ما هي البوصلة المغناطيسية؟

استخدم الجميع تقريبًا نوعًا من الأجهزة التي تسمح بتحديد الاتجاهات التقليدية - الشمال والجنوب والشرق والغرب ومجموعات منها. ومع ذلك ، فإن أيام الصغار الذين كانوا يتجولون على الغابة بنماذج محمولة باليد مزودة بإبرة بوصلة فعلية ، قد سقطت إلى حد كبير في سلة مهملات تاريخ الملاحة.

اليوم ، تأتي جميع الهواتف الذكية تقريبًا مزودة بأجهزة استقبال نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) التي تتيح للمستخدمين معرفة مكان وجودهم على "شبكة" اتجاه الأرض في غضون بضعة أمتار. تعتمد هذه التقنية على شبكة من الأقمار الصناعية في مدار مستمر عالياً فوق الغلاف الجوي للأرض. ولكن قبل الصواريخ الحديثة ، اعتمد الملاحون على طريقة عفا عليها الزمن ولكنها ذكية للغاية لتحديد الاتجاه.

أ بوصلة مغناطيسية هي أداة تسمح بشكل أساسي بتحديد نقطة مرجعية أو منطقة على الأرض تقابل الشمال المغناطيسي. هذا يختلف قليلاً عن الشمال الحقيقي ، ولكن مع عوامل التصحيح المختلفة المطلوبة في نقاط مختلفة حولها العالم المعروف الآن ، تظل البوصلة المغناطيسية الجيدة جيدة بما يكفي لجذب مستخدم متمرس من مكان إلى آخر بشكل جميل.

المغناطيسية

يتم رسم "الحقول" المغناطيسية ، التي يمكن اعتبارها خطوطًا للتأثير على الجسيمات الخاضعة للتأثيرات الفيزيائية للمغناطيسية ، على أنها ناشئة من عند أ شمال قطب مغناطيسي ويتدفق للخارج عبر الفضاء والعودة باتجاه أ جنوب قطب مغناطيسي. في حالة أ شريط المغناطيس (مغناطيس مستطيل) ، وهذا يعني أن سلسلة من الخطوط على شكل حرف C تقريبًا "تتدفق" من الشمال المغناطيسي إلى الجنوب المغناطيسي.

• على عكس حالة الشحنات الكهربائية ، لا يوجد شيء مثل "احتكار مغناطيسي". بعبارة أخرى ، يمكن أن يكون هناك لا يوجد مصدر نقطي للمجال المغناطيسي بالطريقة التي يمكن بها إنشاء المجال الكهربائي وتعريفه بشحنة نقطة واحدة.

يتم إنشاء المجالات المغناطيسية عن طريق تحريك الشحنات الكهربائية. يمكن أن يكون هذا واضحًا ووظيفة هندسية هادفة ، كما هو الحال عندما يتم لف ملف من الأسلاك الحاملة للتيار عدة مرات حول قطعة من المعدن ، مما يؤدي إلى إنشاء مغناطيس كهربائي. تُستخدم في توليد الطاقة الكهربائية وفي التطبيقات الصناعية الهامة الأخرى في جميع أنحاء العالم. السمة الرئيسية للمغناطيس الكهربائي هي أنه لم يعد مغنطيسًا لأي نتيجة بمجرد إزالة المصدر الحالي.

بدلاً من ذلك ، يمكن أن "يختبئ" مصدر الشحنات المتحركة الكامنة وراء الحقول المغناطيسية ، ويتم إنتاجه على مستوى الذرات الفردية في عناصر معينة (مثل الحديد والنحاس والنيكل). يعود الفضل جزئيًا إلى خصائص "الدوران" لإلكترونات هذه العناصر ، لحظات مغناطيسية يتم إنشاؤها في الذرات المعنية ، وفي هذه مغنطيسية العناصر ، اللحظات المغناطيسية المحلية مضافة بدلاً من إلغائها في أزواج (للتبسيط ، القاعدة في معظم العناصر). والنتيجة قطعة من المعدن تعرفها كمغناطيس.

تنقسم الأرض إلى نصف الكرة الشمالي ونصف الكرة الجنوبي ، أو النصفين "العلوي" و "السفلي". تُعرف النقاط الأبعد على الكرة الأرضية من خط مرسوم حول الجزء الأوسع من الأرض في اتجاه دورانها ، ويسمى خط الاستواء ، بالأقطاب. يمر محور دوران الأرض عبره ويحدد القطب الشمالي والقطب الجنوبي. الأول يجلس على الجليد ، بينما يقع الأخير على كتلة أرضية قارية كبيرة (أنتاركتيكا).

