислот, нуклео-тидов, органич. к-т и т. п. (см. также Микробиологическая промышленность). Сельскохозяйственная М. выясняет состав почвенной микрофлоры, её роль в круговороте веществ в почве, а также её значение для структуры и плодородия почвы, влияние обработки на микробиол. процессы в ней, действие бактериальных препаратов на урожайность растений. В задачу с.-х. М. входят изучение микроорганизмов, вызывающих заболевания растений, и борьба с ними, разработка микробиол. способов борьбы с насекомыми - вредителями с.-х. растений и лесных пород, а также методов консервирования кормов, мочки льна, предохранения урожая от порчи, вызываемой микроорганизмами. Геологическая М. изучает роль микроорганизмов в круговороте веществ в природе, в образовании и разрушении залежей полезных ископаемых, предлагает методы получения (выщелачивания) из руд металлов (медь, германий, уран, олово) и др. ископаемых с помощью бактерий. Водная М. изучает количеств, и качеств, состав микрофлоры солёных и пресных вод и её роль в биохим. процессах, протекающих в водоёмах, осуществляет контроль за качеством питьевой воды, совершенствует микробиол. методы очистки сточных вод. В задачу медицинской М. входит изучение микроорганизмов, вызывающих заболевания человека, и разработка эффективных методов борьбы с ними. Эти же вопросы в отношении сельскохозяйственных и др. животных решает ветеринарная М.

Своеобразие строения и размножения вирусов, а также применение спец. методов их исследования привели к возникновению вирусологии как самостоят, науки, не относящейся к М.

Связь микробиологии с другими науками. М. в той или иной степени связана с др. науками: морфологией и систематикой низших растений и животных (микологией, альгологией, протистологией), физиологией растений, биохимией, биофизикой, генетикой, эволюц. учением, молекулярной биологией, органич. химией, агрохимией, почвоведением, биогеохимией, гидробиологией, хим. и микробиол. технологией и др. Микроорганизмы служат излюбленными объектами исследований при решении общих вопросов биохимии и генетики (см. Генетика микроорганизмов, Молекулярная генетика). Так, с помощью мутантов, утративших способность осуществлять один из этапов биосинтеза к.-л. вещества, были расшифрованы механизмы образования мн. природных соединений (напр., аминокислот лизина, аргинина и др.). Изучение механизма фиксации молекулярного азота для воспроизведения его в пром. масштабах направлено на поиски катализаторов, аналогичных тем, к-рые в мягких условиях осуществляют азотфиксацию в клетках бактерий. Между М. и химией существует постоянная конкуренция при выборе наиболее экономичных путей синтеза различных органич. веществ. Ряд веществ, к-рые ранее получали микробиол. путём, теперь производят на основе чисто хим. синтеза (этиловый и бутиловый спирты, ацетон, метионин, антибиотик левомицетин и др.). Нек-рые синтезы осуществляют как хим., так и микробиол. путём (витамин В₂, лизин и др.). В ряде производств сочетают микробиол. и хим. методы (пенициллин, стероидные гормоны, витамин С и др.). Наконец, есть продукты и препараты, к-рые пока могут быть получены только путём микробиол. синтеза (мн. антибиотики сложного строения, ферменты, липиды, кормовой белок и т. д.).

Современная микробиология. Как общая М., так и её спец. разделы развиваются исключительно бурно. Существуют три осн. причины такого развития Во-первых, благодаря успехам физики химии и техники М. получила большое число новых методов исследования. Во вторых, начиная с 40-х гг. 20 в. резке возросло практич. применение микроорганизмов. В-третьих, микроорганизмы стали использовать для решения важнейших биол. проблем, таких, как наследственность и изменчивость, биосинтез органич. соединений, регуляция обмена веществ и др. Успешное развитие совр. М. невозможно без гармонич. сочетания исследований, проводимых на популяци-онном, клеточном, органоидном и молекулярном уровнях. Для получения бесклеточных ферментных систем и фракций, содержащих определённые внутриклеточные структуры, применяют аппараты, разрушающие клетки микроорганизмов, а также градиентное центрифугирование, позволяющее получать частицы клеток, обладающие различной массой. Для исследования морфологии и цитологии микроорганизмов разработаны новые виды микроскопической техники. В СССР был изобретён метод капиллярной микроскопии, позволивший открыть новый, ранее не доступный для наблюдения мир микроорганизмов, обладающих своеобразной морфологией и физиологией.

