Presque tout le monde a utilisé une sorte d'appareil qui permet de déterminer les directions traditionnelles - nord, sud, est, ouest et leurs combinaisons. Cependant, l'époque où les jeunes s'ébattaient dans les bois avec des modèles portables équipés d'une véritable aiguille de boussole est largement tombée dans la poubelle de l'histoire de la navigation.
Aujourd'hui, pratiquement tous les smartphones sont équipés de récepteurs GPS (Global Positioning System) qui permettent aux utilisateurs de savoir où ils se trouvent sur la "grille" directionnelle de la Terre en quelques mètres. Cette technologie repose sur un réseau de satellites en orbite continue au-dessus de l'atmosphère terrestre. Mais avant les fusées modernes, les navigateurs s'appuyaient sur une méthode désormais dépassée mais extraordinairement intelligente pour déterminer la direction.
UNE compas magnétique est un outil qui permet fondamentalement de déterminer un point ou une région de référence sur Terre correspondant au nord magnétique. Ceci est légèrement différent du nord géographique, mais avec les facteurs de correction variables requis à différents points autour de le globe maintenant connu, une bonne boussole magnétique reste assez bonne pour amener un utilisateur expérimenté d'un endroit à l'autre tout à fait bien.
Aimants et bases du champ magnétique
Magnétisme est un terme décrivant un ensemble mathématiquement prévisible d'effets sur les particules et les systèmes dans la branche de la physique connue sous le nom électromagnétique. Comme pour son partenaire inséparable, l'électricité, le magnétisme n'est pas quelque chose qui peut être « vu », mais bon nombre de ses les effets dans le monde réel sont bien connus et ont été incorporés dans d'innombrables aspects critiques de la modernité La technologie.
Les "champs" magnétiques, qui peuvent être considérés comme des lignes d'influence sur des particules soumises aux effets physiques du magnétisme, sont dessinés comme ayant leur origine de une Nord pôle magnétique et s'écoulant vers l'extérieur à travers l'espace et retour vers une Sud pôle magnétique. Dans le cas d'un barre aimantée (un aimant rectangulaire), cela signifie une série de lignes à peu près en forme de C « coulant » du nord magnétique au sud magnétique.
- Contrairement au cas des charges électriques, il n'existe pas de « monopôle magnétique ». En d'autres termes, il peut y avoir aucune source ponctuelle d'un champ magnétique de la manière dont un champ électrique peut être créé et défini par une seule charge ponctuelle.
Les champs magnétiques sont créés par le déplacement de charges électriques. Cela peut être explicite et une fonction d'ingénierie ciblée, comme lorsqu'une bobine de fil porteur de courant est enroulée plusieurs fois autour d'un morceau de métal, créant un électro-aimant. Ceux-ci sont utilisés dans la production d'énergie électrique et dans d'autres applications industrielles critiques dans le monde entier. La caractéristique clé d'un électro-aimant est qu'il cesse d'être un aimant de toute conséquence une fois la source de courant retirée.
Alternativement, la source de charges mobiles sous-jacentes aux champs magnétiques peut "se cacher", étant produite au niveau des atomes individuels dans certains éléments (par exemple, le fer, le cuivre et le nickel). Grâce en partie aux caractéristiques de "spin" des électrons de ces éléments, moments magnétiques sont créés dans les atomes en question, et dans ces ferromagnétique éléments, les moments magnétiques locaux sont additifs plutôt que de s'annuler par paires (pour simplifier, la norme dans la plupart des éléments). Le résultat est un morceau de métal que vous connaissez comme un aimant.
Le champ magnétique terrestre
La Terre est divisée en hémisphère nord et hémisphère sud, ou moitiés "supérieure" et "inférieure". Les points les plus éloignés du globe d'une ligne tracée autour de la partie la plus large de la Terre dans le sens de sa rotation, appelée l'équateur, sont appelés pôles. L'axe de rotation de la Terre traverse et définit le pôle Nord et le pôle Sud. Le premier repose sur la glace, tandis que le second est situé sur une grande masse continentale (Antarctique).
