Компас кто изобрел

Главная » Raznoe » Компас кто изобрел

Когда и где именно был изобретен магнитный компас?

Магнитный компас – одно из величайших открытий в истории человечества. Именно благодаря этому прибору стали возможны Великие географические открытия.

Что представляет собой компас и для чего он нужен?

Компас – это удивительный прибор, используя который вы всегда сможете определить ваше точное местоположение относительно сторон света. Бесспорно, его изобретение – это одно из величайших достижений человечества, благодаря которому были совершенны все великие географические открытия. Изобретение этого прибора имеет для мореплавания такое же значение, как начало использования пороха в военном деле. Благодаря компасу, на новый уровень поднялась картография.

Чтобы точно прокладывать маршруты (прежде всего по морю), необходимо знать, где вы находитесь и в какую сторону направляетесь. Древние мореходы определяли свое месторасположение с помощью солнца и звезд. Но далеко не всегда они были видны. В старину корабли старались не выходить в открытое море и держаться неподалеку от берегов. По ориентирам на берегу, мореходы и определяли свое положение.

Только изобретение компаса и секстанта дало возможность совершать дальние путешествия и открывать далекие земли. Кто изобрел компас — точно неизвестно. Считается, что этот прибор был изобретен в древнем Китае. Однако потом он был неоднократно усовершенствован, и тот прибор, который существует сегодня, очень мало похож на своего далекого предка.

Принцип работы компаса заключается в том, что магнитная стрелка взаимодействует с магнитным полем Земли и располагается вдоль силовых линий планеты.

Проще говоря, магнитная стрелка всегда будет повернута вдоль магнитной линии Земли. Один ее конец будет указывать на Северный магнитный полюс нашей планеты, а второй – на Южный полюс.

Изобретение компаса

Какой же народ первым догадался использовать магнитное поле Земли для определения своего точного положения относительно сторон света? Ученые считают, что это были китайцы.

Историки предполагают, что первый компас был изобретен в Китае во время династии Хань. Именно китайцы обнаружили удивительные свойства магнитного железняка. Правда, использовали они этот минерал сначала не для навигации, а для гаданий. Их описание можно найти в старинном китайском трактате «Луньхэн».

Китайцы первыми придумали использовать намагниченное железо для определения сторон света. Даже называется имя ученого — Шень Гуа, который жил при династии Сун. Сначала из магнитного железа отливались специальные формы, которые потом помещали в сосуд с водой. В 1119 году Чжу Юй предложил использовать компас с иглой. Об этом сообщается в китайском трактате «Застольные разговоры в Нинчжоу».

Есть описание еще одного древнего китайского компаса, выполненного в виде ложки с тонким черенком. Ложку изготавливали из магнитного материала. Ее устанавливали на полированную поверхность, так чтобы черенок ложки не касался поверхности. Именно он и показывал стороны света. Полированная поверхность часто была украшена знаками Зодиака или обозначениями стран мира.

Этот прибор причисляют к четырем великим китайским изобретениям: пороха, бумаги, книгопечатания и компаса. Но, как вы понимаете, информация о той далекой эпохе довольно туманна и неопределенна, поэтому многие ученые сомневаются в этом.

Компас в Европе и на Востоке

Считается, что древние китайцы использовали компас для путешествия по пустыням. Также им были оснащены китайские корабли.

В XII веке подобный прибор появился у арабов. Остается не совсем понятным: сами они изобрели его или позаимствовали у китайцев. В Европе компас появился в XII или XIII веке. Некоторые ученые считают, что европейцы позаимствовали его устройство у арабов, другие доказывают, что они додумались до этого изобретения самостоятельно. Первыми использовать компас стали итальянские моряки.

Упоминания об этом приборе можно встретить у Кипчаки в 1282 году и у ал-Макризи. Оба они описывают использование компаса на море. От итальянцев его переняли испанцы и португальцы, а затем англичане и французы. Именно использование данного прибора позволило европейцам открывать новые континенты, пересекать океаны и совершить первое кругосветное путешествие.

Как выглядели первые приборы?

В то время компас сильно отличался от того прибора, который мы привыкли видеть сегодня. Сначала он представлял собой емкость с водой, в которой плавал кусочек дерева или пробки, в него была вставлена магнитная стрелка. Чтобы защитить сосуд от ветра и воды, его стали накрывать стеклом.

Такой прибор был не очень точен. Магнитная стрелка напоминала толстую иголку. Стоит добавить, что первые приборы стоили весьма дорого, и приобрести их имели возможность только очень состоятельные люди. Затем произошло усовершенствование этого прибора.

В XIV веке итальянский ученый Флавио Джойя предложил посадить магнитную стрелку на вертикальную ось, а к стрелке прикрепить катушку, разбив ее на 16 румбов. Это нововведение очень понравилось морякам. Через столетие катушку разбили уже на 32 румба, и она стала еще более удобной. Сам же компас стали помещать в специальный подвес, чтобы уменьшить на него влияние морской качки.

В XVII столетии появился пеленгатор – специальная линейка с визирами, которая была закреплена на крышке. Прибор стал еще более удобным.