Для изучения обмена веществ и хим. состава микроорганизмов получили распространение различные способы хрома-тографии, масс-спектрометрия, метод изотопных индикаторов, электрофорез и др. физ. и физ.-хим. методы. Для обнаружения органич. соединений применяют также чистые препараты ферментов. Предложены новые способы выделения и химич. очистки продуктов жизнедеятельности микроорганизмов (адсорбция и хроматография на ионообменных смолах, а также иммунохим. методы, основанные на специфич. адсорбции определённого продукта, напр, фермента, антителами животного, образовавшимися у него после введения этого вещества). Сочетание цитологич. и биохимич. методов исследования привело к возникновению функциональной морфологии микроорганизмов. С помощью электронного микроскопа стало возможным изучение тонких особенностей строения цитоплазматич. мембран и рибосом, их состава и функций (напр., роль цитоплазматич. мембран в процессах трянспорта различных веществ или участие рибосом в биосинтезе белка).

Лаборатории обогатились ферментёрами различной ёмкости и конструкции. Широкое распространение получило непрерывное культивирование микроорганизмов, основанное на постоянном притоке свежей питат. среды и оттоке жидкой культуры. Установлено, что наряду с размножением клеток (ростом культуры) происходит развитие культуры, т. е. возрастные изменения у клеток, составляющих культуру, сопровождающиеся изменением их физиологии (молодые клетки, даже интенсивно размножаясь, не способны синтезировать мн. продукты жизнедеятельности, напр, ацетон, бутанол, антибиотики, образуемые более старыми культурами). Совр. методы изучения физиологии и биохимии микроорганизмов дали возможность расшифровать особенности их энергетич. обмена, пути биосинтеза аминокислот, мн. белков, антибиотиков, нек-рых липидов, гормонов и др. соединений, а также установить принципы регуляции обмена веществ у микроорганизмов.

Практическое значение микробиологии. Активно участвуя в круговороте веществ в природе, микроорганизмы играют важнейшую роль в плодородии почв, в продуктивности водоёмов, в образовании и разрушении залежей полезных ископаемых. Особенно важна способность микроорганизмов минерализовать органич. остатки животных и растений. Всё возрастающее применение микроорганизмов в практике привело к возникновению микробиол. пром-сти и к значит, расширению микробиол. исследований в различных отраслях пром-сти и с. х-ва. С сер. 19 в. до 40-х гг. 20 в. технич. М. в основном изучала различные брожения, а микроорганизмы использовались преим. в пищ. пром-сти. С 40-х гг. быстро развиваются новые направления технич. М., к-рые потребовали иного аппаратурного оформления микробиол. процессов. Выращивание микроорганизмов стали проводить в закрытых ферментёрах большой ёмкости, совершенствовались методы отделения клеток микроорганизмов от культуральной жидкости, выделения из последней и химич. очистки их продуктов обмена. Одним из первых возникло и развилось производство антибиотиков. В широких масштабах микробиол. путём получают аминокислоты (лизин, глутаминовая к-та, триптофан и др.), ферменты, витамины, а также кормовые дрожжи на непищевом сырье (сульфитные щелока, гидролизаты древесины, торфа и с.-х. растит, отходы, углеводороды нефти и природного газа, фенольные или крахмалсодержащие сточные воды и т. д.). Осуществляется получение микробиол. путём полисахаридов и осваивается пром. биосинтез липидов. Резко возросло применение микроорганизмов в с. х-ве. Увеличилось производство бактериальных удобрений, в частности нитрагина, приготовляемого из культур клубеньковых бактерий, фиксирующих азот в условиях симбиоза с бобовыми растениями, и применяемого для заражения семян бобовых культур. Новое направление с.-х. М. связано с микробиол. методами борьбы с насекомыми и их личинками - вредителями с.-х. растений и лесов. Найдены бактерии и грибы, убивающие своими токсинами этих вредителей, освоено произ-во соответствующих препаратов. Высушенные клетки молочнокислых бактерий используют для лечения кишечных заболеваний человека и с.-х. животных.

