Nesten alle har brukt en slags enhet som gjør det mulig å bestemme tradisjonelle retninger - nord, sør, øst, vest og kombinasjoner derav. Dagene til ungdommer som boltrer seg i skogen med håndholdte modeller utstyrt med en egentlig kompassnål, har imidlertid i stor grad falt i søppelkassen til navigasjonshistorien.
I dag er så å si alle smarttelefoner utstyrt med GPS-mottakere (Global Positioning System) som lar brukerne finne ut hvor de befinner seg på Jordens retnings "nett" innen få meter. Denne teknologien er avhengig av et nettverk av satellitter i en kontinuerlig bane høyt over jordens atmosfære. Men før moderne rakett, stolte navigatørene på en nå utdatert, men usedvanlig smart måte å bestemme retning på.
EN magnetisk kompass er et verktøy som fundamentalt tillater bestemmelse av et referansepunkt eller en region på jorden som tilsvarer magnetisk nord. Dette er litt forskjellig fra ekte nord, men med de forskjellige korreksjonsfaktorene som kreves på forskjellige punkter rundt verden kjent nå, forblir et godt magnetisk kompass godt nok til å få en praktisert bruker fra sted til sted ganske pent.
Magneter og grunnleggende om magnetfelt
Magnetisme er et begrep som beskriver et matematisk forutsigbart sett med effekter på partikler og systemer i grenen av fysikk kjent som elektromagnetikk. Som med sin uatskillelige partner, elektrisitet, er magnetisme ikke noe som kan "sees", men mange av dens effekter i den virkelige verden er velkjente og har blitt innlemmet i utallige kritiske aspekter av moderne teknologi.
Magnetiske "felt", som kan betraktes som innflytelseslinjer på partikler som er utsatt for de fysiske effektene av magnetisme, er tegnet med opprinnelse fra en Nord magnetpol og flyter utover gjennom rommet og tilbake mot en sør magnetisk pol. I tilfelle av en stangmagnet (en rektangulær magnet), dette betyr en serie med omtrent C-formede linjer "som strømmer" fra magnetisk nord til magnetisk sør.
- I motsetning til tilfelle med elektriske ladninger, er det ikke noe som heter "magnetisk monopol." Det kan med andre ord være ingen punktkilde for et magnetfelt på den måten et elektrisk felt kan opprettes og defineres av en enkeltpunktsladning.
Magnetfelt opprettes ved å bevege elektriske ladninger. Dette kan være eksplisitt og en funksjon av målrettet konstruksjon, som når en spole med strømførende ledning vikles mange ganger rundt et stykke metall, og skaper en elektromagnet. Disse brukes til generering av elektrisk kraft og i andre kritiske industrielle applikasjoner over hele verden. Nøkkelen til en elektromagnet er at den slutter å være en magnet av hvilken som helst konsekvens når den nåværende kilden er fjernet.
Alternativt kan kilden til bevegelige ladninger som ligger til grunn for magnetiske felt "gjemme seg", og produseres på nivået av individuelle atomer i visse elementer (f.eks. Jern, kobber og nikkel). Takk delvis til "spinn" -egenskapene til disse elementenes elektroner, magnetiske øyeblikk er skapt i atomene det er snakk om, og i disse ferromagnetisk elementer, lokale magnetiske momenter er additive i stedet for å avbryte parvis (for å forenkle, normen i de fleste elementer). Resultatet er et metallstykke du kjenner som en magnet.
Jordens magnetfelt
Jorden er delt inn i den nordlige halvkule og en sørlig halvkule, eller "topp" og "bunn" halvdel. De lengste punktene på kloden fra en linje trukket rundt den bredeste delen av jorden i retning av dens rotasjon, kalt ekvator, er kjent som poler. Jordens rotasjonsakse går gjennom og definerer Nordpolen og Sydpolen. Førstnevnte sitter på is, mens sistnevnte ligger på en stor kontinental landmasse (Antarktis).
