Takmer každý použil nejaké zariadenie, ktoré umožňuje určiť tradičné smery - sever, juh, východ, západ a ich kombinácie. Dni mladých ľudí, ktorí sa preháňali po lese s ručnými modelmi vybavenými skutočnou ihlou kompasu, však do značnej miery zapadli do koša histórie navigácie.
Dnes sú prakticky všetky smartphony vybavené prijímačmi GPS (Global Positioning System), ktoré používateľom umožňujú zistiť, kde sa nachádzajú v smerovej „mriežke“ Zeme do niekoľkých metrov. Táto technológia sa spolieha na sieť satelitov na nepretržitej obežnej dráhe vysoko nad zemskou atmosférou. Pred modernou raketovou technikou sa však navigátori spoliehali na dnes už zastaraný, ale mimoriadne dômyselný spôsob určovania smeru.
A magnetický kompas je nástroj, ktorý zásadným spôsobom umožňuje určenie referenčného bodu alebo oblasti na Zemi zodpovedajúcej magnetickému severu. To sa mierne líši od skutočného severu, ale s rôznymi korekčnými faktormi požadovanými v rôznych bodoch okolo Teraz je známe, že dobrý magnetický kompas zostáva dosť dobrý na to, aby precvičeného používateľa dostal z miesta na miesto celkom dobre pekne.
Magnety a základy magnetického poľa
Magnetizmus je termín popisujúci matematicky predvídateľný súbor účinkov na častice a systémy v odbore fyziky známy ako elektromagnetické. Rovnako ako jej neoddeliteľný partner, elektrina, magnetizmus nie je niečo, čo sa dá „vidieť“, ale veľa z neho účinky v skutočnom svete sú dobre známe a boli začlenené do nespočetných kritických aspektov modernej doby technológie.
Magnetické „polia“, ktoré sa môžu považovať za čiary vplyvu na častice podliehajúce fyzikálnym účinkom magnetizmu, sa vykresľujú ako pôvodné od a sever magnetický pól a prúdiaci von priestorom a späť smerom k a juh magnetický pól. V prípade a tyčový magnet (obdĺžnikový magnet), to znamená sériu línií zhruba v tvare C „tečúcich“ z magnetického severu na magnetický juh.
- Na rozdiel od prípadu s elektrickými nábojmi neexistuje nič ako „magnetický monopol“. Inými slovami, môže byť žiadny bodový zdroj magnetického poľa v spôsobe vytvárania a definovania elektrického poľa jediným bodovým nábojom.
Magnetické polia sa vytvárajú pohybom elektrických nábojov. Môže to byť výslovné a je to funkcia cieľavedomého inžinierstva, ako keď je cievka drôtu prenášajúceho prúd mnohokrát omotaná okolo kusu kovu a vytvára elektromagnet. Používajú sa pri výrobe elektrickej energie a v ďalších dôležitých priemyselných aplikáciách na celom svete. Kľúčovou vlastnosťou elektromagnetu je, že po odstránení zdroja prúdu prestáva byť magnetom akýchkoľvek následkov.
Alternatívne sa zdroj pohyblivých nábojov pod magnetickým poľom môže „skryť“ a produkovať ich na úrovni jednotlivých atómov v určitých prvkoch (napr. Železo, meď a nikel). Čiastočne vďaka „spinovej“ charakteristike elektrónov týchto prvkov magnetické momenty sú tvorené v príslušných atómoch a v nich feromagnetický prvky, lokálne magnetické momenty sú skôr aditívne ako rušiace vo dvojiciach (pre zjednodušenie je to norma vo väčšine prvkov). Výsledkom je kus kovu, ktorý poznáte ako magnet.
Magnetické pole Zeme
Zem je rozdelená na severnú a južnú pologuľu, čiže na „hornú“ a „spodnú“ polovicu. Najvzdialenejšie body na svete od čiary vedenej okolo najširšej časti Zeme v smere jej rotácie, nazývanej rovník, sú známe ako póly. Os rotácie Zeme prechádza a definuje severný a južný pól. Prvý z nich leží na ľade, zatiaľ čo druhý sa nachádza na veľkej kontinentálnej pevnine (Antarktída).
