Почему показания стрелки компаса могут быть ненадёжными. Вспомогательные «стрелочные» элементы компаса
В наше время, имея смартфон или планшет, можно с легкостью определить свое местоположение с помощью GPS. Но не будем забывать, что ориентирование по компасу более интересное и немного захватывающее. Кроме того, работает практически в любом месте.
При использовании компаса, прежде всего, определяют основные направления: север(С), юг(Ю), восток(В), запад(З). После этого необходимо определить свое местоположение по отношению к ближайшим населенным пунктам.
У всех, кто впервые держал компас в руке, возникал вопрос:
Почему стрелка компаса направлена на север?
Вы, конечно, слышали о Северном магнитном полюсе. Именно в направлении к нему устанавливается северный конец магнитной стрелки. Известно, что земной шар представляет собой один огромный магнит с полюсами. Вокруг Земли простирается магнитное силовое поле , и магнитные силовые линии мощным пучком вырываются из одного полюса, огибают Землю и соединяются у другого (рис. 1). Эти линии называются магнитными меридианами. Таким образом, через каждую точку земной поверхности проходит магнитный меридиан, «направляя» стрелку компаса одним концом на север, другим – на юг.
Рисунок 1 — Магнитное силовое поле.
Но знания этих двух направлений недостаточно для ориентирования по компасу.
Более точно определить необходимое направление можно по азимуту. Вы, наверное, знаете, как выдерживает направление своего пути корабль в открытом море. Он идет по курсу, предварительно вычисленному по карте, с помощью компаса и, пересекая моря и океаны, точно приходит в назначенный порт. Например «курс – 90°», «курс – 220°». Таким же образом мы пользуемся компасом и на суше, употребляя вместо слова «курс» слово «азимут» (от арабского «ассумут», что означает: путь, дорога).
(магнитным) называют угол между направлением магнитного меридиана и направлением на предмет, расположенный на данной местности. Магнитные азимуты измеряют в градусах от 0 до 360° и отсчитывают от северного направления магнитной стрелки по ходу часовой. Например, азимут на отдельный дом равен 300°, на отдельное дерево – 120°, на курган – 60° (рис.2).
Рисунок 2 — Магнитный азимут.
Зная азимут своего пути, можно двигаться ночью, в туман, метель или в густом лесу и выйти к намеченной цели. Чтобы определить направление на местности по заданному азимуту, надо стать лицом к предмету. Поворотом крышки устанавливают указатель (желтый треугольник, укрепленный под стеклом против мушки) на заданный отсчет азимута. Затем открепляют стрелку и ориентируют компас, то есть совмещают северный конец его стрелки с нулевым делением градусного кольца компаса и, прицеливаясь (подобно тому, как целятся из винтовки), отмечают в направлении мушки какой-либо предмет: дерево, куст, бугорок (при этом необходимо следить, чтобы стрелка не сходила с нуля). Пока не приобретен навык, лучше класть компас на какой-нибудь столбик, пенек или работать вдвоем: один держит компас, следя за положением стрелки, другой целится через визиры и замечает направление.
Для тренировки определите, по какому азимуту от вашего дома расположены школа, магазин, кинотеатр, по каким азимутам вы идете в школу и возвращаетесь домой.
Научившись определять стороны горизонта и азимуты, очень важно уметь следовать по необходимому направлению. Отправляясь в путь, запомните первоначальное направление север – юг и постоянно следите за отклонениями от него. Например: сначала вы шли на север, а потом от дуба повернули на северо-восток, подошли к большому мшистому валуну и от него, свернув на юго-восток, пошли дальше.
«Проказы» магнитной стрелки компаса
Магнитная стрелка компаса приближенно указывает на север и юг; точнее это направление выражает полуденная линия, то есть линия направления самой короткой тени от вертикально расположенных предметов в астрономический полдень (в 14 часов летом и в 13 – зимой). Земля, вращаясь вокруг своей оси, делает один полный оборот в сутки. Осью вращения является воображаемая линия, проходящая через две противоположные друг другу точки ее пересечения с земной поверхностью, называемые полюсами.
Полюс, обращенный в сторону Полярной звезды, называется Северным географическим полюсом , а противолежащий – Южным географическим полюсом . В географических полюсах пересекаются все меридианы Земли. Следовательно, через каждую точку на земной поверхности проходит географический меридиан, направление которого показывает полуденная линия.