Vous avez déjà appris que les lignes de champ magnétique sont tracées du nord magnétique au sud magnétique. Pourtant, lorsque vous voyez un diagramme du champ magnétique terrestre, vous voyez des lignes, la plupart bien au-dessus de la surface, originaire au Sud pôle et fin au Nord Pôle. C'est parce que le pôle Nord, par pur hasard, constitue un magnétique pôle, et par conséquent pour le pôle Sud. Aucune confusion n'a été signifiée par ceci; il se trouve que la géographie ne correspondait pas à la physique en raison de la mise en place fortuite d'un grand gisement de minerai de fer au Canada (plus de détails bientôt).
Ainsi, la raison pour laquelle une aiguille de boussole pointe dans la direction que les humains ont étiquetée « nord magnétique » est que l'aiguille est obligée de s'orienter. dans la même direction que le champ magnétique terrestre, en raison d'un déplacement des électrons dans les atomes du matériau de l'aiguille en réponse à la domaine. Pensez à la flèche au bout d'une aiguille de boussole comme étant analogue à la flèche au bout des lignes de champ magnétique: elles pointent dans la même direction.
Nord magnétique par rapport au nord géographique
L'aiguille de votre boussole magnétique ne pointe pas vers le vrai pôle Nord, mais vers un point qui est actuellement à environ 500 kilomètres (environ 310 milles) du pôle Nord, sur l'île d'Ellesmere dans le nord Canada. Cela est dû à la présence d'un important gisement de minerai de fer, qui sert en quelque sorte de "puits magnétique" et "aspire" une extrémité de l'aiguille vers le gisement de minerai.
Notez qu'il serait tout aussi juste de dire que l'autre extrémité de l'aiguille « pointe » vers le sud, tandis que l'autre extrémité est simplement tournée en conséquence; c'est vraiment une question de marins il y a des siècles ayant à l'origine choisi le nord comme point de départ fondamental de la navigation, en raison de leur emplacement dans l'hémisphère nord.
Parce que la navigation sur de grandes distances a été si critique pendant si longtemps, les facteurs de correction pour vrai contre magnétique nord ont été disponibles pour divers points sur Terre bien avant que l'informatisation ne rende cela plus banal tâche.
Histoire de la boussole magnétique
On pense que les Chinois ont compris les propriétés de la magnétite il y a 2000 ans. Ce minéral rare s'appelle aujourd'hui un aimant naturel. Lorsqu'il se présente sous une forme longue et oblongue comme une aiguille surdimensionnée, il s'orientera dans le champ magnétique terrestre lorsqu'il sera suspendu par le haut. Les Chinois l'ont remarqué, mais ont été bloqués quant à la raison pour laquelle cela s'est produit.
Au 11ème ou 12ème siècle après JC, les Chinois utilisaient des boussoles magnétiques pour la navigation. Ils ont été suivis en peu de temps (à l'échelle historique) par des explorateurs d'Europe et d'ailleurs. Au départ, ces pionniers ne comprenaient pas deux choses importantes: Le point de référence qu'ils appelaient « nord » grâce à leurs boussoles n'était en fait pas fixé pendant les longs voyages, et il différait de différentes quantités dans différents des endroits.
Cette prise de conscience a conduit au développement d'une base de données de facto de facteurs de correction pour le monde entier. Jusqu'à l'ère des satellites, même les unités militaires les plus élitistes se sont appuyées sur ce qui semble maintenant une navigation terrestre étrangement archaïque utilisant les boussoles magnétiques les plus avancées du monde.
Comment faire une boussole magnétique
Tout ce dont vous avez besoin pour fabriquer votre propre boussole magnétique est un bol de l'eau, un morceau de Liège, un ordinaire aiguille à coudre, une aimant de réfrigérateur et un existant boussole.
Tout d'abord, frottez l'aiguille à coudre rapidement 50 fois le long d'un aimant de réfrigérateur ordinaire. Important: faites-le dans un seul sens; autrement dit, ne pas aller et retour.
Ensuite, placez le bouchon dans le bol d'eau et placez doucement l'aiguille sur le bouchon. Mettez la boussole à côté de cet assemblage, afin que vous puissiez voir où se trouve le nord. Bientôt, si vous avez réussi à magnétiser l'aiguille, l'aiguille s'orientera dans la même direction que l'aiguille de la boussole.