Современные приборы

В наши дни, несмотря на появление спутниковой навигации, гирокомпаса, обычный магнитный компас продолжает верой и правдой служить людям. Конечно, современные приборы мало напоминают своих средневековых предшественников. Они сделаны с использованием новейших технологий и материалов.

Сегодня обычным магнитным компасом чаще всего пользуются туристы, геологи, альпинисты, путешественники и просто любители экскурсий и походов. Корабли и самолеты уже давно используют другие, более совершенные приборы. Электромагнитный компас, который исключает помехи от металлического корпуса судна, гирокомпас, точно указывающий на географический полюс или приборы спутниковой навигации.

Но из всех приборов, которые указывают направление и стороны света, обычный компас является самым простым и неприхотливым. Для него не нужно электричество, он прост, удобен и надежен. И всегда укажет вам нужное направление в надежную гавань.

delaismelo.ru

Кто и где изобрел компас, виды компасов

Кто и где изобрёл компас?

Компас – это незаменимая вещь для моряков и военных. Особенно в предыдущие эпохи, когда не было телефонов и навигаторов. Без него не могли представить свою жизнь купцы. Студенты, которые отправлялись в путешествия по Европе, обязательно брали с собой компас. Если бы это изобретение, то не было бы морских экспедиций и первых открытий континентов. Так кто же и когда изобрел компас?

Все началось в средневековом Китае. Ученые этой страны выявили, что намагниченное приспособление направляется к одному и тому же направлению. Теперь мы знаем, что это из-за наличия магнитных полюсов. Тогда китайские ученые открыли практику, до конца не зная теории. Так было изобретено устройство, которое помогало ориентироваться китайским торговцам в пустыни. Китайский компас был практически не похож на современный: он напоминал тарелку, на которой были нанесены обозначения сторон света, а сверху располагалась ложка с намагниченной ложкой. Китайцы подарили миру идею и принцип действия компаса, а не его дизайн.

Позже от китайцев компас попал к арабам. Однако в Европу компас попадает не от арабов, а напрямую от китайцев. Дело в том, что в Китай начали часто путешествовать итальянцы, которые открыли для себя Китай после экспедиции Марко Поло. Одним из тех, кто узнал об интересном устройстве был Флавио Джойя. Однако он не просто взял китайский прибор, он полностью изменил его внешний вид. Именно он придумал сделать маленькую стрелку, зафиксировав ее на маленькой шпильке, а все эту конструкцию поместить под стеклом. Так компас обрел практически современный вид.

Кстати, слово «компас» имеет именно итальянское происхождение, а означает оно «измерять с помощью шагов».

Именно в Италии возникли первые цеха, в которых ремесленники делали компасы.

Сегодня существует несколько видов компасов:

1. Электромагнитный компас. Внутри такого компаса находится электрогенератор, который приводит в действие магнитное поле земли. Чаще всего используется в авиации. Кстати, этот вид компаса использовал в 1927 году американский летчик Линдберг , перелетевший Атлантический океан.
2. Гирокомпас. Прибор оснащен гироскопом, благодаря этому указывает не на магнитный полюс, а на более точный географический. Это нужно из-за того, что магнитные полюса иногда меняют свое положение. Это устройство изобрели в Германии в 1908 году.
3. Радиокомпас. Прибор, оснащенный радиопеленгатором.
4. Электронный компас. Это даже не компас, а электронное устройство, указывающее стороны света. Сегодня существуют программы и приложения, помогающие ориентироваться на местности. Однако многое начиналось именно с компаса.

Есть правда другая версия происхождения компаса. Якобы устройство, напоминающее компас было у древних греков, которые получили его от финикийцев. Однако эта версия не имеет достаточного количества приверженцев, так как очень мало доказательств. Единственное упоминание – в книге древнегреческого историка Геродота.

Еще до изобретения компаса, китайцы создали уникальный механизм. Это была колесница, которая указывала на юг. Ее сделали в III тысячелетии до нашей эры. Это была очень сложная система, как с точки зрения геометрии, так и сточки зрения физики. Поэтому от нее отказались.

Одна из последних разработок компаса

Сегодня компас – это уже история. Это часть истории человечества и истории техники. Без него невозможны были бы многочисленные открытия. Однако сейчас настоящим компасом пользуется только узкий круг людей.

Читайте также:

Кто и где изобрел бумагу

Каким был первый автомобиль

razvitiedetei.info

Кто придумал Компас — Когда Изобрели?

Уже в глубокой древности люди научились определять свое положение в пространстве, ориентируясь по четырем сторонам горизонта. Известно, что точки соприкосновения солнца с горизонтом во время восхода и захода показывают направления на восток и запад, юг определяется положением солнца в зените, а север находится противоположно югу. По этим четырем направлениям были сориентированы уже жертвенники трипольской культуры VI-III тысячелетий до н. э. Можно определить направление также по положению звезд, кроме того, есть достаточно примет-указателей, основанных на наблюдениях за природой. Но как сориентироваться, к примеру, в пасмурный день в море или в пустыне, где нет ни деревьев, ни муравейников?