Угол между северным направлением географического меридиана, проходящего через данную точку, и направлением на местный предмет, называется истинным (географическим) азимутом . Величину азимута отсчитывают по ходу часовой стрелки от 0 до 360° (рис. 3).
Рис. 3 — Истинный азимут.
Магнитные полюсы Земли не совпадают с географическими. Поэтому направления географического и магнитного меридианов тоже не совмещаются, а образуют угол, который называют склонением магнитной стрелки, или магнитным склонением. Магнитное склонение не остается постоянным для каждой местности, оно медленно изменяется в пределах 3–8°. За сутки магнитная стрелка может отойти от своего среднего положения на 1°, 5, во время грозы – на 2° и более. На территории СССР магнитное склонение изменяется в пределах от +25° (на Крайнем Севере, вдоль берегов Карского моря) до –13° (Якутская АССР). В Москве оно составляет около 7°, в Киеве –4°.
Установлено, что при увеличении на Солнце пятен на Земле возникают так называемые магнитные бури , во время которых стрелка начинает неравномерно колебаться. В некоторых местах земного шара она неожиданно резко отклоняется в сторону.
Это свидетельствует о том, что в данном месте в недрах Земли находятся большие залежи магнитного железняка, притяжение которого пересиливает магнитные силовые линии постоянного магнитного поля Земли. Такое явление называется магнитной аномалией. Как видим, ориентирование по компасу в некоторых ситуациях может показать неверный маршрут.
Крупнейшая на земном шаре магнитная аномалия находится в Курской области. Здесь в ряде мест склонение магнитной стрелки меняется на 130–170° в пределах одного-двух километров! Известны также Криворожская аномальная зона, зона аномалий от Одессы на Винницу шириной от 50 до 100 км и протяженностью около 400 км; аномалии на Кольском полуострове, на Урале, Дальнем Востоке и др. Компасом в местах магнитных аномалий пользоваться, безусловно, нельзя.
На изменение величины магнитного склонения влияет и такой любопытный факт (сейчас твердо установленный), как смещение магнитных полюсов. За шесть лет (с 1948 по 1954) Северный магнитный полюс сдвинулся к северу и приблизился к географическому полюсу почти на полтораста километров. Со средней скоростью 2 м в час «дрейфует» Южный магнитный полюс по Антарктиде.
Как показали наблюдения магнитологов, общее направление движения полюса северо-западное – от Земли Виктории к Земле Адели. За последние пятьдесят лет Южный магнитный полюс переместился уже на 800 км.
По расчетам геофизиков, в ближайшие годы Южный магнитный полюс покинет Антарктиду и займет место в Индийском океане, а лет через 200 окажется на новом Континенте – на юге Африки. Это общее направление движения полюса подтверждается наблюдаемым в последнее время усилением так называемой Южноафриканской аномалии.
Есть на Земле место между магнитным полюсом северного полушария и Северным географическим полюсом, где магнитной стрелке совершенно нельзя верить, так как она под действием земного магнетизма своим северным концом показывает на юг, а южным – на север.
Ориентирование по компасу и История капитана Гаттераса
Капитан Гаттерас , герой известного романа Жюля Верна «Приключения капитана Гаттераса » (1866 год), посвятил все свои помыслы, всю свою жизнь одной мечте – достижению Северного полюса. На Северном полюсе есть только одна сторона горизонта – юг. Поэтому подойти к нему можно только с юга, оба конца магнитной стрелки будут указывать только на юг. С какой бы стороны ветер ни дул, на Северном полюсе он всегда будет южным. Итак, мысленно проследим часть пути героев Жюля Верна.
Отважный капитан Гаттерас на корабле «Форвард» далеко позади оставил воды Баффинова залива (море Баффина) и, доверясь стрелке компаса, вел корабль строго на запад. Легко лавируя среди небольших льдин в проливе Ланкастер между островами Баффинова Земля, Сомерсет и Дондас-Харбор (Девон), корабль вышел к меридиану 96° западной долготы (рис. 4). Здесь был взят курс строго на север в направлении на полюс.
Рулевой следил, за направлением северного конца магнитной стрелки компаса. Когда небо прояснилось и выглянуло Солнце, капитан корабля воспользовался этим для проверки курса и, к своему изумлению, установил, что корабль шел с ошибкой в 180° на юг к берегам полуострова Бутия.
Во время путешествия Гаттераса место, где магнитная стрелка своим северным концом показывала на юг, а южным – на север, имело координату 96° западной долготы.
