Какво е магнитен компас?

Почти всеки е използвал някакво устройство, което позволява да се определят традиционните посоки - север, юг, изток, запад и комбинации от тях. Дните на младежите, които се разхождат, макар че горите с ръчни модели, снабдени с истинска игла на компас, обаче до голяма степен са попаднали в кошчето на навигационната история.

Днес на практика всички смартфони са оборудвани с приемници за глобална система за позициониране (GPS), които позволяват на потребителите да разберат къде се намират в насочената „решетка“ на Земята в рамките на няколко метра. Тази технология разчита на мрежа от спътници в непрекъсната орбита високо над земната атмосфера. Но преди съвременната ракета, навигаторите залагаха на един остарял, но изключително хитър начин за определяне на посоката.

A магнитен компас е инструмент, който по същество позволява определянето на референтна точка или регион на Земята, съответстващ на магнитния север. Това е малко по-различно от истинския север, но с различните корекционни коефициенти, необходими в различни точки наоколо по света вече известен, добрият магнитен компас остава достатъчно добър, за да привлече практикуващ потребител от място на място хубаво.

Магнетизъм е термин, описващ математически предсказуем набор от ефекти върху частиците и системите в областта на физиката, известен като електромагнетика. Както при неразделния си партньор, електричеството, магнетизмът не е нещо, което може да се „види“, а много от него ефектите в реалния свят са добре известни и са включени в безброй критични аспекти на съвремието технология.

Магнитните "полета", които могат да се възприемат като линии на въздействие върху частици, подложени на физическия ефект на магнетизма, са изчертани като произхождащи от от а север магнитен полюс и течащ навън през пространството и обратно към а юг магнитен полюс. В случай на a бар магнит (правоъгълен магнит), това означава поредица от приблизително С-образни линии, „преминаващи“ от магнитния север към магнитния юг.

• За разлика от случая с електрическите заряди, няма такова нещо като „магнитен монопол“. С други думи, може да има нито един точков източник на магнитно поле по начина, по който електрическото поле не може да бъде създадено и дефинирано чрез единичен точков заряд.

Магнитните полета се създават от движещи се електрически заряди. Това може да бъде изрично и функция на целенасочено инженерство, като например, когато намотка от тоководещ проводник е обвита многократно около парче метал, създавайки електромагнит. Те се използват при производството на електрическа енергия и в други критични индустриални приложения по целия свят. Ключовата черта на електромагнита е, че той престава да бъде магнит от каквато и да е последица, след като източникът на ток бъде премахнат.

Алтернативно, източникът на движещи се заряди, залегнали в основата на магнитните полета, може да се „скрие“, като се произвежда на нивото на отделни атоми в определени елементи (например желязо, мед и никел). Благодарение отчасти на "спиновите" характеристики на електроните на тези елементи, магнитни моменти се създават във въпросните атоми и в тях феромагнитни елементи, локалните магнитни моменти са адитивни, а не отменящи по двойки (за опростяване, нормата в повечето елементи). Резултатът е парче метал, което познавате като магнит.

Земята е разделена на Северно полукълбо и Южно полукълбо, или "горната" и "долната" половина. Най-отдалечените точки на земното кълбо от линия, начертана около най-широката част на Земята в посока на нейното въртене, наречена екватор, са известни като полюси. Оста на въртене на Земята преминава през и определя Северния и Южния полюс. Първият е разположен върху лед, докато вторият е разположен върху голяма континентална земна маса (Антарктида).

Вече сте научили, че линиите на магнитното поле се изтеглят от магнитния север към магнитния юг. И все пак, когато видите диаграма, ако магнитното поле на Земята, виждате линии, повечето от които далеч над повърхността, с произход в На юг Полюс и завършващ в север Поляк. Това е така, защото Северният полюс просто случайно представлява юг магнитни полюс и съответно за Южния полюс. Под това не се разбираше объркване; географията просто не се е изравнила с физиката поради случайното поставяне на голямо находище на желязна руда в Канада (повече за това скоро).

По този начин причината иглата на компаса да сочи в посоката, която хората са обозначили като „магнитен север“ е, че иглата е принудена да се ориентира в същата посока като магнитното поле на Земята, поради изместване на електроните в атомите на материала на иглата в отговор на поле. Помислете за стрелката на върха на иглата на компаса като за аналог на стрелката на върха на линиите на магнитното поле: Те сочат в една и съща посока.

Иглата на вашия магнитен компас сочи не към истинския Северен полюс, а към точка, която е в момента на около 500 километра (около 310 мили) от Северния полюс, на остров Елесмир в северната част Канада. Това се дължи на наличието на голямо находище на желязна руда, която служи като нещо като "магнитна мивка" и "засмуква" единия край на иглата към натрупването на руда.

Имайте предвид, че би било също толкова справедливо да се каже, че другият край на иглата "сочи" на юг, докато другият край просто се завърта като последица; наистина става въпрос за моряци преди векове, които първоначално са избрали север като основна навигационна отправна точка, поради местоположението им в Северното полукълбо.

Тъй като навигацията на големи разстояния е толкова важна за толкова дълго време, коригиращи коефициенти за истински спрямо магнитни север са били достъпни за различни точки на Земята, тъй като много преди компютъризацията направи това по-ежедневие задача.

Смята се, че китайците са разбрали свойствата на лодестона още преди 2000 години. Този рядък минерал днес се нарича естествен магнит. Когато се случи да има дълга, продълговата форма като извънгабаритна игла, тя ще се ориентира в магнитното поле на Земята, когато е окачена отгоре. Китайците забелязаха това, но бяха обезсърчени защо това се е случило.

Към 11 или 12 век от н.е., китайците използват магнитни компаси за навигация. Те бяха последвани в кратък ред (в исторически мащаб) от изследователи от Европа и другаде. Първоначално тези пионери не успяха да разберат две важни неща: Референтната точка, която те нарекоха "север", благодарение на техните компаси всъщност не беше фиксиран по време на дълги пътувания и се различаваше с различни количества в различните места.

Тази реализация доведе до разработването на фактическа база данни с корекционни фактори за целия свят. До епохата на спътниците дори най-елитните военни части разчитаха на това, което сега изглежда необичайно архаична сухопътна навигация, използвайки навсякъде най-високотехнологичните магнитни компаси.

Всичко, от което се нуждаете, за да направите свой собствен магнитен компас, е купа от вода, парче корк, обикновен игла за шиене, а магнит за хладилник и съществуващ компас.

Първо, разтрийте шевната игла бързо 50 пъти по обикновен магнит за хладилник. Важно: Правете това само в една посока; с други думи, не напред и назад.

След това поставете тапата в купата с вода и поставете иглата внимателно върху тапата. Поставете компаса до този монтаж, за да видите къде е северът. Скоро, ако сте успели да намагнитите иглата, иглата ще се ориентира в същата посока като иглата на компаса.