Lähes kaikki ovat käyttäneet jonkinlaista laitetta, jonka avulla voidaan määrittää perinteiset suunnat - pohjoinen, etelä, itä, länsi ja niiden yhdistelmät. Nuorten päivät, jotka kävelivät metsässä kädessä pidettävillä malleilla, joissa on todellinen kompassineula, ovat kuitenkin suurelta osin pudonnut navigointihistorian roskakoriin.
Nykyään käytännöllisesti katsoen kaikissa älypuhelimissa on GPS (GPS) -vastaanottimet, joiden avulla käyttäjät voivat muutaman metrin sisällä selvittää, missä he ovat maapallon suuntaverkossa. Tämä tekniikka perustuu satelliittiverkkoon, joka on jatkuvalla kiertoradalla korkealla maan ilmakehän yläpuolella. Mutta ennen nykyaikaista rakettia, navigaattorit luottivat nyt vanhentuneeseen, mutta poikkeuksellisen fiksuun tapaan määrittää suunta.
A magneettikompassi on työkalu, joka mahdollistaa pohjimmiltaan maapallon magneettista pohjoista vastaavan vertailupisteen tai alueen määrittämisen. Tämä eroaa hieman todellisesta pohjoisesta, mutta vaihtelevilla korjauskertoimilla, joita tarvitaan eri pisteissä maapallolla, joka nyt tunnetaan, hyvä magneettikompassi pysyy riittävän hyvänä saadakseen harjoitellun käyttäjän paikasta toiseen kauniisti.
Magneetit ja magneettikentän perusteet
Magnetismi on termi, joka kuvaa matemaattisesti ennustettavan joukon vaikutuksia hiukkasiin ja systeemeihin fysiikan haarassa, joka tunnetaan nimellä sähkömagneettinen. Kuten erottamattoman kumppaninsa, sähkön kohdalla, magnetismi ei ole jotain, jota voidaan "nähdä", mutta monet sen piirteistä vaikutukset todellisessa maailmassa ovat hyvin tunnettuja ja ne on sisällytetty lukemattomiin nykyajan kriittisiin näkökohtiin tekniikkaa.
Magneettiset "kentät", joiden voidaan ajatella vaikuttavan linjoihin hiukkasiin, joihin kohdistuu magnetismin fyysisiä vaikutuksia, piirretään alkuperäisiksi alkaen a pohjoinen magneettinen napa ja virtaava ulospäin avaruuden läpi ja takaisin kohti a etelään magneettinen napa. Jos kyseessä on a tankomagneetti (suorakaiteen muotoinen magneetti), tämä tarkoittaa sarjaa karkeasti C-muotoisia viivoja, jotka "virtaavat" magneettisesta pohjoisesta magneettiseen etelään.
- Toisin kuin sähkövarauksilla, ei ole olemassa sellaista asiaa kuin "magneettinen monopoli". Toisin sanoen voi olla mikään magneettikentän pistelähde ei ole tapa, jolla sähkökenttä voidaan luoda ja määritellä yhdellä pisteellä.
Magneettikentät syntyvät liikkumalla sähkövarauksilla. Tämä voi olla selkeä ja tarkoituksenmukaisen suunnittelun tehtävä, kuten kun virtaa johtavan lankan käämi kääritään monta kertaa metallikappaleen ympärille, mikä luo sähkömagneetin. Niitä käytetään sähköntuotannossa ja muissa kriittisissä teollisissa sovelluksissa maailmanlaajuisesti. Sähkömagneetin keskeinen piirre on, että se lakkaa olemasta minkä tahansa seurauksen magneetti, kun virtalähde poistetaan.
Vaihtoehtoisesti magneettikenttien taustalla olevien liikkuvien varausten lähde voi "piiloutua", mikä syntyy yksittäisten atomien tasolla tietyissä alkuaineissa (esim. Rauta, kupari ja nikkeli). Osittain näiden elementtien elektronien "spin" -ominaisuuksien ansiosta magneettiset hetket muodostuvat kyseisissä atomissa ja näissä ferromagneettinen elementit, paikalliset magneettimomentit ovat pikemminkin additiivisia kuin peruuttavia pareittain (yksinkertaistamiseksi normi useimmissa elementeissä). Tuloksena on pala metallia, jonka tunnet magneettina.
Maan magneettikenttä
Maa on jaettu pohjoiseen pallonpuoliskoon ja eteläiseen pallonpuoliskoon eli "ylä-" ja "alaosaan". Maapallon kauimpia pisteitä maapallon leveimmän osan ympäri sen pyörimissuunnassa, joka on päiväntasaaja, kutsutaan pylväiksi, kutsutaan pylväiksi. Maan pyörimisakseli kulkee pohjoisnavan ja etelänavan läpi ja määrittää sen. Ensimmäinen istuu jäillä, kun taas jälkimmäinen sijaitsee suurella mannermaalla (Antarktis).