В этом случае невозможно обойтись без компаса прибора для ориентирования относительно сторон горизонта, который указывает направление географического или магнитного меридиана.

Компас «колесница, указывающая на юг».

Все многочисленные разновидности компасов можно разделить на магнитные и немагнитные. Традиционно считается, что сначала были изобретены магнитные компасы, действие которых основано на взаимном притяжении или отталкивании двух магнитов. Однако существует китайская легенда об изобретенной гораздо раньше «колеснице, указывающей на юг», первом немагнитном компасе.

Согласно этой легенде, Желтый император Хуан-ди начал войну с племенем императора Янь-ди. Во время боевых действий колдун Чи Ю напустил густой туман, чтобы люди Хуан-ди заблудились. Но с помощью колесницы, указывающей на юг, они нашли правильный путь и в конечном итоге одержали победу. По преданию, это произошло около 2600 г. до н. э., но реальные исторические сведения относят изобретение устройства к III в. Суть его в том, что на колеснице устанавливалась фигурка человека, которая указывала на юг независимо от направления движения. Сложный зубчатый механизм колесницы учитывал разницу в количестве оборотов ее колес при поворотах и разворачивал фигурку лицом к югу.

Простейший магнитный компас состоит из намагниченной стрелки, которая свободно вращается в горизонтальной плоскости и ориентируется вдоль магнитного меридиана. Наша планета также является магнитом. Противоположные полюса магнитов притягиваются, одноименные отталкиваются. При ориентировании с помощью современного компаса за точку отсчета берется север, поэтому традиционно считается, что стрелка компаса как раз и показывает на север, хотя на самом деле это не совсем так. Концы магнитной стрелки указывают на магнитные полюса Земли, которые не совпадают с географическими, да еще и медленно дрейфуют. До сих пор условно полагают, что Северный магнитный полюс находится на острове Сомерсет, в 2100 км от географического Северного полюса, хотя это было справедливо полвека назад. К тому же на точность показаний компаса влияют находящиеся вблизи металлические предметы или магниты, электронные приборы, залежи металлических руд, а также магнитные бури.

Остров Сомерсет в окружении других островов. Спутниковый снимок.

Первый, довольно примитивный, магнитный компас, о котором имеются достоверные исторические данные, был изобретен в Китае. Когда именно это произошло, точно неизвестно, но в III в. до н. э. философ Хэнь Фэй-цзы так описывал устройство современного ему компаса, который назывался «сынань», что означает «ведающий югом»: он имел вид ложки из магнетита с тонким черенком и шарообразной, тщательно отполированной выпуклой частью. Выпуклой частью ложка устанавливалась на столь же тщательно отполированной медной или деревянной пластине так, чтобы черенок не касался пластины, при этом ложка легко могла вращаться вокруг оси своего выпуклого основания.

На пластину были нанесены обозначения стран света. Подтолкнув черенок ложки, ее приводили во вращательное движение. Остановившись, компас указывал черенком, который играл роль магнитной стрелки, в сторону юга.

В XI в. было сделано следующее наблюдение: эффект намагничивания проявляется не только при соприкосновении магнита с железом, но и при охлаждении железа, раскаленного докрасна. Это открытие легло в основу компаса, изготовленного в виде железной рыбки, которую нагревали и опускали в сосуд с водой. Рыбка плавала в воде, поворачиваясь головой в сторону юга. Если же ее нагревали повторно, она теряла магнитные свойства. Такой компас упоминается в трактате «Основы военного дела» («У цзинь цзуняо»), написанном в 1044 г.

Китайские мореплаватели раньше других начали ориентироваться по магнитным компасам.

Китайский магнитный компас.

Если оказаться с магнитным компасом между северным географическим полюсом и северным магнитным полюсом, северный конец стрелки будет показывать на юг, а южный на север. В районе магнитного полюса стрелка, подвешенная на нити, стремится развернуться вниз, вдоль магнитных линий Земли.

Примерно в это же время несколько разновидностей компаса изобрел китайский ученый Шэнь Гуа. Он предлагал, например, намагнитить о природный магнит обычную швейную иглу, затем за середину прикрепить ее с помощью воска к свободно висящей шелковой нити. Этот компас указывал направление более точно, чем плавающий, так как испытывал гораздо меньшее сопротивление при повороте. Другая конструкция компаса, предложенная Шэнь Гуа, была еще ближе к современной: намагниченная иголка в нем насаживалась на шпильку. Во время своих опытов Шэнь Гуа установил, что стрелка компаса показывает не точно на юг, а с некоторым отклонением, и правильно объяснил причину этого явления тем, что магнитный и географический меридианы не совпадают, а образуют угол (его называют магнитным склонением).

Вскоре большинство китайских кораблей были оснащены компасами, состоящими из намагниченной иголки и кусочка пробки, плававшего в сосуде с водой. В таком виде китайский компас в XII в. заимствовали арабы, а еще через сто лет «плавающая игла» стала известна европейцам. Первыми ее переняли у арабов итальянские моряки. Именно они начали закрывать сосуд стеклом, чтобы защитить поплавок от действия ветра. Европейское название этого устройства предположительно происходит от вульгарного латинского compassare «измерять».

