Місцевості, де магнітна стрілка компаса постійно відхилена. Орієнтування з компасу та Історія капітана Гаттераса

Напевно, кожен знає, що таке компас - цей прилад здавна застосовується і зараз встановлений буквально в кожному електронному гаджеті. Компас нагадує годинник, що тільки вказує не на час, а на напрями світла: північ, південь, захід і схід. Як не крути, стрілка компаса завжди показує на північ – чому ж? Вся справа в полюсах та магнітному полі Землі.

Навіщо використовують компас?

Компас - дуже корисний пристрій, коли потрібно зорієнтуватися в незнайомій місцевості - у морі, лісі або пустелі. Морські мандрівники та експедитори використовують цей прилад із XIV століття. Синя стрілка або магнітна сторона, як правило, завжди вказує на північний горизонт (N – north), червона стрілка – на південь (S – south). Зліва направо стрілки вказують на захід і схід (W – west, E – east). Також бувають і проміжні напрямки – північний захід, південний схід тощо.

То чому стрілка компаса завжди вказує на північ? Взагалі напрямок компаса вказує не на дійсний полюс, що проходить через вісь обертання Землі, а на магнітний полюс. Основою роботи приладу є магнітне поле планети, а чи не географічні полюси. Так, якщо попрямувати компасом прямо на північ, дорога приведе до острова Сомерсет, який знаходиться в 2,1 тисячі кілометрах від дійсного географічного північного полюса. Крім того, ця точка поступово "дрейфує" на 0,5% кожне десятиліття.

Орієнтири приладу працюють за принципом магнітів, тобто Землі та намагніченого покажчика – ось чому стрілка компаса завжди показує на північ.

Історія створення

Створення компасу належать до європейських винахідників XII століття. Спочатку механізм був дуже лаконічним: намагнічена стрілка, закріплена на пробці, була поміщена в посудину з водою. Потім орієнтир у вигляді стрілки стали закріплювати на дні чаші та встановлювати по осі координат.

Значно вдосконалено орієнтир напрямків світла був у XIV столітті італійським капітаном Флавіо Джойєм: було створено циферблат та розміщено намагнічений покажчик на шпильці.

За літописами Стародавнього Китаю компаси були створені набагато раніше – за два чи три тисячоліття до нашої ери. Згідно з легендою, імператор Хуан-ді знайшов шлях із пустелі за допомогою компасу. Під час переслідувань монгольської армії їхні війська збилися зі шляху і заблукали в пустелі. У Хуан-ді була фігурка у вигляді чоловічка, що завжди вказує на південь. Закріпивши чоловічка на колісниці, він повів свої війська за вказаним напрямком і вивів їх із пустелі.

Показники компасу

Чи завжди стрілка компаса вказує на північ? Виявляється, ні. Пристрій може вказувати напрямок неточно за різних обставин. Наприклад, при сонячній активності – магнітних бурях чи сонячних вітрах. Стрілка компаса може некоректно показувати також біля електронних гаджетів, які при роботі створюють електромагнітне поле.

У так званих зонах магнітних аномалій - у Курську чи Медведицькій гряді, компас взагалі втрачає будь-яку координацію: починає показувати північ замість південної сторони, або захід замість сходу. Крім того, підставою неправильної роботи компаса можуть бути магніти або металеві предмети, що знаходяться біля приладу.

Таким чином, компас, як механічний пристрій, може варіювати показники, залежно від вмісту металевих речовин, залізовмісних речовин, магнітних полів Землі або сонячної активності.

Гіроскопічний компас

Компаси виготовляються не тільки на підставі магнітів, їх ще роблять за принципом гіроскопа - пристрої з диском, що обертається (приклад: дзига або дзиґа). Ці прилади, які ще називають - гірокомпаси, широко поширені в ракетній техніці чи морській навігації.

У гіроскопічних приладах завжди відбивається справжній полюс, куди і вказує стрілка компаса. Іншими словами, це точка, якою проходить вісь, навколо якої обертається Земля. Перевагою гіроскопічних компасів є їх менша чутливість до магнітних полів, які можуть спричинити будь-які металеві деталі, наприклад, частини корабля або судна.

Електронного типу компаси з GPS-навігатором використовуються в смартфонах або інших гаджетах.

