Kaj je magnetni kompas?

Skoraj vsi so uporabili nekakšno napravo, ki omogoča določanje tradicionalnih smeri - sever, jug, vzhod, zahod in njihove kombinacije. Dnevi mladostnikov, ki so se po gozdovih vrteli po gozdu z ročnimi modeli, opremljenimi z dejansko iglo kompasa, pa so v veliki meri padli na smetišče navigacijske zgodovine.

Danes so skoraj vsi pametni telefoni opremljeni s sprejemniki GPS (Global Positioning System), ki uporabnikom omogočajo, da v nekaj metrih ugotovijo, kje se nahajajo na Zemljini usmerjeni "mreži". Ta tehnologija temelji na omrežju satelitov v neprekinjeni orbiti visoko nad Zemljino atmosfero. Toda pred moderno raketno tehniko so se navigatorji zanašali na zdaj zastarel, a izredno pameten način določanja smeri.

A magnetni kompas je orodje, ki v osnovi omogoča določanje referenčne točke ali območja na Zemlji, ki ustreza magnetnemu severu. To se nekoliko razlikuje od pravega severa, vendar z različnimi korekcijskimi faktorji, potrebnimi na različnih točkah okoli po vsem svetu že poznan, dober magnetni kompas ostaja dovolj dober, da vajenega uporabnika pripelje od kraja do kraja lepo.

Magnetizem je izraz, ki opisuje matematično predvidljiv niz učinkov na delce in sisteme na področju fizike, znan kot elektromagnetika. Tako kot pri svojem neločljivem partnerju tudi pri elektriki tudi pri magnetizmu ni mogoče "videti", ampak pri mnogih učinki v resničnem svetu so dobro znani in so vključeni v nešteto kritičnih vidikov moderne tehnologija.

Magnetna "polja", ki jih lahko razumemo kot vplivne črte na delce, ki so podvrženi fizičnim učinkom magnetizma, so risana kot izvirajoča iz a sever magnetni pol in teče navzven skozi vesolje in nazaj proti a južno magnetni pol. V primeru a palčni magnet (pravokotni magnet), to pomeni vrsto približno črt v obliki črke C, ki "tečejo" od magnetnega severa do magnetnega juga.

• Za razliko od primera z električnimi naboji ne obstaja "magnetni monopol". Z drugimi besedami, lahko je nobenega točkovnega vira magnetnega polja na način, kako električnega polja ni mogoče ustvariti in definirati z enim točkovnim nabojem.

Magnetna polja nastajajo s premikanjem električnih nabojev. To je lahko izrecno in je funkcija namenskega inženiringa, na primer, ko je tuljava žice, ki prenaša tok, večkrat ovita okoli kovinskega kosa in tvori elektromagnet. Ti se uporabljajo pri proizvodnji električne energije in v drugih kritičnih industrijskih aplikacijah po vsem svetu. Ključna lastnost elektromagneta je, da po odstranitvi trenutnega vira preneha biti magnet kakršne koli posledice.

Tudi vir gibljivih nabojev, ki ležijo pod magnetnimi polji, se lahko "skrije" in nastane na ravni posameznih atomov v določenih elementih (npr. Železo, baker in nikelj). Delno zahvaljujoč "spin" značilnostim elektronov teh elementov, magnetni momenti so ustvarjeni v zadevnih atomih in v teh feromagnetna elementov, lokalni magnetni momenti so dodatek in ne odpravljanje v parih (za poenostavitev je norma v večini elementov). Rezultat je kos kovine, ki ga poznate kot magnet.

Zemlja je razdeljena na severno polovico in južno poloblo ali "zgornjo" in "spodnjo" polovico. Najbolj oddaljene točke na svetu od črte, potegnjene okoli najširšega dela Zemlje v smeri vrtenja, imenovane ekvator, so znane kot polovi. Os vrtenja Zemlje poteka skozi in definira severni in južni pol. Prvi sedi na ledu, drugi pa leži na veliki celinski kopni (Antarktika).