В середине XIV в. магнитную стрелку поместили на острие в середине бумажного круга картушки. Затем итальянец Флавио Джойя усовершенствовал компас, разделив картушку на 1 б частей (румбов) по четыре на каждую страну света. Позднее круг был разделен на 32 равных сектора. В XVI в. для уменьшения воздействия качки стрелку стали крепить на кардановом подвесе, а еще век спустя компас снабдили пеленгатором вращающейся линейкой с визирами на концах, что позволило точнее отсчитывать направление. Компас произвел такой же переворот в мореплавании, как порох в военном деле. Вооружившись компасом, испанские и португальские моряки в конце XV в. отважились на далекие плавания через океан.

В настоящее время магнитные компасы используются в основном туристами, топографами, геологами, а также в спортивном ориентировании и в качестве дополнительного средства морской навигации. С начала XX в. в мореплавании начали употреблять немагнитные гирокомпасы. В отличие от магнитных они указывают точно на географические полюса Земли, к тому же не испытывают влияния внешних магнитных полей.

Принцип действия гирокомпаса основан на свойствах гироскопа и суточном вращении Земли. Фактически гирокомпас и есть гироскоп вращающийся ротор, установленный в кардановом подвесе, дающем оси ротора возможность свободно изменять положение в пространстве. При вращении ротор сохраняет свою пространственную ориентацию в силу закона сохранения момента импульса. Сам по себе вращающийся гироскоп не является навигационным средством. Чтобы возникла процессия, ось ротора, например с помощью груза, удерживают в горизонтальном положении по отношению к поверхности Земли. При этом сила тяжести создает крутящий момент, в результате чего ось ротора поворачивается на истинный север.

Гироскоп был изобретен Иоганном Боненбергером предположительно в 1813 г. В 1852 г. французский ученый Фуко усовершенствовал гироскоп и впервые использовал его как прибор, показывающий изменение направления. Первый несовершенный гирокомпас был создан в 1885 г. датчанином Мариусом Герардусом ван ден Босом. Через 20 лет немецкий ученый Герман Аншютц-Кем-пфе на его основе создал и запатентовал свою модель гирокомпаса, рассчитывая использовать его при путешествии к северному полюсу на субмарине.

Еще через пять лет очередной вариант гироскопа запатентовал американец Элмер Сперри, основавший для его производства компанию Sperry Gyroscope. И все бы ничего, но Сперри рискнул предложить свою разработку германскому военно-морскому флоту, после чего Аншютц-Кемпфе обратился

в суд с иском о нарушении американцем патентного законодательства. В качестве патентного эксперта был приглашен сам Альберт Эйнштейн, который, хотя и после некоторых колебаний, подтвердил авторское право Аншютц-Кемпфе. В дальнейшем Эйнштейн участвовал в других разработках немецкого изобретателя, в частности в создании двухроторного гироскопического прибора, названного компасом Эйнштейна Аншютца.

Леон Фуко.

В последние годы широкое распространение получили электронные компасы, оснащенные блоком магниторезисторов микроэлектромеханических систем, определяющих свое относительное положение в магнитном поле Земли. Также к электронным средствам навигации можно отнести устройства, определяющие координаты посредством спутниковых систем (GPS, ГЛОНАСС). Такие навигаторы определяют местоположение объекта, измеряя расстояние до него от точек с известными координатами от спутников, находящихся на околоземной орбите. Строго говоря, эти устройства не являются компасами в классическом смысле, поскольку представляют собой всего-навсего приборы с индикацией путевого угла. Тем не менее ожидается, что развитие навигации в будущем будет происходить именно в этом направлении.

Группа ученых из России и США изобрела световой компас: луч, проходящий через облако атомов рубидия, точно определяет размер и ориентацию магнитного поля. В присутствии магнитного поля ориентация атомов менялась тем или иным способом, и эти изменения были хорошо видны в свете, свидетельствуя и об определенной величине, и о направлении магнитного поля.

25.10.2018

altpp.ru

Компас

Одним из величайших открытий человечества является изобретение компаса. Трудно переоценить его значение, он произвел настоящий переворот в истории мореплавания. Компас стал первым навигационным прибором, который позволил отважным морякам оставить морские берега и выйти в открытое море. Уже в III веке до н. э. в Китае был изобретен прибор, указывающий стороны света. Древний компас имел вид ложки с тонким черенком и шарообразной выпуклой частью, сама ложка была изготовлена из магнетита. Хорошо отполированная выпуклая часть ложки устанавливалась на медную или деревянную пластину, которая была также тщательно отполирована. Черенок ложки свободно висел над пластиной, а сама ложка свободно вращалась вокруг оси установленного выпуклого основания. На пластине были обозначены страны света в виде циклических знаков Зодиака. Роль магнитной стрелки выполнял черенок ложки. Если черенок привести во вращательное движение, а затем немного подождать, то остановившаяся стрелка (ее роль играет черенок ложки) будет указывать точно на юг. Это был самый первый древний компас, названный сынань — «ведающий югом» и описанный китайским философом Хэнь Фэй-цзы. Конечно, такой компас был далек от совершенства, имел много недостатков: магнетит был непрочен и плохо поддавался обработке, а трение между поверхностью доски и выпуклой частью ложки приводило к небольшим отклонениям от направления на юг.