Отже, якщо підсумувати, чому стрілка компаса завжди вказує на північ. Максимальна кількість зарядів знаходиться на магнітних полюсах Землі. Виходячи з цього, покажчик компаса перерозподіляється меридіаном на протилежні заряди - на північ і південь.

Пристрій, який зовні схожий на звичайний годинник. Проте є одна особливість. Стрілка компаса завжди вказує на північ. Чому? Відповідь знайдете у статті.

Тяжіння - відштовхування

Усі компаси – це пристрої з магнітом. Працюють вони за принципом тяжіння магнітних полюсів. Легка стрілка компаса – магніт. Наша Земля - ​​це теж магніт, тільки дуже великий і не дуже сильний із максимальними показниками магнітного поля на полюсах - Північному та Південному. Як відомо, протилежні магнітні полюси притягуються один до одного. При цьому однакові, навпаки, відштовхуються. Ось чому стрілка компаса завжди вказує на північ. Стисло це можна описати так: намагнічена голка притягується до Північного магнітного полюса планети.

А якщо точніше

Є таке поняття – магнітне відмінювання. Що це таке? Це кут, що утворюється між віссю обертання планети та її магнітною віссю. Адже вони не збігаються. Чому стрілка компаса завжди вказує на північ? Коротку відповідь складно дати, оскільки саме питання не зовсім коректне. Правильно сказати, що стрілка вказує на точку, що знаходиться на північ від полюса, а саме на острів Соммерсет, що знаходиться в Арктичному архіпелазі Канади. І від нього до Північного полюса 2100 км.

Перший компас

Він виглядав як ківш з живцем, розташований на мідній платівці, щоб дізнатися сторони світла, треба було обертати ківш, і в момент його зупинки живець вказував на південь. Це диво винайшли у Стародавньому Китаї. І ківш був обраний невипадково. Адже він був скопійований із «Небесного Ківша». Саме так називали китайці сузір'я Великої Ведмедиці. Але тоді люди ще не знали, чому компас стрілка завжди показує на північ. Пройшло кілька століть, і в 1600 році Гільберт Вільям, англійський фізик і дослідник, написав книгу про магніти, магнітні тіла і про великий магніт - Землю. Саме йому належить першість у аргументованому роз'ясненні того, чому стрілка компаса завжди показує на північ.

Похибки

Але буває, що стрілка компаса не завжди вказує на північ. Чому? Причин може бути кілька:

Нульовий показник

Вчені довели, що кожні два тисячоліття наша планета втрачає магнітне поле. Кожні 10 років поле Землі стає слабшим на 0,5%. Коли його не стане, відбудеться переполюсування планети і магнітне поле знову зростатиме, а полюси поміняються місцями. Вивчаючи лавові відкладення, доведено, що це відбувалося з нашою планетою неодноразово.

Компас у домашніх умовах

Зробити його просто. Для цього потрібна голка, магніт, чашка з водою та олія. Голку треба покласти на кілька днів поблизу магніту. Потім змастити її олією та обережно опустити на воду в чашці. Намагнічена голка в маслі не втопиться і розгорнеться, вказуючи на сторони світла.

Біокомпас

Виявилося, що перельотні птахи мають свій компас. Біля очей у них знаходиться маленьке поле чутливих клітин, в яких знаходиться магнетит - речовина, здатна намагнічуватися. Саме цей «компас» не дає перелітним птахам збитися зі свого шляху.

GPS - компас

З розвитком технологій супутникового зв'язку звичайний компас відходить у минуле. Сьогодні, коли покриття супутників зв'язку практично не залишило планети неохоплених ділянок, люди переходять на супутникові технології навігації. Ніхто не дивується навігатору в автомобілі та телефоні. До того ж кораблі та літаки давно використовують для орієнтування супутникових систем.

Коли я була маленька, ми з татом часто ходили до лісу за грибами, ягодами та й просто погуляти. Із собою ми завжди брали компас. Ще тоді тато пояснив мені принцип його роботи. Спочатку я сприйняла нову для себе інформацію на віру, а через деякий час задумалася, чому стрілка компаса спрямована саме на північ і чи може вона змінити свій напрямок?