Už ste sa dozvedeli, že čiary magnetického poľa sú nakreslené z magnetického severu na magnetický juh. Keď však vidíte diagram magnetického poľa Zeme, uvidíte čiary, väčšinou ďaleko nad povrchom, pôvodný na Juh Pole a končiaci na Sever Poliak. Je to tak preto, lebo severný pól predstavuje iba juh magnetické zodpovedajúcim spôsobom pre južný pól. Týmto sa nezamýšľal žiadny zmätok; geografia sa náhodou nezhodovala s fyzikou kvôli náhodnému umiestneniu veľkého náleziska železnej rudy v Kanade (viac o tom čoskoro).
Takže dôvod, prečo ihla kompasu ukazuje v smere, ktorý ľudia označili ako „magnetický sever“, je ten, že ihla je nútená sa orientovať rovnakým smerom ako magnetické pole Zeme v dôsledku posunu elektrónov v atómoch materiálu ihly v reakcii na lúka. Predstavte si šípku na hrote kompasu ako analogickú so šípkou na hrote magnetických siločiar: Ukazujú rovnakým smerom.
Magnetický sever verzus pravý sever
Ihla na vašom magnetickom kompase neukazuje na pravý severný pól, ale na bod, ktorý je v súčasnosti asi 500 kilometrov od severného pólu na ostrove Ellesmere na severe Kanada. Je to spôsobené prítomnosťou veľkého nánosu železnej rudy, ktorý slúži ako akýsi „magnetický drez“ a „nasáva“ jeden koniec ihly smerom k nánosu rudy.
Upozorňujeme, že by bolo rovnako spravodlivé povedať, že druhý koniec ihly „smeruje“ na juh, zatiaľ čo druhý koniec sa v dôsledku toho jednoducho otáča; je to skutočne otázka námorníkov, ktorí si pred storočiami pôvodne vybrali sever ako základný navigačný východiskový bod kvôli svojej polohe na severnej pologuli.
Pretože navigácia na veľké vzdialenosti bola tak dlho kritická, korekčné faktory pre skutočnú verzus magnetickú sever boli k dispozícii pre rôzne body na Zemi už dávno predtým, ako to automatizácia urobila svetskejšou úloha.
História magnetického kompasu
Predpokladá sa, že Číňania pochopili vlastnosti míľnika už pred 2 000 rokmi. Tento vzácny minerál sa dnes nazýva prírodný magnet. Keď sa stane, že bude mať dlhý, podlhovastý tvar ako nadrozmerná ihla, bude sa orientovať v magnetickom poli Zeme, keď bude zavesený zhora. Číňania si to všimli, ale boli zmarení, prečo k tomu došlo.
V 11. alebo 12. storočí nášho letopočtu používali Číňania na navigáciu magnetické kompasy. Za nimi v krátkom poradí (v historickom meradle) nasledovali prieskumníci z Európy i iných krajín. Spočiatku títo priekopníci nechápali dve dôležité veci: Referenčný bod, ktorý nazvali „sever“, ďakujeme k ich kompasom nebol v skutočnosti fixovaný počas dlhých ciest a odlišoval sa rôznymi čiastkami v rôznych Miesta.
Toto uvedomenie viedlo k vytvoreniu de facto databázy opravných faktorov pre celý svet. Až do veku satelitov sa aj najelitnejšie vojenské jednotky spoliehali na to, čo sa teraz zdá byť bizarne archaickou pozemnou navigáciou pomocou najmodernejších magnetických kompasov kdekoľvek.
Ako si vyrobiť magnetický kompas
Všetko, čo potrebujete na výrobu vlastného magnetického kompasu, je miska voda, kus korok, obyčajný ihla na šitie, a magnet na chladničku a existujúce kompas.
Najprv ihlu na šitie rýchlo 50krát pretrite pozdĺž bežného magnetu na chladničke. Dôležité: Robte to iba jedným smerom; inými slovami, nie sem a tam.
Potom vložte korok do misky s vodou a ihlu jemne položte na vrch korku. Dajte kompas vedľa tejto zostavy, aby ste videli, kde je sever. Ak sa vám ihlu podarilo magnetizovať čoskoro, bude sa orientovať rovnakým smerom ako ihla kompasu.