В ХI веке в Китае изобрели плавающую стрелку компаса, ее делали из искусственного магнита. Намагниченный железный компас, обычно в форме рыбки, нагревался до красноты, а затем опускался в сосуд с водой. Здесь она начинала свободно плавать, а ее голова поворачивалась в сторону юга. Ученый Шэнь Гуа, живший и творивший в Китае в том же ХI веке, долгое время изучал свойства магнитной стрелки. Им было предложено несколько разновидностей компаса. Используя намагниченную иглу, которую нужно прикрепить воском в центре корпуса к висящей шелковой нити, он установил, что такой компас более точно указывает направление по сравнению с плавающим. Им была предложена и более усовершенствованная конструкция, в которой намагниченная иголка крепилась на шпильку. Тот факт, что стрелка компаса указывала направление на юг с небольшим отклонением, ученый объяснил не совпадением географических и магнитных меридиан, они образуют угол, который позже научились вычислять и назвали магнитным отклонением. На многих китайских кораблях уже в ХI веке были установлены плавающие компасы.

В ХII веке китайская игла стала использоваться арабами, от них в ХIII веке она стала известна итальянским морякам, затем испанцам, португальцам и французам. Немцы и англичане начали пользоваться компасом позже. Если вначале компас представлял собой намагниченную иглу и кусок дерева, плавающего в сосуде с водой, то позже сосуд стали закрывать стеклом, чтобы защитить поплавок от воздействия ветра. В 14 веке магнитную стрелку разместили на острие в середине бумажного круга, названного картушкой. Позже итальянец Флавио Джулио  сделал огромный шаг на пути усовершенствования компаса, поделив картушку на 16 частей (румбов). Позже круг разделят на 32 сектора. В 16 веке стрелку начали крепить на кардановый подвес, что уменьшило воздействие качки, а в 17 веке компас усовершенствовали вращающейся линейкой с визирами для более точного расчета направления.

mirnovogo.ru

---

Смотрите также

• Атом кто открыл
• Кто продюсер первого канала и пусть говорят
• Кто первая жена максима виторгана
• Создатель ералаша 68 летний борис грачевский сыграл свадьбу с 33 летней екатериной белоцерковской
• Кто нибудь открыл секрет на миллион с лерой кудрявцевой
• Кто написал васюткино озеро автор
• Кто открыл саргассово море
• Кто написал остров крым
• Кто изобрел стиральную машину автомат
• Конец чертопханова кто написал
• Кто написал 40 изыскателей

Изобретение компаса – Мир Знаний

Кто изобрел компас, ученые не знают до сих пор. Честь его оспаривают китайцы и индийцы, арабы и итальянцы, французы и англичане. Объяснить же такое разнообразие точек зрения во многом можно тем, что свидетельства далекого прошлого не дошли до наших дней. Вообще же существует несколько версий об изобретении этого прибора. Самая же известная – компас в 3000–2500 годах до н. э. изобрели китайцы. И уже оттуда он попал в Европу.

Жители Поднебесной издревле знали, что цы-ши – так в древнем Китае называли куски бурой руды – обладают свойством притягивать к себе и удерживать легкие фрагменты железа. Кроме того, китайцы заметили, что цы-ши имеют и другую необычную особенность: если камню придать вытянутую форму и подвесить на нити, то один его конец показывает на север (в направлении Полярной звезды), а другой – на юг. Если же его отклонить от этого положения, он снова возвращается в первоначальное положение. Эта удивительная особенность камня позволила путешественникам через бескрайние просторы пустыни Гоби использовать его для ориентации, когда не видно ни солнца, ни звезд. Вот как об этом рассказывает одна старинная китайская летопись:

«…Идут караваны по бескрайним пескам пустыни Гоби. Солнце скрыто желтой пеленой пыли. Далеко от берегов Янцзы до кушанских царств, и нет к ним видимых хоженых троп. Трудно, ох как трудно пришлось бы караванщикам, если бы они не захватили с собой белый глиняный горшок, который они берегут пуще всех своих дорогих грузов, хотя нет в нем ни золота, ни жемчуга, ни слоновой кости. В сосуде на деревянном поплавке лежит коричневый камень, любящий железо. Он, поворачиваясь, все время указывает путникам сторону юга, а это, когда закрыто солнце или не видно звезд, спасает их от многих бед, выводя к колодцам и направляя по верному пути».

То есть, если судить по этому отрывку, как и по другим древним хроникам, именно этот горшок с цы-ши и являлся первым прообразом компаса.

