Gotovo svi su koristili neku vrstu uređaja koji omogućuje određivanje tradicionalnih pravaca - sjever, jug, istok, zapad i njihove kombinacije. Dani mladeži koji su lutali šumom s ručnim modelima opremljenim stvarnom iglom kompasa, međutim, uglavnom su pali na smetlište navigacijske povijesti.
Danas su gotovo svi pametni telefoni opremljeni prijemnicima Global Positioning System (GPS) koji korisnicima omogućuju da na nekoliko metara shvate gdje se nalaze na Zemljinoj usmjerenoj "mreži". Ova se tehnologija oslanja na mrežu satelita u neprekidnoj orbiti visoko iznad Zemljine atmosfere. Ali prije moderne raketne tehnike, navigatori su se oslanjali na sada zastarjeli, ali izvanredno pametni način određivanja smjera.
A magnetski kompas je alat koji u osnovi omogućuje određivanje referentne točke ili regije na Zemlji koja odgovara magnetskom sjeveru. To se malo razlikuje od pravog sjevera, ali s različitim faktorima korekcije potrebnim u različitim točkama okolo zemaljskoj kugli koja je sada poznata, dobar magnetski kompas ostaje dovoljno dobar da vježbanog korisnika dovede s mjesta na mjesto lijepo.
Magneti i osnove magnetskog polja
Magnetizam je pojam koji opisuje matematički predvidljiv skup učinaka na čestice i sustave u grani fizike poznat kao elektromagnetika. Kao i kod svog nerazdvojnog partnera, elektriciteta, magnetizam nije nešto što se može "vidjeti", već mnogo toga efekti u stvarnom svijetu dobro su poznati i ugrađeni su u bezbrojne kritične aspekte moderne tehnologija.
Magnetska "polja", koja se mogu smatrati linijama utjecaja na čestice podložne fizičkim učincima magnetizma, crtaju se kao da potječu iz a sjeverno magnetski pol i teče prema van kroz prostor i natrag prema a jug magnetski pol. U slučaju a šipkasti magnet (pravokutni magnet), to znači niz linija približno u obliku slova C koje "teku" od magnetskog sjevera do magnetskog juga.
- Za razliku od slučaja s električnim nabojima, ne postoji pojam "magnetski monopol". Drugim riječima, može biti nijedan točkasti izvor magnetskog polja na način na koji se električno polje ne može stvoriti i definirati jednim točkovnim nabojem.
Magnetska polja nastaju pomicanjem električnih naboja. To može biti izričito i funkcija svrhovitog inženjeringa, kao kad se zavojnica žice koja nosi struju omota više puta oko komada metala, stvarajući elektromagnet. Oni se koriste u proizvodnji električne energije i u drugim kritičnim industrijskim primjenama širom svijeta. Ključna osobina elektromagneta je da prestaje biti magnet bilo koje posljedice nakon uklanjanja izvora struje.
Alternativno, izvor pokretnih naboja ispod magnetskih polja može se "sakriti", stvarajući se na razini pojedinih atoma u određenim elementima (npr. Željezo, bakar i nikal). Djelomično zahvaljujući "spin" karakteristikama elektrona ovih elemenata, magnetski momenti nastaju u dotičnim atomima i u njima feromagnetski elementima, lokalni magnetski momenti dodaju se umjesto da se poništavaju u parovima (radi pojednostavljenja, norma u većini elemenata). Rezultat je komad metala koji znate kao magnet.
Zemljino magnetsko polje
Zemlja se dijeli na sjevernu i južnu hemisferu ili "gornju" i "donju" polovicu. Najudaljenije točke na zemaljskoj kugli od crte povučene oko najšireg dijela Zemlje u smjeru rotacije, nazvane ekvator, poznate su kao polovi. Zemljina os rotacije prolazi i definira Sjeverni i Južni pol. Prvi sjedi na ledu, dok se drugi nalazi na velikoj kontinentalnoj kopnenoj masi (Antarktik).