لقد تعلمت بالفعل أن خطوط المجال المغناطيسي يتم رسمها من الشمال المغناطيسي إلى الجنوب المغناطيسي. ومع ذلك ، عندما ترى رسمًا تخطيطيًا إذا كان المجال المغناطيسي للأرض ، فسترى خطوطًا ، معظمها بعيدًا عن السطح ، منشؤها في ال جنوب القطب و النهاية في ال شمال عمود. هذا لأن القطب الشمالي ، بمحض الصدفة ، يشكل جنوبًا مغناطيسي القطب الجنوبي ، وبالتالي للقطب الجنوبي. لم يكن المقصود من هذا التباس. تصادف أن الجغرافيا لم تتوافق مع الفيزياء بسبب حدوث مصادفة لوضع رواسب كبيرة من خام الحديد في كندا (المزيد حول هذا قريبًا).

وبالتالي ، فإن سبب توجيه إبرة البوصلة في الاتجاه الذي أطلق عليه البشر "الشمال المغناطيسي" هو أن الإبرة مضطرة لتوجيه نفسها في نفس اتجاه المجال المغناطيسي للأرض ، بسبب التحول في الإلكترونات في ذرات مادة الإبرة استجابةً ل مجال. فكر في السهم الموجود في طرف إبرة البوصلة على أنه مماثل للسهم الموجود في طرف خطوط المجال المغناطيسي: فهي تشير في نفس الاتجاه.

لا تشير الإبرة الموجودة على البوصلة المغناطيسية إلى القطب الشمالي الحقيقي ، ولكن في نقطة محددة حاليًا على بعد حوالي 500 كيلومتر (حوالي 310 ميلاً) من القطب الشمالي ، في جزيرة إليسمير في الشمال كندا. ويرجع ذلك إلى وجود رواسب كبيرة من خام الحديد ، والتي تعمل كنوع من "الحوض المغناطيسي" و "تمتص" أحد طرفي الإبرة باتجاه ترسب الخام.

لاحظ أنه سيكون من العدل أيضًا أن نقول إن الطرف الآخر من الإبرة "يشير" إلى الجنوب ، في حين أن الطرف الآخر يتم لفه ببساطة نتيجة لذلك ؛ إنها حقًا مسألة بحارة منذ قرون ، اختاروا الشمال كنقطة انطلاق أساسية للملاحة ، نظرًا لموقعهم في نصف الكرة الشمالي.

نظرًا لأن التنقل عبر مسافات كبيرة كان أمرًا بالغ الأهمية لفترة طويلة ، فإن عوامل التصحيح للعوامل الحقيقية مقابل المغناطيسية كان الشمال متاحًا لنقاط مختلفة على الأرض منذ فترة طويلة قبل أن تجعل الحوسبة هذا الأمر عاديًا مهمة.

يُعتقد أن الصينيين قد فهموا خصائص الحجر منذ 2000 عام. هذا المعدن النادر يسمى المغناطيس الطبيعي اليوم. عندما يحدث في شكل طويل مستطيل مثل إبرة كبيرة الحجم ، فإنها ستوجه نفسها في المجال المغناطيسي للأرض عند تعليقها من الأعلى. لاحظ الصينيون ذلك ، لكنهم أحبطوا سبب حدوثه.

بحلول القرن الحادي عشر أو الثاني عشر الميلادي ، كان الصينيون يستخدمون البوصلات المغناطيسية في الملاحة. تبعهم في وقت قصير (على نطاق تاريخي) المستكشفون من أوروبا وأماكن أخرى. في البداية ، فشل هؤلاء الرواد في فهم شيئين مهمين: النقطة المرجعية التي أطلقوا عليها اسم شكر "الشمال" لم يتم إصلاح بوصلاتهم في الواقع أثناء الرحلات الطويلة ، واختلفت بمقادير مختلفة في مختلفة أماكن.

أدى هذا الإدراك إلى تطوير قاعدة بيانات فعلية لعوامل التصحيح للعالم بأسره. حتى عصر الأقمار الصناعية ، كانت حتى أكثر الوحدات العسكرية نخبة تعتمد على ما يبدو الآن ملاحًا بريًا قديمًا باستخدام أعلى البوصلات المغناطيسية عالية التقنية في أي مكان.

كل ما تحتاجه لصنع البوصلة المغناطيسية الخاصة بك هو وعاء من ماء، قطعة من الفلين، عادي ابرة خياطة، أ مغناطيس الثلاجة والموجود بوصلة.

أولاً ، افركي إبرة الخياطة بسرعة 50 مرة على طول مغناطيس الثلاجة العادي. هام: افعل ذلك في اتجاه واحد فقط ؛ بعبارات أخرى، ليس ذهابا وايابا.

ثم ضع الفلين في وعاء الماء وضع الإبرة برفق فوق الفلين. ضع البوصلة بجانب هذا التجمع ، حتى تتمكن من رؤية مكان الشمال. قريبًا ، إذا تمكنت من جذب الإبرة ، فستوجه الإبرة نفسها في نفس اتجاه إبرة البوصلة.