Was ist ein Magnetkompass?

Fast jeder hat ein Gerät verwendet, das die Bestimmung traditioneller Richtungen ermöglicht – Nord, Süd, Ost, West und Kombinationen davon. Die Zeiten, in denen Jugendliche mit Handmodellen, die mit einer echten Kompassnadel ausgestattet waren, durch den Wald tummelten, sind jedoch weitgehend in den Mülleimer der Schifffahrtsgeschichte gefallen.

Heutzutage sind praktisch alle Smartphones mit Global Positioning System (GPS)-Empfängern ausgestattet, die es dem Benutzer ermöglichen, innerhalb weniger Meter herauszufinden, wo er sich auf dem Richtungs-„Gitter“ der Erde befindet. Diese Technologie beruht auf einem Netzwerk von Satelliten in einer kontinuierlichen Umlaufbahn hoch über der Erdatmosphäre. Aber vor der modernen Raketentechnik verließen sich Navigatoren auf eine inzwischen veraltete, aber außerordentlich clevere Art der Richtungsbestimmung.

EIN magnetischer Kompass ist ein Werkzeug, das grundsätzlich die Bestimmung eines Bezugspunktes oder einer Region auf der Erde entsprechend dem magnetischen Norden ermöglicht. Dies unterscheidet sich geringfügig von geographischem Norden, jedoch mit den unterschiedlichen Korrekturfaktoren, die an verschiedenen Punkten in der Umgebung erforderlich sind Der Globus ist jetzt bekannt, ein guter Magnetkompass bleibt gut genug, um einen geübten Benutzer von Ort zu Ort zu bringen schön.

Magnetismus ist ein Begriff, der eine mathematisch vorhersagbare Menge von Auswirkungen auf Teilchen und Systeme im Bereich der Physik beschreibt, die als. bekannt ist Elektromagnetik. Wie bei seinem untrennbaren Partner, der Elektrizität, ist der Magnetismus nichts, was man "sehen" kann, aber viele seiner of Auswirkungen in der realen Welt sind bekannt und wurden in unzählige kritische Aspekte der modernen Technologie.

Magnetische "Felder", die man sich als Einwirkungslinien auf Teilchen vorstellen kann, die den physikalischen Wirkungen des Magnetismus unterliegen, werden als ursprunglich gezeichnet von ein Norden Magnetpol und fließt nach außen durch den Raum und zurück zu ein Süd magnetischer Pol. Im Fall von a Stabmagneten (ein rechteckiger Magnet), dies bedeutet eine Reihe von ungefähr C-förmigen Linien, die vom magnetischen Norden zum magnetischen Süden "fließen".

• Anders als bei elektrischen Ladungen gibt es keinen "magnetischen Monopol". Mit anderen Worten, es kann keine Punktquelle eines magnetischen Feldes in der Art und Weise, wie ein elektrisches Feld durch eine einzelne Punktladung erzeugt und definiert werden kann.

Magnetfelder werden durch bewegte elektrische Ladungen erzeugt. Dies kann explizit sein und eine Funktion zielgerichteter Technik sein, wie wenn eine Spule aus stromdurchflossenem Draht viele Male um ein Stück Metall gewickelt wird, wodurch ein Elektromagnet entsteht. Diese werden weltweit in der Stromerzeugung und in anderen kritischen Industrieanwendungen eingesetzt. Die Haupteigenschaft eines Elektromagneten besteht darin, dass er nach dem Entfernen der Stromquelle kein Magnet mehr ist.

Alternativ kann sich die Quelle der sich bewegenden Ladungen, die den Magnetfeldern zugrunde liegen, "verstecken", indem sie auf der Ebene einzelner Atome in bestimmten Elementen (z. B. Eisen, Kupfer und Nickel) erzeugt werden. Zum Teil dank der "Spin"-Eigenschaften der Elektronen dieser Elemente, magnetische Momente entstehen in den betreffenden Atomen, und in diesen ferromagnetisch Elemente, lokale magnetische Momente addieren sich, anstatt sich paarweise aufzuheben (um es zu vereinfachen, die Norm in den meisten Elementen). Das Ergebnis ist ein Stück Metall, das man als Magnet kennt.

Die Erde ist in eine Nordhalbkugel und eine Südhalbkugel oder "obere" und "untere" Hälfte unterteilt. Die Punkte auf der Erde, die am weitesten von einer Linie entfernt sind, die in Rotationsrichtung um den breitesten Teil der Erde gezogen wird, dem Äquator, werden als Pole bezeichnet. Die Rotationsachse der Erde verläuft durch und definiert den Nordpol und den Südpol. Ersteres liegt auf Eis, während letzteres auf einer großen kontinentalen Landmasse (Antarktis) liegt.