Деление микроорганизмов на полезных и вредных условно, т. к. оценка результатов их деятельности зависит от условий, в к-рых она проявляется. Так, разложение целлюлозы микроорганизмами важно и полезно в растит. остатках или при переваривании пищи в пищева-рит. тракте (животные и человек не способны усваивать целлюлозу без её предварит, гидролиза микробным ферментом целлюлозой). В то же время микроорганизмы, разлагающие целлюлозу, разрушают рыболовные сети, канаты, картон, бумагу, книги, хл.-бум. ткани и т. д. Для получения белка микроорганизмы выращивают на углеводородах нефти или природного газа. Одновременно с этим большие количества нефти и продуктов её переработки разлагаются микроорганизмами на нефт. промыслах или при их хранении. Даже болезнетворные микроорганизмы не могут быть отнесены к абсолютно вредным, т. к. из них приготовляют вакцины, предохраняющие животных или человека от заболеваний. Порча микроорганизмами растит, и животного сырья, пищ. продуктов, строит, и пром. материалов и изделий привела к разработке различных способов их предохранения (низкая темп-pa, высушивание, стерилизация, консервирование, добавление антибиотиков и консервантов, подкисление и т. п.). В др. случаях возникает необходимость ускорить разложение определённых химич. веществ, напр, пестицидов, в почве. Велика роль микроорганизмов при очистке сточных вод (минерализация веществ, содержащихся в сточных водах).

Подготовка кадров микробиологов осуществляется в СССР на кафедрах М. ун-тов, с.-х., а также пищ. вузов, мед. и вет. ин-тов; существуют спец. кафедры микробиол. технологии. Имеется Всесоюзное микробиологическое общество и Об-во мед. микробиологов и эпидемиологов (17 тыс. членов). Ведущее науч. учреждение в области общей М.- Микробиологии институт АН СССР. Во мн. АН союзных республик созданы микробиологические н.-и. ин-ты или отделы; организованы также отраслевые ин-ты, ин-ты антибиотиков и др. Работы по различным разделам М. публикуются в журналах: -" Микробиология" (с 1932), •" Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии" (с 1924), " Прикладная биохимия и микробиология" (с 1965), " Мгкробюлопчний журнал" (Кшв, с 1934), а также в " Докладах АН СССР" и в общих биологических журналах', издаётся ежегодник " Успехи микробиологии" (с 1964). За рубежом издаются: " Journal of Bacteriology" (Bait., с 1916), " Annual Review of Microbiology" (Stanford, с 1947), " An-nales de 1'Institut Pasteur" (P., с 1887), " Archiv fur Mikrobiologie" (B.- Hdlb., с 1930), " Zeitschrift fur allgemeine Mikrobiologie" (В., с 1960) и др.

Лит.: Достижения советской микробиологии, М., 1959; Фробишер М., Основы микробиологии, пер. с англ., М., 1965; Р а-ботнова И. Л., Общая микробиология, М., 1966; " Микробиология", 1967, т. 36, в. 6 (Советская микробиология за 50 лет); М е и н е л л Дж., Мейнелл Э., Экспериментальная микробиология, пер. с англ., М., 1967; ШлегельГ., Общая микробиология, пер. с нем., М., 1972.

Л. А. Имшенецкий.

МИКРОБИОТА (Microbiota), род растений сем. кипарисовых. Один вид - М. перекрёстнопарная (М. decus-sata) - карликовый вечнозелёный однодомный кустарник вые. 1-1, 5 м с распростёртыми ветвями. Хвоя на плодущих побегах чешуевидная, черепитчатая, на молодых - игловидная. Пыльнико-вые колоски овальные желтоватые. Шишки мелкие, односемянные, шаровидные или яйцевидные, из 2-4 чешуи. Семя овальное, гладкое, бескрылое. М. растёт в суровых климатич. условиях на тощих каменистых почвах: на гольцах горных вершин и перевалов Сихотэ-Алиня на вые. 900-1200 м. Редкое растение, подлежит охране.