Яким чином працює компас

Цей пристрій має магніт. Принцип його роботи заснований на тяжіння-відштовхуваннімагнітних полюсів Спробую пояснити доступною мовою. Стрілкау компасі – це дуже легкий магніт. Планета, де ми з вами живемо, - теж магніт, але вже величезний і масивний. Ще зі шкільної лави відомо, що полюси магнітів з різними зарядами мають особливість притягуватися один до одного. Саме цим і пояснюється той факт, що стрілка компасу спрямована на північ.

Чи може стрілка компаса змінити напрямок

Ось ще одне запитання, яке мене зацікавило: чи може компас обдурити? Будь-який механічний прилад може підвести компас не виняток.

Однак, компас вказує неправильний напрямоклише у кількох випадках:

• Якщо в безпосередній близькості від нього є сторонні магнітиздатні відхилити стрілку.
• Якщо поруч розташований будь-який електронний гаджетстворює навколо себе електромагнітне поле, що впливає на показання компаса.
• Висока сонячна активність: магнітні бурі, сонячний вітер
• Якщо спробувати скористатися ним у зонах з магнітними аномаліями.

На землі є кілька таких зон. Напевно, кожен із вас чув про Курської магнітної аномалії,де напруженість магнітного поля у кілька разів перевищує норму. Тут компаси просто божеволіють!

Менш відома, але, на мій погляд, ще цікавіша така зона розташована у Волгограді. Вона називається Медведицька гряда. Це справді аномальне місце. Його особливість у тому, що тут брешуть компаси. Гряда має здатність притягувати блискавки, а під землею на глибині близько 30 метро, ​​невідомо ким вириті широкі тунелі.

Стрілка магнітного компаса вказує на магнітні полюси Землі, а якщо бути точним, то знаходиться в магнітному полі Землі паралельно його магнітним силовим лініям. Це спостерігається як і північному, і у південному півкулях. Але бувають і винятки, причому не так вже й рідко.

Як правило, кінець стрілки, що вказує на північний магнітний полюс, забарвлюють контрастний колір.

З чого зроблено стрілку

Будь-яка стрілка магнітного компаса виготовлена ​​з феромагнетика.

Феромагнетик - це матеріал, який здатний мати намагніченість навіть за відсутності зовнішнього магнітного поля. У ньому встановлюється далекий феромагнітний порядок магнітних моментів атомів та іонів, завдяки чому він і набуває магнітних властивостей. У відео пояснюється це явище:

Однак при нагріванні феромагнетика до температури Кюрі вказаний порядок руйнується і феромагнетик стає парамагнетиком. Нагрітий над вогнем магніт втрачає свої магнітні властивості. На цьому заснований найпростіший спосіб розмагнічування різноманітних магнітів, не виключаючи стрілки магнітного компаса.

Для того, щоб намагнітити феромагнетик заново, його температуру потрібно знизити нижче точки Кюрі і помістити його в магнітне поле - або покласти поряд з іншим магнітом, або намагнітити, зробивши його осердям електромагніту.

Чому магнітна стрілка повертається

Щоб розібратися в цьому питанні, слід згадати, що таке магнітне поле. А магнітне поле - це силове поле, яке може впливати на електричні заряди та тіла, які мають магнітний момент.

Таким чином, два магніти здатні взаємодіяти один з одним, при цьому їх однакові полюси будуть відштовхуватися, а протилежні - притягуватися. Так, північний і південний полюси прагнутимуть з'єднатися, а ось південний з південним і північний з північним навпаки - заважатимуть з'єднати два магніти.

Тепер розглянемо стрілку магнітного компасу та нашу планету. Обидва ці об'єкти є магнітами, отже, і взаємодіють друг з одним за вищевказаним принципом. Тобто, північний кінець стрілки тягнеться до південного полюса Землі, а південний - до північного.

Але як так? Адже нам казали, що північний кінець стрілки вказує на північ? У чому каверза?

Пояснюється все дуже просто: північний та південний магнітний полюс Землі перейменували і назвали на честь тих географічних полюсів, які знаходилися в безпосередній близькості до них. Таким чином виходить, що поблизу географічного північного полюса насправді знаходиться південний магнітний полюс Землі, який для зручності був названий північним магнітним полюсом, а в південній півкулі все навпаки.