Часто приходится слышать, что магнитный полюс находится близко от Северного географического полюса.
Действительно ли эти два полюса такие близкие соседи? Если бы нам сказали, например, что Симферополь находится близко от Москвы, мы приняли бы это за шутку. Ведь между ними приблизительно 1600 км. Однако расстояние между Северным географическим и Северным магнитным полюсами значительна большее. И настоящий момент оно составляет 2230 км. Мы говорим «в настоящий момент», так как положение магнитных полюсов постоянно изменяется.
В 1831 году координаты Северного магнитного полюса были: 70°05′ северной широты и 96°53′ западной долготы, а Южный магнитный полюс в 1841 году по определению Джемса Росса находился на 73° южной широты и 150° восточной долготы. По данным, полученным Амундсеном в 1903 году, Северный магнитный полюс был на 70°30′ западной долготы, то есть на полуострове Бутия в Северной Америке. В настоящее время Северный магнитный полюс находится на одном из островов Канадского Арктического архипелага – на Земле Принца Уэльского и имеет такие географические координаты: 74° северной широты и 100° западной долготы, а Южный магнитный полюс расположен на побережье Антарктиды на Берегу Короля Георга V (68° южной широты и 143° восточной долготы).
Компас — это прибор который определяет стороны света с намагниченной стрелкой, всегда указывает на север. С помощью компаса человек может ориентироваться на местности и определять направление.
Еще в древнем Китае люди пользовались примитивным компасом. Древний китайский компас назывался сыпануть, что в переводе означает «ведающий югом». Это чудо-техники того времени выглядело как ковш с тонким черенком. Ковш находился на медной, хорошо отполированной пластине. На краях пластины были высечены специальные знаки, которые обозначали стороны света. Если дополнительно ковш вращать вокруг точки его соприкосновения с пластиной, то в момент остановки черенок будет указывать на юг. Форма ковша была выбрана совсем не случайно. Она была скопирована с формы созвездия Большой Медведицы, что называлось в Китае «Небесным Ковшом».
Современный компас
Современный компас намного точнее. В нем используются свойства магнита. Магнит, это сделанный из железа или других специальных материалов, предмет обладающих магнитными свойствами, имеет два полюса. Если приподнести два магнита друг к другу, то полюса, имеющие одинаковые заряды, будут отталкиваться, а полюса с противоположными зарядами притягиваться.
Стрелка компаса — это магнит, и Земля тоже является магнитом. Максимальное количество магнитных зарядов Земли находится на Северных и Южном магнитных полюсах (они не совпадают с Северным и Южным полюсами географической зоны). Стрелка компаса привлекается к противоположным магнитным зарядам полюсов Земли, и, таким образом, стрелка компаса всегда показывает на север, а другой ее конец — всегда на юг.
Наверное, каждый знает, что такое компас - этот прибор издавна применяется и установлен сейчас буквально в каждом электронном гаджете. Компас напоминает часы, только указывающие не на время, а на направления света: север, юг, запад и восток. Как ни крути, стрелка компаса всегда показывает на север - почему же? Все дело в полюсах и магнитном поле Земли.
Для чего используют компас?
Компас - весьма полезное устройство, когда нужно сориентироваться в незнакомой местности - в море, в лесу или в пустыне. Морские путешественники и экспедиторы используют этот прибор с XIV века. Синяя стрелка или магнитная сторона, как правило, всегда показывает на северный горизонт (N - north), красная стрелка - на юг (S - south). С лева направо стрелки указывают на запад и восток (W - west, E - east). Также бывают и промежуточные направления - северо-запад, юго-восток и так далее.
Так почему стрелка компаса всегда показывает на север? Вообще, направление компаса указывает не на действительный полюс, проходящий через ось вращения Земли, а на полюс магнитный. Основой работы прибора является магнитное поле планеты, а не географические полюса. Так, если направиться по компасу прямо на север, дорога приведет к острову Сомерсет, который находится в 2,1 тысяч километрах от действительного географического северного полюса. Кроме того, эта точка постепенно "дрейфует" на 0,5 % каждое десятилетие.
Ориентиры прибора работают по принципу магнитов, то есть Земли и намагниченного указателя - вот почему стрелка компаса всегда показывает на север.
История создания
Создание компаса относят к европейским изобретателям XII века. Изначально механизм был весьма лаконичным: намагниченная стрелка, закрепленная на пробке, была помещена в сосуд с водой. Затем ориентир в виде стрелки стали закреплять на дне чаши и устанавливать по оси координат.