Лит.: Куренцова Г. Э., Реликтовые растения Приморья, Л., 1968.

МИКРОБНЫЕ АССОЦИАЦИИ, естественные или искусственно созданные человеком сообщества микроорганизмов. В М. а. могут входить бактерии, дрожжи, водоросли, грибы и др. микроорганизмы. М. а. основаны на симбиотических или метабиотических отношениях (см. Симбиоз). Отдельные виды микроорганизмов, составляющих М. а., обычно устойчивы к продуктам жизнедеятельности др. видов, участвующих в М. а., и используют эти продукты как источник энергии, углерода и азота или как факторы роста. Нек-рые М. а. давно возникли в процессе эволюции и очень устойчивы. Таковы лишайники, состоящие из фотосинте-зирующих водорослей и гетеротрофных грибов. В слизетечении берёзы и дуба обитают дрожжи, сбраживающие сахара до этилового спирта; спирт окисляется уксуснокислыми бактериями до уксусной к-ты, окисляемой затем грибами и бактериями до углекислого газа и воды. В почве создаются М. а. из анаэробов и аэробов: аэробы потребляют кислород и тем самым дают возможность развиваться анаэробным бактериям. Целло-биоза и глюкоза, образуемые при разрушении растит, остатков целлюлозными бактериями, усваиваются азотфиксирую-щими бактериями, клетки к-рых после разложения служат источником азотистого питания для целлюлозных бактерий. Часты М. а., состоящие из дрожжей и молочнокислых бактерий: дрожжи устойчивы к молочной к-те, молочнокислые бактерии - к этиловому спирту. К таким М. а. относятся закваски для получения кефира, теста из ржаной муки и др. Своеобразную М. а. представляет собой слизистый " чайный гриб", состоя щий из дрожжей и уксуснокислых бактерий и применяемый в быту для получения кислого напитка. Искусственно созданной стойкой М. а. является состоящая из трёх различных штаммов промышленная " М" раса дрожжей Saccharomyces cerevisiae.

А. А. Имшенецкий.

МИКРОБНЫЕ ФИЛЬТРЫ, аппараты для освобождения жидкостей от микроорганизмов путём фильтрации. Для изготовления М. ф. применяют сплавленные частицы стекла, эфиры целлюлозы (мембранные фильтры), асбесто-целлюлозную смесь (фильтры Зейца), неглазированный фарфор и др. М. ф. применяют для стерилизации жидкостей, портящихся при нагревании. Подробнее см. Бактериальные фильтры.

МИКРОБЫ (от микро... и греч. bios -жизнь), собирательное наименование бактерий, актиномицетов, дрожжей и микро-скопич. грибов, т. е. микроорганизмов, исключая микроскопич. водоросли и простейшие. Икогда М. наз. все микроорганизмы.

МИКРОВОЛНОВАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ, область радиоспектроскопии, в которой исследуются спектры веществ в сантиметровом и миллиметровом диапазонах длин волн (микроволны или сверхвысокие частоты). Т. к. в этот диапазон попадает большинство вращательных и вращательно-инверсионных спектров молекул (см. Молекулярные спектры), наблюдение которых в твёрдых телах и жидкостях невозможно, то М. с. часто отождествляют с радиоспектроскопией газов. М. с. - эффективный метод физ. и хим. исследований. Измерение частот вращат. спектров молекул позволяет с большой степенью точности определить структуру молекул и изучить природу химической связи. Вращат. спектр поглощения молекулы зависит от её конфигурации, т. е. от принадлежности молекулы к типу линейных, сферических, симметричных или асимметричных волчков (см. Молекула). Вращат. спектр любой молекулы может быть рассчитан, если известны её моменты инерции, к-рые зависят от конфигурации и размеров молекулы. Сравнение теоретически рассчитанных вращат. спектров молекул с экспериментально наблюдаемыми позволяет определить конфигурацию молекулы, длины связей и углы между ними.