Već ste naučili da se linije magnetskog polja povlače od magnetskog sjevera do magnetskog juga. Ipak, kad vidite dijagram ako Zemljino magnetsko polje, vidite linije, većinu njih daleko iznad površine, porijeklom na Jug Poljak i završavajući na Sjeverno Pol. To je zato što Sjeverni pol pukim slučajem čini jug magnetski pol, i odgovarajuće za Južni pol. Pod tim se nije podrazumijevala nikakva zabuna; slučajno se geografija nije poklapala s fizikom zbog slučajnog smještanja velikog ležišta željezne rude u Kanadi (o tome uskoro).
Stoga je razlog zašto igla kompasa usmjerava u smjeru koji su ljudi označili kao "magnetski sjever" taj što je igla prisiljena orijentirati se u istom smjeru kao i Zemljino magnetsko polje, zbog pomicanja elektrona u atomima materijala igle kao odgovor na polje. Smatrajte strelicom na vrhu igle kompasa analognom strelici na vrhu linija magnetskog polja: Usmjerene su u istom smjeru.
Magnetski Sjever nasuprot Pravog Sjevera
Igla na vašem magnetskom kompasu ne usmjerava na pravi sjeverni pol, već na točku koja jest trenutno oko 500 kilometara (oko 310 milja) od sjevernog pola, na otoku Ellesmere na sjeveru Kanada. To je zbog prisutnosti velike naslage željezne rude, koja služi kao vrsta "magnetskog sudopera", i "usisava" jedan kraj igle prema naslagi rude.
Imajte na umu da bi bilo jednako pošteno reći da drugi kraj igle "usmjerava" prema jugu, dok se drugi kraj jednostavno zavrti kao posljedica; zapravo je stvar mornara koji su prije stoljeća izvorno odabrali sjever kao temeljno navigacijsko polazište, zbog svog položaja na sjevernoj hemisferi.
Budući da je navigacija na velikim udaljenostima tako dugo bila kritična, korekcijski faktori za istinsku nasuprot magnetskoj sjever su bili dostupni za razne točke na Zemlji još prije nego što je informatizacija učinila ovo prizemnijim zadatak.
Povijest magnetskog kompasa
Vjeruje se da su Kinezi razumjeli svojstva lodestona još prije 2000 godina. Ovaj rijetki mineral danas se naziva prirodnim magnetom. Kad se dogodi da ima dugačak, duguljast oblik poput prevelike igle, orijentirat će se u Zemljino magnetsko polje kad se objesi odozgo. Kinezi su to primijetili, ali bili su sramljeni zbog čega se to dogodilo.
Do 11. ili 12. stoljeća naše ere, Kinezi su koristili magnetske kompase za navigaciju. Pratili su ih u kratkom redu (u povijesnim razmjerima) istraživači iz Europe i drugdje. U početku ovi pioniri nisu razumjeli dvije važne stvari: Referentna točka koju su nazvali "sjever" zahvaljujući na njihove kompase zapravo nije bio fiksiran tijekom dugih putovanja, a razlikovao se različitim količinama u različitim mjesta.
Ova spoznaja dovela je do razvoja de facto baze podataka korektivnih faktora za cijeli svijet. Sve do doba satelita, čak su se i najelitnije vojne jedinice oslanjale na ono što se danas čini neobično arhaičnom kopnenom plovidbom koristeći bilo koje najsuvremenije magnetske kompase.
Kako izraditi magnetski kompas
Za izradu vlastitog magnetskog kompasa potrebna vam je samo posuda voda, komad pluta, običan igla za šivanje, a magnet za hladnjak i postojeći kompas.
Prvo trljajte iglu za šivanje 50 puta brzo uz obični magnet za hladnjak. Važno: Učinite to samo u jednom smjeru; drugim riječima, ne naprijed-nazad.
Zatim čep stavite u posudu s vodom i iglu lagano stavite na vrh plute. Stavite kompas pored ovog sklopa, tako da možete vidjeti gdje je sjever. Uskoro, ako ste uspjeli magnetizirati iglu, igla će se orijentirati u istom smjeru kao i igla kompasa.