Du har allerede lært at magnetfeltlinjer trekkes fra magnetisk nord til magnetisk sør. Likevel, når du ser et diagram om jordens magnetfelt, ser du linjer, de fleste langt over overflaten, stammer fra på Sør Pole og slutter på Nord Stang. Dette er fordi Nordpolen ved en tilfeldighet utgjør et sør magnetisk pol, og tilsvarende for Sydpolen. Ingen forvirring var ment med dette; geografien tilfeldigvis ikke stemte overens med fysikken på grunn av tilfeldigheten av en stor avsetning av jernmalm i Canada (mer om dette snart).
Grunnen til at en kompassnål peker i retning mennesker har merket "magnetisk nord" er at nålen er tvunget til å orientere seg i samme retning som jordens magnetfelt, på grunn av en forskyvning av elektronene i atomene til nålens materiale som svar på felt. Tenk på pilen på tuppen av en kompassnål som analog med pilen på toppen av magnetfeltlinjene: De peker i samme retning.
Magnetic North Versus True North
Nålen på det magnetiske kompasset ditt peker ikke på den sanne nordpolen, men på et punkt det er for tiden omtrent 500 kilometer fra Nordpolen på Ellesmere Island i nord Canada. Dette skyldes tilstedeværelsen av en stor avsetning av jernmalm, som fungerer som en slags "magnetisk vask", og "suger" den ene enden av nålen mot avsetningen av malm.
Merk at det vil være like rettferdig å si at den andre enden av nålen "peker" sørover, mens den andre enden rett og slett snurres rundt som en konsekvens; det handler egentlig om sjømenn for århundrer siden, som opprinnelig valgte nord som et grunnleggende utgangspunkt for navigasjon, på grunn av deres beliggenhet på den nordlige halvkule.
Fordi navigering over store avstander har vært så kritisk så lenge, korreksjonsfaktorer for ekte versus magnetisk nord har vært tilgjengelig for forskjellige punkter på Jorden siden i god tid før datastyring gjorde dette til en mer hverdagslig oppgave.
Historien om det magnetiske kompasset
Det antas at kineserne har forstått egenskapene til lodesten så lenge som for 2000 år siden. Dette sjeldne mineralet kalles en naturlig magnet i dag. Når det tilfeldigvis kommer i en lang, avlang form som en overdimensjonert nål, vil den orientere seg i jordens magnetfelt når den henger opp ovenfra. Kineserne la merke til dette, men ble antydet av hvorfor det skjedde.
Ved det 11. eller 12. århundre e.Kr. brukte kineserne magnetiske kompasser for navigering. De ble fulgt i kort rekkefølge (på historisk skala) av oppdagelsesreisende fra Europa og andre steder. I utgangspunktet klarte ikke disse pionerene å forstå to viktige ting: Referansepunktet de kalte "nord" takk til kompassene deres var faktisk ikke festet under lange reiser, og det varierte med forskjellige mengder i forskjellige steder.
Denne erkjennelsen førte til utviklingen av en de facto-database med korreksjonsfaktorer for hele verden. Inntil satellittalderen var selv de mest elite militære enhetene avhengige av det som nå virker outlandishly arkaisk landnavigasjon ved hjelp av de høyeste teknologiske magnetkompassene hvor som helst.
Hvordan lage et magnetisk kompass
Alt du trenger for å lage ditt eget magnetiske kompass er en bolle med vann, et stykke kork, en vanlig synål, a kjøleskapsmagnet og en eksisterende kompass.
Først gni du sømnålen raskt 50 ganger langs en vanlig kjøleskapsmagnet. Viktig: Gjør dette bare i én retning; med andre ord, ikke frem og tilbake.
Deretter plasserer du korken i skålen med vann, og plasser nålen forsiktig på toppen av korken. Sett kompasset ved siden av denne forsamlingen, slik at du kan se hvor nord er. Snart, hvis du har klart å magnetisere nålen, vil nålen orientere seg i samme retning som kompassnålen.