Представление о молекуле как о жёстком образовании является приближённым. Колебания атомов, составляющих молекулу, приводят к расщеплению линий вращат. спектра и к возникновению тонкой структуры. В спектрах линейных молекул и молекул типа симметричного волчка возможно т. н. /-удвоение линий, а в спектрах молекул типа асимметричного волчка, обладающих плоскостью инверсии, - инверсионное расщепление. Спектры l -удвоения наблюдаются, напр., у молекулы HCN, причём переходы между уровнями удвоения попадают в диапазон длин волн лямбда ~ 3 мм. Единственной молекулой, у к-рой наблюдается инверсионное расщепление энергетич. уровней, является молекула аммиака (NH₃, ND₃, NHD2). Инверсионный спектр NH₃ попадает в область длин волн лямбда - 1, 3 см, а спектр ND₃ лежит в диапазоне лямбда~15-18 см. Обе эти молекулы использовались в первых квантовых генераторах (см. Молекулярный генератор).

Сверхтонкая структура вращат. молекулярных спектров обусловлена слабыми взаимодействиями электрич. и магнитных моментов атомных ядер между собой и с полем, создаваемым электронами в молекуле. Квадрупольная сверхтонкая структура спектров вызвана взаимодействием квадрупольного момента ядра с электрическим внутримолекулярным полем, а магнитная сверхтонкая структура связана с взаимодействием магнитных моментов ядер между собой и с магнитным полем, обусловленным вращением молекулы как целого. Наблюдение квадрупольной сверхтонкой структуры даёт информацию о спине, квадрупольном и магнитном моментах ядер, входящих в состав молекулы.

Для исследования вращательных спектров молекул волны от генератора СВЧ пропускают через волноводную ячейку, заполненную исследуемым газом, откуда они попадают на детектор, сигнал к-рого подаётся на регистрирующий прибор (напр., осциллограф). Сигнал детектора пропорционален мощности, поглощённой в волноводе. Плавно изменяя частоту генератора, определяют резонансную частоту v и степень (интенсивность) поглощения. Иногда вместо волноводной ячейки применяются объёмные резонаторы, имеющие большую добротность. Недостаток резонаторных ячеек по сравнению с волноводными -их узкополосность; практически для каждой спектральной линии приходится конструировать отдельный резонатор. Для повышения чувствительности радиоспектроскопов интенсивность линии модулируют с помощью электрического или магнитного полей. Модуляция происходит за счёт расщепления линий в электрическом (Штарка эффект) или магнитном (Зеемана эффект) полях.

В диапазоне СВЧ существуют достаточно мощные монохроматич. генераторы (клистроны), поэтому разрешающая сила радиоспектроскопа определяется шириной спектральной линии, к-рая в газе обусловлена гл. обр. Доплера эффектом и соударениями молекул друг с другом и со стенками ячейки. Ширину линии дельта v, обусловленную соударениями молекул, можно уменьшить, понижая давление в ячейке. Обычно оно ~ 0, 13 н/м² (10-³ мм рт. ст.), a дельта v~(1 - 5)-10⁴ гц.

Для уменьшения ширины спектральных линий применяют метод молекулярных пучков, в к-рых практически полностью отсутствуют соударения молекул друг с другом (см. Молекулярные и атомные пучки). Ширина линий в этом случае может быть уменьшена до величины ~ 10³ гц, что позволяет наблюдать не только квадрупольную, но и магнитную сверхтонкую структуру. Применение молекулярных пучков связано с уменьшением интенсивности линии. Однако существуют спец. методы, повышающие их интенсивность. Сущность их состоит в след.: коэфф. поглощения волны пропорционален разности населённостей уровней энергии, между к-рыми происходит переход. Если " очистить" от частиц верхний энергетич. уровень или увеличить в несколько раз населённость нижнего уровня, то интенсивность спектральной линии увеличится в kT/hv раз (Т - темп-pa газа, k - Болъцмана постоянная, hv - энергия поглощаемого кванта электромагнитного поля СВЧ). В молекулярном пучке это можно осуществить с помощью неоднородных электрических или магнитных полей, а в равновесном газе - с помощью вспомогательного излучения (см. Квантовая электроника).

Лит.: Т а у н с Ч., Шавлов А., Ра-диоспектроскопия, пер. с англ., М., 1959; Г о р д и В., Смит В., Трамбару-ло Р., Радиоспектроскопия, пер. с англ., М., 1953.