מהו מצפן מגנטי?

כמעט כולם השתמשו במכשיר כלשהו המאפשר קביעת כיוונים מסורתיים - צפון, דרום, מזרח, מערב ושילובים ביניהם. ימי הצעירים המשתוללים אף ביער עם דגמים ידניים המצוידים במחט מצפן אמיתית, לעומת זאת, נפלו במידה רבה לפח האשפה של היסטוריית הניווט.

כיום, כמעט כל הסמארטפונים מצוידים במקלטי GPS (Global Positioning System) המאפשרים למשתמשים להבין היכן הם נמצאים ב"רשת "הכיוונית של כדור הארץ בתוך מטרים ספורים. טכנולוגיה זו נשענת על רשת לוויינים במסלול רציף גבוה מעל האטמוספירה של כדור הארץ. אבל לפני הטיל המודרני, הנווטים הסתמכו על דרך מיושנת אך חכמה במיוחד לקבוע כיוון.

א מצפן מגנטי הוא כלי המאפשר ביסודו לקבוע נקודת התייחסות או אזור בכדור הארץ המתאים לצפון מגנטי. זה שונה מעט מהצפון האמיתי, אך עם גורמי התיקון המשתנים הנדרשים בנקודות שונות מסביב העולם הידוע כיום, מצפן מגנטי טוב נותר טוב מספיק כדי לגרום למשתמש נהוג ממקום למקום למדי יפה.

מַגנֶטִיוּת הוא מונח המתאר סט השפעות צפויות מתמטיות על חלקיקים ומערכות בענף הפיזיקה המכונה אלקטרומגנטיות. כמו אצל בן זוגה הבלתי ניתן להפרדה, חשמל, מגנטיות איננה דבר שניתן "לראות", אלא רבים ממנו ההשפעות בעולם האמיתי ידועות היטב ושולבו באינספור היבטים קריטיים של המודרנית טֶכנוֹלוֹגִיָה.

"שדות" מגנטיים, אשר עשויים להיחשב כקווי השפעה על חלקיקים הכפופים להשפעות הפיזיקליות של המגנטיות, נמשכים כמקורם מ א צָפוֹן מוט מגנטי וזורם החוצה דרך החלל ובחזרה לקראת א דָרוֹם מוט מגנטי. במקרה של א מגנט לבר (מגנט מלבני), פירוש הדבר סדרה של קווים בצורת C בערך "הזורמים" מצפון מגנטי לדרום מגנטי.

• שלא כמו במקרה של מטענים חשמליים, אין דבר כזה "מונופול מגנטי". במילים אחרות, יכול להיות שום מקור נקודתי של שדה מגנטי באופן בו ניתן ליצור ולהגדיר שדה חשמלי באמצעות מטען נקודה יחיד.

שדות מגנטיים נוצרים על ידי מטענים חשמליים נעים. זה יכול להיות מפורש ותפקיד של הנדסה תכליתית, כמו כאשר סליל של חוט נושא זרם נכרך פעמים רבות סביב פיסת מתכת ויוצר אלקטרומגנט. אלה משמשים לייצור חשמל וביישומים תעשייתיים קריטיים אחרים ברחבי העולם. התכונה העיקרית של אלקטרומגנט היא שהיא מפסיקה להיות אבן שואבת מכל תוצאה ברגע שמסירים את המקור הנוכחי.

לחלופין, מקור המטענים הנעים העומדים בבסיס שדות מגנטיים יכול "להסתיר", וייצור ברמה של אטומים בודדים באלמנטים מסוימים (למשל, ברזל, נחושת וניקל). בין היתר תודות למאפייני ה"ספין "של האלקטרונים של היסודות הללו, רגעים מגנטיים נוצרים באטומים המדוברים, ובאלה פרומגנטית אלמנטים, רגעים מגנטיים מקומיים הם תוספים ולא מבטלים בזוגות (כדי לפשט, הנורמה ברוב האלמנטים). התוצאה היא פיסת מתכת שאתה מכיר כמגנט.

כדור הארץ מחולק לחצי הכדור הצפוני ולחצי הכדור הדרומי, או לחצאי "עליון" ו"תחתון ". הנקודות הרחוקות ביותר בעולם מקו הנמשך סביב החלק הרחב ביותר של כדור הארץ לכיוון סיבובו, המכונה קו המשווה, מכונות קטבים. ציר הסיבוב של כדור הארץ עובר ומגדיר את הקוטב הצפוני והקוטב הדרומי. הראשון יושב על קרח, ואילו האחרון ממוקם על מסה יבשתית גדולה (אנטארקטיקה).