Взаємодія між цими двома магнітами не дуже сильна. Якщо стрілку просто покласти на землю, вона навряд чи зрушить з місця. Тому, щоб не заважати їй повертатись у відносно слабкому магнітному полі Землі, її «садять» на шпиль, який виступає в ролі осі, або, як у перших європейських моделях компасів, опускають на воду, зменшуючи тим самим опір при обертанні до мінімуму.

Щоб не сплутати північний та південний кінці стрілки, їх зазвичай роблять різними. Найчастіше кінці стрілки можуть відрізнятися за формою та кольором. Як правило, червоним кольором виділяють північний кінець стрілки, але бувають і винятки. Про те, якими квітами та формою виділяють північну частину стрілки, а також про те, як визначити північний кінець стрілки самостійно, є матеріал в окремій статті (Пристрій компасу).

Чому стрілка не вказує на справжню північ

Як було зазначено, стрілка магнітного компаса показує напрямок на магнітні північ і південь Землі. Однак розташування магнітних полюсів не збігається з місцем розташування істинних полюсів Землі. Крім того, положення магнітних полюсів Землі постійно змінюється, причому швидкість зміни непостійна в часі і відрізняється у північного та південного магнітних полюсів, що пов'язано з процесами, що відбуваються в надрах планети.

Таким чином, твердження про те, що стрілка магнітного компасу завжди вказує на істинну північ, є помилковим.

Часто доводилося чути, що на Алясці - найбільшому штаті США - стрілка магнітного компасу показує не на північ, а на схід. Це не зовсім так. Якщо розглянути карту ізгону магнітного відмінювання, то видно, що найбільше відхилення стрілки на схід не досягне навіть 40°, а це не східний напрямок, а північно-східний. А от якщо говорити про те, де стрілка компаса замість півночі покаже на захід, то така територія є - це Нунавут, який нещодавно став частиною Канади.

Карта ізгону представлена ​​нижче:

Однак при необхідності все ж таки можна за показаннями магнітного компаса визначити напрямок на справжні полюси Землі. Для цього потрібно знати величину магнітного відмінювання, про яку ми розповідали

Чому іноді стрілка не вказує на магнітну північ

Якщо бути точним, то стрілка магнітного компаса не вказує точно навіть на магнітні полюси Землі. Її свідчення у разі є приблизними.

На самих магнітних полюсах стрілка магнітного компаса прагнутиме зайняти вертикальне положення, оскільки лінії магнітного поля Землі, паралельно яким розташовується стрілка, цих територіях розташовані перпендикулярно площині горизонту. Таким чином, північна частина стрілки дивитиметься вниз на північному полюсі, а південна - на південному.

Однак бувають ситуації, коли показання магнітної стрілки досить сильно відхиляються від "норми", і тоді без додаткових поправок у розрахунках можна отримати великі помилки.

Такі відхилення можуть бути пов'язані з низкою причин. Розглянемо деякі з них.

Це, наприклад, відбувається в областях магнітних аномалій, де напрямок силових ліній магнітного поля Землі сильно відрізняється від напрямку силових ліній магнітного поля в сусідніх областях. Карти з такими ділянками іноді мають замітку про те, що зображена місцевість відноситься до магнітних аномалій.

Іноді при некоректній роботі показання магнітної стрілки можуть впливати різні феромагнетики, що знаходяться поруч. Зазвичай їхній вплив присутній завжди, але через їхню віддаленість від стрілки такий вплив мізерно мало проти впливом магнітного поля Землі. Якщо ж джерело стороннього магнітного поля (феромагнетик або провідник, яким тече електричний струм) виявляється занадто близько до стрілки, його вплив може виявитися помітним, а найчастіше й стати переважним, що негативно позначиться результатах проведених з допомогою компаса вимірах.

Зрештою, на помилку у показаннях магнітного (та й не лише магнітного) компаса може вплинути його несправність. Це не така рідко зустрічається ситуація, тому до неї потрібно поставитися з усією відповідальністю.

Допоміжні «стрілочні» елементи компасу

Для забезпечення коректної роботи основного елемента компаса – магнітної стрілки – у цьому пристрої передбачено ряд допоміжних елементів. Ознайомимось із деякими з них.

Ковба. Вона дозволяє захистити стрілку від механічних пошкоджень, втрати та від впливу вітру та дощу.