Že ste se naučili, da se črte magnetnega polja vlečejo od magnetnega severa do magnetnega juga. Ko pa vidite diagram, če zemeljsko magnetno polje, vidite črte, ki so večinoma daleč nad površino, s poreklom pri Južno Poljak in konec pri sever Palica. To je zato, ker Severni pol po naključju predstavlja jug magnetno pol, in temu primerno za južni pol. S tem ni bila mišljena nobena zmeda; slučajno se geografija ni ujemala s fiziko, ker se je v Kanadi nahajalo veliko nahajališče železove rude (več o tem kmalu).

Tako je razlog, da igla kompasa kaže v smeri, ki so jo ljudje označili kot "magnetni sever", ta, da je igla prisiljena, da se orientira v isti smeri kot magnetno polje Zemlje zaradi premika elektronov v atomih materiala igle kot odziv na polje. Mislite na puščico na konici igle kompasa, ki je analogna puščici na konici linij magnetnega polja: kažejo v isto smer.

Igla na vašem magnetnem kompasu ne kaže na pravi severni pol, temveč na točko, ki je trenutno približno 500 kilometrov (približno 310 milj) od severnega pola na otoku Ellesmere na severu Kanada. To je posledica prisotnosti velikega nahajališča železove rude, ki služi kot nekakšen "magnetni umivalnik" in en konec igle "posrka" proti usedlini rude.

Upoštevajte, da bi bilo enako pravično reči, da je drugi konec igle usmerjen proti jugu, medtem ko se drugi konec preprosto zavrti; v resnici gre za mornarje, ki so pred stoletji prvotno izbrali sever kot temeljno navigacijsko izhodišče zaradi njihove lege na severni polobli.

Ker je bila navigacija na velike razdalje že tako dolgo kritična, so korekcijski faktorji resnični in magnetni sever je bil na voljo za različne točke na Zemlji, že preden je računalništvo to postalo bolj vsakdanje naloga.

Verjamejo, da so Kitajci lastnosti lodestona razumeli že pred 2000 leti. Ta redki mineral danes imenujemo naravni magnet. Ko se zgodi, da je v dolgi, podolgovati obliki kot prevelika igla, se bo usmeril v zemeljsko magnetno polje, ko bo obešen od zgoraj. Kitajci so to opazili, vendar so bili zaskrbljeni, zakaj se je to zgodilo.

Do 11. ali 12. stoletja našega štetja so Kitajci za navigacijo uporabljali magnetne kompase. V kratkem zaporedju (v zgodovinskem merilu) so jim sledili raziskovalci iz Evrope in drugod. Sprva ti pionirji niso razumeli dveh pomembnih stvari: Referenčna točka, ki so jo poimenovali "sever", hvala na njihove kompase v resnici ni bil pritrjen med dolgimi potovanji in se je v različnih količinah razlikoval po različnih količinah krajih.

To spoznanje je privedlo do razvoja dejanske baze podatkov o korekcijskih faktorjih za ves svet. Do starosti satelitov so se tudi najbolj elitne vojaške enote zanašale na tisto, kar se danes zdi nenavadno arhaična kopenska navigacija z uporabo najsodobnejših magnetnih kompasov kjer koli.

Za izdelavo lastnega magnetnega kompasa potrebujete le skledo vode, kos pluta, navaden šivalna igla, a magnet za hladilnik in obstoječe kompas.

Najprej šivalno iglo na hitro podrgnite 50-krat po običajnem magnetu za hladilnik. Pomembno: Naredite to samo v eno smer; z drugimi besedami, ne naprej in nazaj.

Nato pluto položite v skledo z vodo in iglo nežno položite na vrh plute. Kompas postavite zraven tega sklopa, da boste videli, kje je sever. Če ste iglo uspeli namagnetiti, se bo igla usmerila v isto smer kot igla kompasa.