כבר למדת שקווי שדה מגנטיים נמשכים מצפון מגנטי לדרום מגנטי. אולם כשרואים תרשים אם השדה המגנטי של כדור הארץ, רואים קווים, רובם הרבה מעל פני השטח, שמקורם ב דָרוֹם מוט ו סִיוּם ב צָפוֹן מוֹט. הסיבה לכך היא שהקוטב הצפוני, במקרה בלבד, מהווה דרום מַגנֶטִי מוט, ובהתאם לקוטב הדרומי. שום בלבול לא התכוון לכך; הגיאוגרפיה פשוט לא התיישבה עם הפיזיקה בגלל הצבת מקרה של פיקדון גדול של עפרות ברזל בקנדה (עוד על כך בקרוב).

לכן הסיבה שמחט מצפן מכוונת לכיוון שבני האדם תייגו "צפון מגנטי" היא שהמחט נאלצת להתמצא. באותו כיוון כמו השדה המגנטי של כדור הארץ, בגלל תזוזה של האלקטרונים באטומי חומר המחט בתגובה ל שדה. חשבו על חץ בקצה מחט המצפן כאל אנלוגי לחץ בקצה קווי השדות המגנטיים: הם מכוונים לאותו כיוון.

המחט על המצפן המגנטי שלך מכוונת לא לקוטב הצפוני האמיתי, אלא לנקודה שהיא כיום כ -500 ק"מ מהקוטב הצפוני, באי אלסמיר בצפון קנדה. הדבר נובע מהימצאותו של משקע גדול של עפרות ברזל, המשמש כמעין "כיור מגנטי" ו"מוצץ "קצה אחד של המחט לעבר הפקדת העפרות.

שים לב שיהיה הוגן באותה מידה לומר שהקצה השני של המחט "מצביע" דרומה, ואילו הקצה השני פשוט מסתובב כתוצאה מכך; זה באמת עניין של מלחים לפני מאות שנים שבחרו בצפון כנקודת התחלה ניווט בסיסית, בגלל מיקומם בחצי הכדור הצפוני.

מכיוון שניווט למרחקים גדולים היה כה קריטי במשך זמן כה רב, גורמי תיקון עבור אמת מול מגנטי צפון היו זמינים עבור נקודות שונות על פני כדור הארץ מאז הרבה לפני שהמחשוב הפך את זה לשגרתי יותר מְשִׁימָה.

ההערכה היא כי הסינים הבינו את המאפיינים של אבן הכניסה עוד לפני 2,000 שנה. מינרל נדיר זה נקרא כיום מגנט טבעי. כאשר זה מגיע בצורה ארוכה ומאורכת כמו מחט גדולה מדי, היא תתמצא בשדה המגנטי של כדור הארץ כשהיא תלויה מלמעלה. הסינים הבחינו בכך, אך נחרדו מדוע זה קרה.

במאה ה -11 או ה -12 לספירה, הסינים השתמשו במצפנים מגנטיים לניווט. עקבו אחריהם בסדר קצר (בקנה מידה היסטורי) על ידי חוקרים מאירופה ומחוצה לה. בתחילה, חלוצים אלה לא הצליחו להבין שני דברים חשובים: נקודת הייחוס שכינה "תודה" למצפנים שלהם לא היה קבוע במהלך נסיעות ארוכות, וזה היה שונה בכמויות שונות מקומות.

מימוש זה הוביל לפיתוח מסד נתונים בפועל של גורמי תיקון לכל העולם. עד לעידן הלוויינים, אפילו היחידות הצבאיות המובחרות ביותר הסתמכו על מה שנראה כעת ניווט יבשות ארכאי באופן מופלא באמצעות המצפנים המגנטיים הטובים ביותר בכל מקום.

כל מה שאתה צריך כדי להכין מצפן מגנטי משלך הוא קערה של מים, חתיכת פְּקָק, רגיל מחט תפירה, א מגנט למקרר וקיים מצפן.

ראשית, שפשף במהירות את מחט התפירה לאורך מגנט מקרר רגיל. חשוב: עשו זאת בכיוון אחד בלבד; במילים אחרות, לֹא הלוך ושוב.

לאחר מכן הניחו את הפקק בקערת המים והניחו את המחט בעדינות על גבי הפקק. שים את המצפן ליד האסיפה הזו, כך שתוכל לראות איפה הצפון. בקרוב, אם הצלחת למגנט את המחט, המחט תתמצא באותו כיוון כמו מחט המצפן.