Olet jo oppinut, että magneettikentän viivat vedetään magneettisesta pohjoisesta magneettiseen etelään. Silti kun näet maapallon magneettikentän kaavion, näet viivat, joista suurin osa on kaukana pinnan yläpuolella, alkuperätuotteet klo Etelään Napa ja päättyy klo pohjoinen Pole. Tämä johtuu siitä, että pohjoisnapa muodostaa pelkästään sattuman varrella etelän magneettinen napa ja vastaavasti etelänapa. Tällä ei tarkoitettu sekaannusta; maantiede sattui olemaan vastaamaton fysiikan kanssa johtuen suuren rautamalmiesiintymän sattumasta Kanadassa (lisätietoja tästä pian).
Siksi kompassineula osoittaa siihen suuntaan, jonka ihmiset ovat merkinneet "magneettiseksi pohjoiseksi", että neula on pakko suuntautua samassa suunnassa kuin maapallon magneettikenttä johtuen elektronin siirtymisestä neulan materiaalin atomeissa vasteena ala. Ajattele kompassineulan kärjessä olevaa nuolta olevan samanlainen kuin magneettikentän viivojen kärjessä oleva nuoli: Ne osoittavat samaan suuntaan.
Magneettinen pohjoinen vs. todellinen pohjoinen
Neula magneettikompassissasi ei osoita todellista pohjoisnavaa, mutta pisteessä, joka on tällä hetkellä noin 500 kilometriä (noin 310 mailia) pohjoisnavalta, Ellesmeren saarelta pohjoisessa Kanada. Tämä johtuu suuresta rautamalmikerroksesta, joka toimii eräänlaisena "magneettisena nieluna" ja "imee" neulan toisen pään kohti malmikerrosta.
Huomaa, että olisi yhtä oikeudenmukaista sanoa, että neulan toinen pää "osoittaa" etelään, kun taas toinen pää on yksinkertaisesti kehrätty seurauksena; kyseessä on todella se, että merimiehet ovat vuosisatoja sitten valinneet alun perin pohjoisen navigoinnin lähtökohdaksi johtuen sijainnistaan pohjoisella pallonpuoliskolla.
Koska navigointi suurilla etäisyyksillä on ollut niin kriittistä niin kauan, oikean ja magneettisen korjauskertoimet pohjoiseen ovat olleet käytettävissä maapallon eri pisteisiin, koska hyvissä ajoin ennen kuin tietokoneistaminen teki siitä arkisemman tehtävä.
Magneettikompassin historia
Kiinalaisten uskotaan ymmärtävän lodestonen ominaisuudet jo 2000 vuotta sitten. Tätä harvinaista mineraalia kutsutaan nykyään luonnolliseksi magneetiksi. Kun se sattuu olemaan pitkä, pitkänomainen muoto kuin ylisuuri neula, se suuntautuu maapallon magneettikenttään, kun se ripustetaan ylhäältä. Kiinalaiset huomasivat tämän, mutta olivat hämmentyneitä siitä, miksi se tapahtui.
11. tai 12. vuosisadalla jKr. Kiinalaiset käyttivät navigointiin magneettikompasseja. Heitä seurasi lyhyessä järjestyksessä (historiallisessa mittakaavassa) tutkijoita Euroopasta ja muualta. Aluksi nämä tienraivaajat eivät ymmärtäneet kahta tärkeää asiaa: viitekohtaa, jota he kutsuivat "pohjoiseksi" kiitokseksi heidän kompasseihinsa ei tosiasiassa kiinnitetty pitkiä matkoja, ja se poikkesi eri määrillä eri tavoin paikoissa.
Tämä oivallus johti tosiasiallisen tietokannan kehittämiseen korjauskertoimista koko maailmalle. Satelliittien ikään asti edes kaikkein eliittisotilaalliset yksiköt tukeutuivat nykypäivän ulkomaailmaltaan arkaiseen maasavigointiin käyttäen korkeimman teknologian magneettikompasseja missä tahansa.
Kuinka tehdä magneettikompassi
Kaikki mitä tarvitset oman magneettikompassin valmistamiseen, on kulho vettä, pala korkki, tavallinen ompeluneula, a jääkaapin magneetti ja olemassa oleva kompassi.
Hiero ensin ompeluneula nopeasti 50 kertaa tavallista jääkaappimagneettia pitkin. Tärkeää: Tee tämä vain yhteen suuntaan; toisin sanoen, ei edestakaisin.
Aseta sitten korkki vesikulhoon ja aseta neula varovasti korkin päälle. Aseta kompassi tämän kokoonpanon viereen, jotta näet pohjoisen sijainnin. Pian, jos olet onnistunut magnetisoimaan neulan, neula suuntautuu samaan suuntaan kuin kompassineula.