Впрочем, нередко по поводу изобретения компаса высказывается иная точка зрения: что первым компасом следует считать чинану – указатель юга. Опирается это предположение на версию, что в Древнем Китае использовались конные двухколесные повозки с фигурками человека с вытянутой вперед рукой. Они были сделаны из нефрита, имели высоту около 40 сантиметров и размещались на передней части колесницы. Благодаря встроенному в фигурку магниту, она всегда была повернута в южную сторону.

Однако, как показали исследования последних десятилетий, указатель юга никакого отношения к магнитному компасу не имеет. Опираясь на древнекитайские хроники, ученые установили, что в основе функционирования фигурки лежала система зубчатых передач, которые связывали ее с колесами повозки. И прежде чем отправиться в дорогу, фигурку настраивали так, чтобы рука указывала на юг. Причем во время поворотов фигурка тем не менее свое положение не меняла. А направление движения определяли по отклонению колес.

При установке фигурки в нужном положении, ориентировались на солнце, звезды и другие объекты. Правда, ряд специалистов утверждает, что первоначальное направление устанавливали по магнитной стрелке, которая плавала в сосуде с водой, прикрепленном к повозке сзади. Но никаких аргументов в пользу этой гипотезы авторы не приводят.

А вот на судах, в соответствии с некоторыми древними китайскими манускриптами, пользоваться магнитом для определения сторон света стали значительно позже – примерно между 400 и 300 годами до н. э. Называлось это устройство чи-нан-тином и представляло собой намагниченную железную иглу, подвешенную на тонкой шелковой нити.

Следует, однако, заметить, что изложенную выше версию о том, что компас на судах китайцы стали использовать еще в IV–III веках до н. э., принимают не все историки. Ведь если согласиться с такой датировкой, то почему компас не проник в тот период в Европу? Потому что уже начиная с VII века до н. э. в китайские порты стали постоянно заходить купеческие суда из Индии, а в Индию уже во II веке до н. э. плавали греки. И, конечно же, они вряд ли не обратили бы внимания на такое полезное изобретение, как «указатель юга». Да и древнегреческие писатели непременно рассказали бы о нем. Поэтому и впрямь, на чем настаивают некоторые источники, компас появился на китайских судах в I–III веках н. э. И представлял он собой сосуд с водой или маслом, в котором плавала магнитная иголка на стебле камыша…

Любопытная гипотеза об изобретении компаса появилась в середине 1960-х годов, когда на месте поселения исчезнувшего племени ольмеков в Мексике были проведены раскопки. И среди находок, относящихся к 1400–1000 годам до н. э., были обнаружены артефакты, свидетельствующие об уникальных знаниях ольмеков о природном железе. Самым же загадочным предметом из найденных является брусок из красного железняка длиной чуть больше трех сантиметров с выемкой посередине. Археологи предположили, что это, вероятно, часть компаса. Чтобы проверить эту версию, находку надели на пробковый поплавок и поместили в емкость с водой. Оказалось, что «поплавок постоянно поворачивался в одном и том же направлении, которое слегка отклонялось к западу от магнитного севера. При изменении направления стрелка всегда выравнивалась в направлении немного восточнее магнитного севера».

Появление такого предмета у ольмеков, скорее всего, связано с тем, что люди племени были привержены ориентированию своих строений, кладбищ и ритуальных мест. В частности, многие из них размещались на 8 градусов западнее севера. Поэтому вполне резонно предположить, что загадочный ольмекский предмет является компасом. И сделан он был не позже 1000 года до н. э. То есть намного раньше первых китайских компасов.

Наш канал в Телеграм

Когда был изобретен первый компас. Сообщение о компасе. История возникновения компаса

История изобретения компаса уходит далеко в прошлое. Первое описание компаса сделал в III веке до нашей эры китайский философ Хэнь Фэй-цзы. Это была разливательная ложка, сделанная из магнетита с узкой ручкой, по форме похожая на шар. Ее устанавливали на пластину из меди и дерева, на которой была сделана разметка знаков зодиака. При этом ручка находилась на весу и могла крутиться по кругу. Ложку приводили в движение, и она всегда при остановке указывала на юг. Это был самый первый компас в мире.

В середине XI столетия в Китае изготовили из искусственного магнита плавающую стрелку. Чаще всего она имела форму рыбы. Ее опускали вводу, где она плавала. Голова рыбки всегда указывала на юг. В тоже время ученый из Китая Шэнь Гуа придумал несколько вариантов компаса. Он намагничивал швейную иглу и с помощью воска крепил ее к висящей нити из шелка. Это был более точный компас, так как было уменьшено сопротивление, возникающее при повороте. В другом варианте он предлагал эту иголку насадить на шпильку. На основании своих опытов изобретатель Шэнь Гуа заметил, что стрелка показывает на юг с небольшим отклонением. Он смог объяснить это разницей между магнитным и географическим меридианом. Позже ученые научились высчитывать это отклонение для разных частей Китая. В XI столетии на многих китайских кораблях стояли плавающие компасы. Их располагали на носу корабля, чтобы капитан всегда мог смотреть на его показания.