Sie haben bereits gelernt, dass magnetische Feldlinien vom magnetischen Norden zum magnetischen Süden gezogen werden. Wenn Sie jedoch ein Diagramm des Erdmagnetfelds sehen, sehen Sie Linien, die meisten davon weit über der Oberfläche, Ursprung Bei der Süd Pole und Ende Bei der Norden Pole. Dies liegt daran, dass der Nordpol zufällig einen Süden bildet magnetisch Pol und entsprechend für den Südpol. Damit war keine Verwirrung gemeint; die Geographie stimmte einfach nicht mit der Physik überein, weil zufällig eine große Eisenerzlagerstätte in Kanada platziert wurde (mehr dazu in Kürze).

Der Grund, warum eine Kompassnadel in die Richtung zeigt, die die Menschen als "magnetischen Norden" bezeichnet haben, ist, dass die Nadel gezwungen ist, sich selbst zu orientieren in die gleiche Richtung wie das Erdmagnetfeld, aufgrund einer Verschiebung der Elektronen in den Atomen des Nadelmaterials als Reaktion auf die Feld. Stellen Sie sich den Pfeil an der Spitze einer Kompassnadel analog zum Pfeil an der Spitze der Magnetfeldlinien vor: Sie zeigen in die gleiche Richtung.

Die Nadel Ihres Magnetkompasses zeigt nicht auf den wahren Nordpol, sondern auf einen Punkt, der derzeit etwa 500 Kilometer (etwa 310 Meilen) vom Nordpol entfernt, auf Ellesmere Island im Norden Kanada. Dies ist auf das Vorhandensein einer großen Eisenerzlagerstätte zurückzuführen, die als eine Art "magnetische Senke" dient und ein Ende der Nadel in Richtung der Erzlagerstätte "saugt".

Beachten Sie, dass es ebenso fair wäre zu sagen, dass das andere Ende der Nadel nach Süden "zeigt", während das andere Ende als Konsequenz einfach herumgedreht wird; Es geht wirklich darum, dass Seeleute vor Jahrhunderten ursprünglich aufgrund ihrer Lage auf der nördlichen Hemisphäre den Norden als grundlegenden Ausgangspunkt für die Navigation gewählt haben.

Da die Navigation über große Entfernungen so lange so wichtig war, wurden Korrekturfaktoren für True versus Magnetic Norden waren für verschiedene Punkte auf der Erde verfügbar, lange bevor die Computerisierung dies zu einem alltäglicheren machte Aufgabe.

Es wird angenommen, dass die Chinesen die Eigenschaften des Magnetsteins bereits vor 2.000 Jahren verstanden haben. Dieses seltene Mineral wird heute als natürlicher Magnet bezeichnet. Wenn es eine lange, längliche Form wie eine übergroße Nadel hat, wird es sich im Erdmagnetfeld orientieren, wenn es von oben hängt. Die Chinesen bemerkten dies, waren jedoch verunsichert, warum es passierte.

Im 11. oder 12. Jahrhundert n. Chr. nutzten die Chinesen Magnetkompasse zur Navigation. Ihnen folgten in kurzer Zeit (im historischen Maßstab) Entdecker aus Europa und anderswo. Diese Pioniere verstanden zunächst zwei wichtige Dinge nicht: Den Bezugspunkt, den sie "Norden" nannten, danke auf ihren Kompass war während langer Reisen tatsächlich nicht fixiert, und es unterschied sich in verschiedenen setzt.

Diese Erkenntnis führte zur Entwicklung einer De-facto-Datenbank mit Korrekturfaktoren für die ganze Welt. Bis zum Zeitalter der Satelliten verließen sich selbst die elitärsten Militäreinheiten auf die heute seltsam archaische Landnavigation mit den modernsten Magnetkompassen überhaupt.

Alles, was Sie brauchen, um Ihren eigenen Magnetkompass herzustellen, ist eine Schüssel mit Wasser, ein Stück von Kork, ein normaler Nähnadel, ein Kühlschrankmagnet und eine vorhandene Kompass.

Reiben Sie die Nähnadel zunächst 50 Mal schnell an einem gewöhnlichen Kühlschrankmagneten entlang. Wichtig: Tun Sie dies nur in eine Richtung; mit anderen Worten, nicht Hin und her.

Legen Sie dann den Korken in die Schüssel mit Wasser und setzen Sie die Nadel vorsichtig auf den Korken. Legen Sie den Kompass neben diese Baugruppe, damit Sie sehen können, wo Norden ist. Wenn Sie es geschafft haben, die Nadel zu magnetisieren, wird sich die Nadel bald in die gleiche Richtung wie die Kompassnadel ausrichten.