Téměř každý použil nějaký druh zařízení, které umožňuje určovat tradiční směry - sever, jih, východ, západ a jejich kombinace. Dny mladých lidí, kteří dováděli do lesa s ručními modely vybavenými skutečnou jehlou kompasu, však do značné míry upadly do popelnice historie navigace.
Dnes jsou prakticky všechny smartphony vybaveny přijímači GPS (Global Positioning System), které uživatelům umožňují zjistit, kde jsou, v několika metrech na směrové „mřížce“ Země. Tato technologie spoléhá na síť satelitů na kontinuální oběžné dráze vysoko nad zemskou atmosférou. Ale před moderní raketou se navigátoři spoléhali na dnes již zastaralý, ale mimořádně chytrý způsob určování směru.
A kompas je nástroj, který zásadně umožňuje určení referenčního bodu nebo oblasti na Zemi odpovídající magnetickému severu. To se mírně liší od skutečného severu, ale s různými korekčními faktory požadovanými v různých bodech kolem nyní známý svět, dobrý magnetický kompas zůstává dost dobrý na to, aby procvičeného uživatele dostával z místa na místo docela dobře hezky.
Magnety a základy magnetického pole
Magnetismus je termín popisující matematicky předvídatelný soubor účinků na částice a systémy v oboru fyziky známý jako elektromagnetické pole. Stejně jako u jejího neoddělitelného partnera, elektřiny, není magnetismus něco, co lze „vidět“, ale mnoho z toho efekty v reálném světě jsou dobře známy a byly začleněny do nesčetných kritických aspektů moderní doby technologie.
Magnetická „pole“, o nichž lze uvažovat jako o liniích vlivu na částice podléhající fyzikálním účinkům magnetismu, jsou nakreslena jako původní z A severní magnetický pól a teče ven vesmírem a zpět směrem k A jižní magnetický pól. V případě a tyčový magnet (obdélníkový magnet), to znamená řadu linií zhruba ve tvaru C „tekoucích“ z magnetického severu na magnetický jih.
- Na rozdíl od případu s elektrickými náboji neexistuje nic jako „magnetický monopol“. Jinými slovy, může být žádný bodový zdroj magnetického pole ve způsobu, jakým lze vytvořit a definovat elektrické pole jediným bodovým nábojem.
Magnetická pole jsou vytvářena pohybem elektrických nábojů. To může být explicitní a funkce účelného inženýrství, jako když je cívka vodiče přenášejícího proud mnohokrát omotána kolem kusu kovu a vytváří elektromagnet. Používají se při výrobě elektrické energie a v dalších důležitých průmyslových aplikacích po celém světě. Klíčovou vlastností elektromagnetu je to, že přestane být magnetem jakéhokoli následku, jakmile je odstraněn zdroj proudu.
Alternativně se zdroj pohybujících se nábojů pod magnetickými poli může „skrývat“ a je produkován na úrovni jednotlivých atomů v určitých prvcích (např. Železo, měď a nikl). Částečně díky „spinovým“ charakteristikám elektronů těchto prvků magnetické momenty jsou vytvářeny v dotyčných atomech a v nich feromagnetický prvky, lokální magnetické momenty jsou spíše aditivní než rušení ve dvojicích (pro zjednodušení je to u většiny prvků norma). Výsledkem je kus kovu, který znáte jako magnet.
Zemské magnetické pole
Země je rozdělena na severní polokouli a jižní polokouli neboli „horní“ a „spodní“ polovinu. Nejvzdálenější body na světě od čáry nakreslené kolem nejširší části Země ve směru její rotace, nazývané rovník, se nazývají póly. Osa rotace Země prochází a definuje severní a jižní pól. První z nich sedí na ledě, zatímco druhý leží na velké kontinentální pevnině (Antarktida).
Už jste se naučili, že čáry magnetického pole jsou kresleny od magnetického severu k magnetickému jihu. Přesto když vidíte diagram, pokud magnetické pole Země, vidíte čáry, většinou daleko nad povrchem, pocházející na Jižní Pole a konec na Severní Pól. Je to proto, že severní pól představuje pouhou náhodou jih magnetický pól, a odpovídajícím způsobem pro jižní pól. Tím nebyl míněn žádný zmatek; geografie se náhodou neshodovala s fyzikou kvůli umístění velkého ložiska železné rudy v Kanadě (více o tom brzy).
Takže důvod, proč jehla kompasu ukazuje ve směru, který lidé označili jako „magnetický sever“, je ten, že jehla je nucena se orientovat ve stejném směru jako magnetické pole Země v důsledku posunu elektronů v atomech materiálu jehly v reakci na pole. Představte si šipku na špičce jehly kompasu jako analogickou se šipkou na špičce čar magnetického pole: Ukazují stejným směrem.
Magnetický sever versus skutečný sever
Jehla na vašem magnetickém kompasu neukazuje na pravý severní pól, ale do bodu, který je v současné době asi 500 kilometrů od severního pólu na severu ostrova Ellesmere Kanada. Důvodem je přítomnost velkého ložiska železné rudy, které slouží jako jakési „magnetické umyvadlo“ a „vysává“ jeden konec jehly směrem k ložisku rudy.
Všimněte si, že by bylo stejně spravedlivé říci, že druhý konec jehly „směřuje“ na jih, zatímco druhý konec se v důsledku toho jednoduše točí; je to opravdu otázka námořníků, kteří si před staletími původně vybrali sever jako základní navigační výchozí bod, kvůli jejich poloze na severní polokouli.
Protože navigace na velké vzdálenosti byla tak dlouho kritická, opravné faktory pro skutečnou versus magnetickou sever byl k dispozici pro různé body na Zemi již dlouho předtím, než to díky automatizaci učinilo světnějším úkol.
Historie magnetického kompasu
Předpokládá se, že Číňané pochopili vlastnosti lóže již před 2000 lety. Tento vzácný minerál se dnes nazývá přírodní magnet. Když se stane, že bude mít dlouhý, podlouhlý tvar jako nadměrně velká jehla, bude se orientovat v magnetickém poli Země, když bude zavěšen shora. Číňané si toho všimli, ale byli stymied, proč k tomu došlo.
V 11. nebo 12. století n. L. Číňané používali k navigaci magnetické kompasy. V krátké době (v historickém měřítku) je sledovali průzkumníci z Evropy i jinde. Zpočátku tito průkopníci nepochopili dvě důležité věci: referenční bod, kterému říkali „sever“, díky na jejich kompasy nebyl ve skutečnosti stanoven během dlouhých cest a lišil se různými částkami v různých místa.
Tato realizace vedla k vývoji de facto databáze korekčních faktorů pro celý svět. Až do doby satelitů se i ty nejelitnější vojenské jednotky spoléhaly na to, co se nyní jeví jako neobvykle archaická pozemská navigace s využitím nejmodernějších magnetických kompasů kdekoli.
Jak si vyrobit magnetický kompas
Vše, co potřebujete k výrobě vlastního magnetického kompasu, je miska voda, kus korek, obyčejný jehla na šití, a magnet na ledničku a existující kompas.
Nejprve rychle 50krát třepejte šicí jehlu podél běžného magnetu v chladničce. Důležité: Dělejte to pouze v jednom směru; jinými slovy, ne sem a tam.
Poté vložte korek do misky s vodou a jehlu opatrně položte na korek. Umístěte kompas vedle této sestavy, abyste viděli, kde je sever. Pokud se vám brzy podařilo magnetizovat jehlu, bude se jehla orientovat ve stejném směru jako jehla kompasu.