В XII веке китайским изобретением воспользовались арабы, а в XIII веке — европейцы. В Европе первыми узнали о компасе итальянцы, потом испанцы, французы, а затем англичане и немцы. Тогда компас представлял собой пробку и намагниченную иголку, плавающую в емкости с водой. Вскоре, чтобы защитить от ветра, ее стали прикрывать стеклом.

В начале XIV века намагниченную стрелку установили на круг из бумаги, а через некоторое время итальянец Флавио Джойя разделил круг на 16 частей, а затем на 32 сектора. В середине XVI столетия стрелку закрепили на карданном подвесе, для снижения влияния качки, а через столетие в истории компаса отмечено появление вращающейся линейки, что увеличило точность показаний. Компас стал первым прибором навигации для прокладывания пути в открытом море. Это позволило морякам отправляться в далекие плавания через океан.

У современных людей нет никаких проблем в том, чтобы с высокой точностью определить своё местоположение — можно, например, использовать приборы, оснащённые датчиком GPS или ГЛОНАСС. Однако в древности при путешествиях на большие расстояния у людей возникали проблемы. Особенно сложно было ориентироваться при путешествии по пустыням или плавании в открытом море, где не было каких-то известных ориентиров. В результате путешественники легко могли заблудиться и погибнуть. Уже после начала эпохи великих географических открытий в 16-17 вв. мореплаватели нередко теряли уже открытые острова или наносили их на карту несколько раз, что уж говорить о древних мореплавателях.

Конечно, ещё в древности люди нашли всё-таки способы определять стороны света, в этом помогало прежде всего наблюдение за Солнцем и звёздами. Уже давно было замечено, что, хотя звёзды меняют своё положение, одна из звёзд, а именно Полярная звезда, всегда находится на одном месте. По этой звезде стали определять направление на север. Но как быть, если небо закрыто облаками, и ни Солнца, ни звезд не видно? Направление движения определить нельзя, корабль сбивается с курса и может уплыть совсем не туда, куда нужно. Поэтому далёкие экспедиции были очень опасным делом, пока не появился компас, и не случайно лишь после того, как мореплаватели стали его использовать, были открыты и изучены все уголки нашей планеты. А когда же и кем был изобретён компас?

Принцип действия компаса основан на том, что земля обладает магнитным полем и представляет собой как бы один большой магнит. Компас же имеет магнитную стрелку, которая в магнитном поле Земли всегда указывает направление на магнитные полюса, находящиеся недалеко от географических. Таким образом, при помощи компаса можно определять направление на стороны света. В природе есть материал, обладающий магнитными свойствами, а именно магнетит (магнитный железняк).

магнетит

Свойство кусочков магнетита притягиваться друг к другу, а также к железным предметам было давно замечено людьми. Например, об этом написал в своих трудах ещё древнегреческий философ Фалес Милетсикй в 6 в. до н. э., однако он не нашёл магнитам практического применения. А нашли его китайцы.

Достоверно неизвестно, когда китайцы изобрели компас, но первое его описание, дошедшее до наших дней, относится к 3му веку до н. э. Древний китайский компас представлял из себя что-то вроде ложки из магнетита, установленную на отполированную медную пластинку. Выглядел он так:

древний китайский компас

Ложку раскручивали и она через некоторое время останавливалась так, что её конец указывал на юг.

Причём изначально компас в Китае использовали вовсе не для навигации, а в мистической системе фэншуй. В фэншуй очень важно правильно ориентировать предметы по сторонам света, для этого и использовали компас.

Прошло немало времени, прежде чем компас усовершенствовали и стали использовать в путешествиях сначала на суше, а потом и на море. Вместо куска магнетита стали использовать намагниченную железную иглу, которая подвешивалась на шёлковой нити либо опускалась в сосуд с водой, где плавая на поверхности, разворачивалась в направлении магнитного полюса. Важные усовершенствования компаса, а также описание магнитного склонения (т. е. отклонения направления на магнитный полюс и географический) сделал китайский учёный Шень Гуа в 11 в. Именно после этого компас стали активно использовать китайские мореплаватели. От них компас стал известен арабам, а в 13 в. известный путешественник Марко Поло привёз компас из Китая в Европу.

В Европе компас усовершенствовали. Стрелку стали устанавливать на шпильку, добавили шкалу, разделённую на румбы, чтобы более точно обозначать направление. В более поздних версиях компас стали устанавливать на специальном подвесе (т. н. кардановом), чтобы качка судна не влияла на показания.

старинный корабельный компас

Появление компаса дало огромный толчок развитию мореплавания в Европе и помогло европейским мореплавателям пересечь океаны и открыть новые континенты.

19.10.2015

В истории науки существует термин «4 великих изобретения». Речь идет об инновациях, которые были созданы в Китае и навсегда изменили понимание человеком окружающего мира. Наряду с бумагой, колесом и порохом, китайские ученые древности первыми подарили человечеству компас. Компас стал тем изобретением, без которого никогда бы не стали возможны географические открытия, не смогла бы существовать транснациональная торговля и многие другие процессы, создавшие нашу цивилизацию.