Рідина у колбі. Вона слугує для швидкої стабілізації стрілки. Компаси, колба яких заповнена спеціальною рідиною, називаються рідинними. У «повітряних» моделях цієї мети використовувався латунний корпус, зменшує коливання стрілки з допомогою виникнення індукційних струмів. Однак, якщо порівнювати два варіанти стабілізації, то у випадку з рідиною будь-які коливання стрілки згасають набагато швидше.

Арретір. Це спеціальний стопор для зупинки стрілки, що найчастіше є невеликим важелем-фіксатором. Він дозволяє утримувати стрілку в нерухомому стані, запобігаючи її хаотичним коливанням під час руху людини по маршруту.

Як зробити стрілку для компаса своїми руками

В аварійній ситуації, що сталася за межами цивілізації, може знадобитися сформулювати примітивний компас.

Як стрілку для такого компаса допустимо використовувати будь-які невеликі вироби з феромагнетиків. Найчастіше як стрілка для саморобного компаса використовують намагнічену швейну голку, хоча з тим же успіхом у цій ролі виступають і інші предмети, наприклад, англійська шпилька або рибальський гачок.

Докладніше про те, як зробити компас із підручних матеріалів, можна прочитати в

До речі, в стародавньому Китаї, де був винайдений перший магнітний компас, як стрілку використовували спеціальну намагнічену ложку, що вільно обертається на гладкій дошці.

Як зорієнтуватися за стрілкою компаса

За допомогою працюючої магнітної стрілки можна вирішувати різні завдання, але для орієнтування важливі насамперед дві - визначення сторін світла та визначення напрямку, в якому потрібно рухатися.

Для того, щоб визначити сторони світла, потрібно за допомогою стрілки знайти напрямок на північ і стати обличчям до нього. Тепер позаду виявиться південь, праворуч – схід, а ліворуч – захід.

Щоб за стрілкою компаса вибрати напрямок подальшого руху, знаючи азимут, потрібно визначити за показаннями стрілки напрямок на північ, а потім від нього за годинниковою стрілкою відміряти кут, що відповідає потрібному магнітному азимуту.

Як бачимо, у роботі магнітної стрілки, як і самої стрілки немає нічого загадкового та суперечливого. Все цілком пояснюється законами фізики і знаннями про навколишній світ. Саме ці знання, накопичені попередніми поколіннями, дозволяли людям виживати і привели до розквіту людську цивілізацію, і саме ці знання в наші дні стають на допомогу тим, хто опинився в аварійних умовах далеко від цивілізації або просто заблукав у лісі, вирушивши за грибами.

Компас - це прилад, який визначає сторони світла з намагніченою стрілкою, завжди вказує на північ. За допомогою компаса людина може орієнтуватися на місцевості та визначати напрямок.

Ще у стародавньому Китаї люди користувалися примітивним компасом. Стародавній китайський компас називався сипнути, що в перекладі означає «відає півднем». Це диво-техніки того часу виглядало як ківш із тонким черешком. Ківш знаходився на мідній, добре відполірованій пластині. На краях пластини було висічено спеціальні знаки, які позначали сторони світла. Якщо додатково ківш обертати навколо точки зіткнення з пластиною, то в момент зупинки черешок буде вказувати на південь. Форму ковша було обрано зовсім не випадково. Вона була скопійована з форми сузір'я Великої Ведмедиці, що називалося у Китаї «Небесним Ківшем».

Сучасний компас

Сучасний компас набагато точніший. У ньому використовуються властивості магніту. Магніт, це зроблений із заліза або інших спеціальних матеріалів, що мають магнітні властивості, має два полюси. Якщо піднести два магніти один до одного, то полюси, що мають однакові заряди, відштовхуватимуться, а полюси з протилежними зарядами притягуватимуться.

Стрілка компаса – це магніт, і Земля також є магнітом. Максимальна кількість магнітних зарядів Землі знаходиться на Північному та Південному магнітних полюсах (вони не збігаються з Північним та Південним полюсами географічної зони). Стрілка компаса залучається до протилежних магнітних зарядів полюсів Землі, і, таким чином, стрілка компаса завжди вказує на північ, а інший її кінець — завжди на південь.