Что такое магнитный компас?

Практически каждый использовал какое-то устройство, позволяющее определять традиционные направления - север, юг, восток, запад и их комбинации. Тем не менее, времена, когда молодые люди возились по лесу с ручными моделями, снабженными настоящей стрелкой компаса, в значительной степени оказались на свалке истории навигации.

Сегодня практически все смартфоны оснащены приемниками глобальной системы позиционирования (GPS), которые позволяют пользователям определять свое местонахождение на направленной «сетке» Земли в пределах нескольких метров. Эта технология основана на сети спутников, находящихся на непрерывной орбите высоко над атмосферой Земли. Но до появления современной ракетной техники штурманы полагались на устаревший, но чрезвычайно умный способ определения направления.

А магнитный компас - это инструмент, который позволяет определять опорную точку или регион на Земле, соответствующий магнитному северу. Это немного отличается от истинного севера, но с разными поправочными коэффициентами, необходимыми в разных точках вокруг. земного шара, теперь известного, хороший магнитный компас остается достаточно хорошим, чтобы опытный пользователь с места на место довольно приятно.

Магнетизм это термин, описывающий математически предсказуемый набор эффектов на частицы и системы в области физики, известной как электромагнетизм. Как и в случае с его неразлучным партнером, электричеством, магнетизм - это не то, что можно «увидеть», но многие из его эффекты в реальном мире хорошо известны и были включены в бесчисленные критические аспекты современных технология.

Магнитные «поля», которые можно рассматривать как линии воздействия на частицы, подверженные физическим эффектам магнетизма, изображены как возникающие. из а к северу магнитный полюс и течет наружу через пространство и обратно к а юг магнитный полюс. В случае стержневой магнит (прямоугольный магнит), это означает серию примерно C-образных линий, «текущих» с магнитного севера на магнитный юг.

• В отличие от случая с электрическими зарядами, не существует такого понятия, как «магнитный монополь». Другими словами, может быть нет точечного источника магнитного поля, как электрическое поле, которое может быть создано и определено единичным точечным зарядом.

Магнитные поля создаются движущимися электрическими зарядами. Это может быть явным и результатом целенаправленной инженерии, например, когда катушка с токоведущим проводом много раз наматывается на кусок металла, создавая электромагнит. Они используются в производстве электроэнергии и в других важных промышленных приложениях по всему миру. Ключевой особенностью электромагнита является то, что он перестает быть каким-либо серьезным магнитом после удаления источника тока.

В качестве альтернативы источник движущихся зарядов, лежащих в основе магнитных полей, может «прятаться», создаваясь на уровне отдельных атомов определенных элементов (например, железа, меди и никеля). Отчасти благодаря «спиновым» характеристикам электронов этих элементов, магнитные моменты создаются в рассматриваемых атомах, и в этих ферромагнитный элементов, местные магнитные моменты складываются, а не сокращаются попарно (для упрощения, норма для большинства элементов). В результате получился кусок металла, известный как магнит.

Земля делится на Северное полушарие и Южное полушарие, или «верхнюю» и «нижнюю» половины. Самые дальние точки на земном шаре от линии, проведенной вокруг самой широкой части Земли в направлении ее вращения, называемой экватором, называются полюсами. Ось вращения Земли проходит через Северный и Южный полюсы и определяет их. Первый находится на льду, а второй расположен на большом континентальном массиве суши (Антарктида).

Вы уже узнали, что силовые линии магнитного поля проходят от магнитного севера к магнитному югу. Тем не менее, когда вы видите диаграмму магнитного поля Земли, вы видите линии, большинство из которых находится далеко над поверхностью, происхождение на юг Поляк и окончание на к северу Полюс. Это потому, что Северный полюс, по чистой случайности, представляет собой южный магнитный полюс, и, соответственно, для Южного полюса. Это не означало никакой путаницы; просто география не совпадала с физикой из-за случайного размещения большого месторождения железной руды в Канаде (подробнее об этом скоро).

Таким образом, причина, по которой стрелка компаса указывает в направлении, которое люди называют «магнитным севером», заключается в том, что стрелка вынуждена ориентироваться. в том же направлении, что и магнитное поле Земли, из-за сдвига электронов в атомах материала иглы в ответ на поле. Представьте, что стрелка на кончике стрелки компаса аналогична стрелке на кончике силовых линий магнитного поля: они указывают в одном направлении.

Стрелка на вашем магнитном компасе указывает не на истинный Северный полюс, а на точку, в настоящее время около 500 км (около 310 миль) от Северного полюса, на острове Элсмир на севере Канада. Это связано с наличием большого месторождения железной руды, которое служит своего рода «магнитным стоком» и «засасывает» один конец иглы к залежи руды.

Обратите внимание, что с равной справедливостью было бы сказать, что другой конец иглы «указывает» на юг, в то время как другой конец просто вращается, как следствие; это действительно вопрос моряков, которые много веков назад изначально выбрали север в качестве основной навигационной отправной точки из-за своего местоположения в Северном полушарии.

Поскольку навигация на большие расстояния так долго играла важную роль, поправочные коэффициенты для истинного и магнитного север был доступен для различных точек на Земле задолго до того, как компьютеризация сделала это более приземленным задача.

Считается, что китайцы поняли свойства магнитного камня еще 2000 лет назад. Этот редкий минерал сегодня называют природным магнитом. Когда он принимает длинную продолговатую форму, как огромная игла, он ориентируется в магнитном поле Земли, когда подвешивается сверху. Китайцы заметили это, но не понимали, почему это произошло.

К XI или XII веку нашей эры китайцы использовали магнитные компасы для навигации. За ними в кратчайшие сроки (в историческом масштабе) последовали исследователи из Европы и других стран. Первоначально эти пионеры не смогли понять двух важных вещей: ориентир, который они назвали «север», спасибо. к их компасам на самом деле не фиксировалась во время длительных путешествий, и различалась на разную величину в разных места.

Осознание этого привело к созданию де-факто базы данных поправочных коэффициентов для всего мира. До эпохи спутников даже самые элитные военные подразделения полагались на то, что сейчас кажется диковинно архаичным, наземной навигацией с использованием самых высокотехнологичных магнитных компасов в любом месте.

Все, что вам нужно для изготовления собственного магнитного компаса, - это чаша с вода, кусок пробка, обычный швейная иголка, а магнит на холодильник и существующий компас.

Сначала быстро протрите швейную иглу 50 раз обычным магнитом холодильника. Важно: делайте это только в одном направлении; другими словами, нет назад и вперед.

Затем поместите пробку в таз с водой и аккуратно поместите иглу на пробку. Поместите компас рядом с этой сборкой, чтобы вы могли видеть, где находится север. Вскоре, если вам удалось намагнитить иглу, она будет ориентироваться в том же направлении, что и стрелка компаса.