Значительно усовершенствован ориентир направлений света был в XIV веке итальянским капитаном Флавио Джойем: был создан циферблат и размещен намагниченный указатель на шпильке.
По летописям Древнего Китая компасы были созданы намного раньше - за два или три тысячелетия до нашей эры. Согласно легенде, император Хуан-ди нашел путь из пустыни с помощью компаса. Во время преследований монгольской армии их войска сбились с пути и заблудились в пустыне. У Хуан-ди была фигурка в виде человечка, всегда указывающей на юг. Закрепив человечка на колеснице, он повел свои войска по указанному направлению и вывел их из пустыни.
Показатели компаса
Всегда ли стрелка компаса показывает на север? Оказывается, нет. Устройство может указывать направление неточно при различных обстоятельствах. Например, при солнечной активности - магнитных бурях или солнечных ветрах. Стрелка компаса может некорректно показывать также возле электронных гаджетов, которые при работе создают некое электромагнитное поле.
В так называемых зонах магнитных аномалий - в Курске или Медведицкой гряде, компас и вовсе теряет всякую координацию: начинает показывать север вместо южной стороны, или запад вместо востока. Помимо прочего, основанием неправильной работы компаса могут быть магниты или металлические предметы, находящиеся около прибора.
Таким образом, компас, как механическое устройство, может варьировать показатели, в зависимости от содержания металлических, железосодержащих веществ, магнитных полей Земли или солнечной активности.
Гироскопический компас
Компасы изготавливаются не только на основании магнитов, их еще делают по принципу гироскопа - устройства с вращающимся диском (пример: волчок или юла). Эти приборы, которые еще называют - гирокомпасы, широко распространены в ракетной технике или в морской навигации.
В гироскопических приборах всегда отражается истинный полюс, куда и показывает стрелка компаса. Другими словами, это точка, через которую проходит ось, вокруг которой вращается Земля. Преимуществом гироскопических компасов является их меньшая чувствительность к магнитным полям, которые могут вызвать какие-либо металлические детали, например, части корабля или судна.
Электронного же типа компасы с GPS-навигатором используются в смартфонах или других гаджетах.
Итак, если подытожить, почему стрелка компаса всегда показывает на север. Максимальное количество зарядов находится на магнитных полюсах Земли. Исходя из этого, указатель компаса перераспределяется по меридиану на противоположные заряды - на север и юг.
Когда я была маленькая, мы с папой часто ходили в лес за грибами, ягодами, да и просто погулять. С собой мы всегда брали компас. Еще тогда папа объяснил мне принцип его работы. Сначала я восприняла новую для себя информацию на веру, а через некоторое время задумалась, почему стрелка компаса направлена именно на север, и может ли она изменить свое направление?
Каким образом работает компас
Это устройство оснащено магнитом. Принцип его работы основан на притяжении-отталкивании магнитных полюсов. Попробую объяснить на доступном языке. Стрелка в компасе – это очень легкий магнит . Планета, на которой мы с вами живем, - тоже магнит, но уже огромный и массивный. Еще со школьной скамьи известно, что полюса магнитов с разными зарядами имеют особенность притягиваться друг к другу . Именно этим и объясняется тот факт, что стрелка компаса направлена на север.
Может ли стрелка компаса изменить направление
Вот еще один вопрос, заинтересовавший меня: может ли компас обмануть? Любой механический прибор может подвести, компас не исключение…
Однако, компас указывает неверное направление только в нескольких случаях:
- Если в непосредственной близости от него имеются сторонние магниты , способные отклонить стрелку.
- Если рядом расположен какой-либо электронный гаджет , создающий вокруг себя электромагнитное поле, влияющее на показания компаса.
- Высокая солнечная активность : магнитные бури, солнечный ветер.
- Если попытаться воспользоваться им в зонах с магнитными аномалиями .
На Земле есть несколько таких зон. Наверно, каждый из вас слышал о Курской магнитной аномалии, где напряженность магнитного поля в несколько раз превышает норму. Здесь компасы попросту сходят с ума!
Менее известная, но, на мой взгляд, еще более интересная такая зона расположена в Волгограде. Она называется Медведицкая гряда . Это действительно аномальное место. Его особенность не только в том, что тут врут компасы. Гряда обладает способностью притягивать молнии, а под землей на глубине около 30 метро, неизвестно кем вырыты широкие тоннели.