Первое письменное упоминание о компасе относится к 1044 году. В китайской книге описывается удивительное приспособление, с помощью которого путник мог ориентироваться в пустыне. Подробно компас был описан 40 годами позднее китайцем Шэнь Ко. Автор описывает конструкцию: кусок металла крепился к палке, которая была погружена в воду. Таким образом, достигался магнитный резонанс, та часть дерева, на которой крепилось железо, указывала направление в сторону севера.

Как компас попал в Европу доподлинно неизвестно. По всей видимости, изобретение принесли с собой арабы, которые к XII веку окончательно завоевывают территорию современной Испании. Оттуда компас попадает сперва к итальянцам, а затем и к англичанам. К слову, стоит отметить, что современное название прибора этимологически относится как раз к английскому compass, что означает «круг».

Существует и другая точка зрения, согласно которой компас в Европе был впервые изобретен викингами в X-XI веках, во времена походов на запад. Стремясь открыть для себя морские пути в неизведанные страны, северные войны использовали некое изобретение, которое позволяло определять направление сторон света, при помощи воды и солнца. Недаром, считается, что первыми берегов Америки достигли исландские воины. Сложно представить, чтобы они смогли пройти такой долгий путь, ориентируясь исключительно по звездам.

Первым из европейских ученых, усовершенствовавших конструкцию компаса, стал итальянец Флавио Джойя. Он предложил крепить стрелку на шпильку, что существенно сократило погрешность в указании направления, а также разделил окружность на 16 румбов (позже на 32). Таким образом, морская качка теперь практически не влияла на показания прибора, а капитаны кораблей смогли грамотно описывать и рассчитывать направление.

В XX веке с развитием инженерного дела, географии и геодезии создаются новые образцы прибора: электромагнитный компас, гирокомпас, буссоль и другие устройства. Так, в 1927 году был впервые опробован электрический компас. Необходимость такой разработки появилась в связи с развитием авиации. Первым летчиком, совершившим путешествие через Атлантический океан с таким компасом, стал американец Чарльз Линдберг.

С развитием науки пришло и понимание относительно некоторых тонкостей. Так, магнитный и реальный (географический) полюса земли не совпадают, что приводит к погрешности в расчетах. Это чревато, к примеру, отклонением от курса кораблей, совершающих плавание. Именно поэтому в конце XIX был разработан, так называемый, гирокомпас. Сегодня он используется практически на всех морских судах, отличается более сложной конструкцией и высокой точностью.

История создания компаса — это история человеческой наблюдательности. Если бы, однажды, один китайский мудрец не заметил бы связи между сторонами света, звездами и реакцией металла, возможно, человечество на долгие годы было бы вынуждено притормозить в своем развитии.

История компаса [ВИДЕО]

Самое древнее устройство, облегчающее ориентирование на местности – это компас. Его стрелки указывают на магнитные полюса Земли. Каждый школьник знаком с этим нехитрым прибором. Удивительно, но он был изобретен задолго до нашей эры.

История компаса

Предположительно, история компаса начинается с III века до Рождества Христова. Древние китайцы первыми догадались об удивительном свойстве магнетита показывать полюса Земли.

Для передвижения по пустыне они изобрели прибор, мало похожий на современный компас, но принцип действия его был таким же. Древний компас напоминал ложку, лежащую на отполированной пластине. Черенок этой ложки из магнетита свободно вращался, и, останавливаясь, указывал на юг.

Намного позже, в XI веке нашей эры китайцы придумали компас с плавающей стрелкой в виде рыбы. Арабам очень понравился этот прибор, и они стали применять его для нахождения верного направления в далеких морских путешествиях.

В XIII в. похожим устройством стали пользоваться и европейцы. А в XIV в. компас приобрел вид, схожий с современным. Магнитную стрелку закрепляли шпилькой на дне сосуда или на бумажном основании.

Итальянец Флавио Джойо усовершенствовал прибор, снабдив его круглой картушкой с 16-ю ромбами (по 4 на каждую сторону света). Еще позже круг разделили на 32 части. К XVIII в. компас уже представлял собой сложное устройство, которое показывало не только направление движения, но и время.

А что сейчас

Сейчас существует множество разновидностей компаса:

• электромагнитный,
• электронный,
• гирокомпас.

Они более совершенные и используются на кораблях и самолетах. Однако, старый добрый магнитный компас продолжает жить, являясь самым удобным и надежным прибором для геологов, альпинистов и простых любителей путешествий.

Инструкция

Идея создания компаса принадлежит древним китайцам. В III веке до н.э. один из китайских философов описывал компас того времени следующим образом. Это была разливательная ложка из магнетита, у которой был тонкий черенок и хорошо отполированная шарообразная выпуклая часть. Опиралась ложка своей выпуклой частью на такую же тщательно отполированную поверхность медной или деревянной пластины, при этом черенок пластины не касался, а свободно висел над ней. Таким образом, ложка могла вращаться вокруг своего выпуклого основания. На самой пластине были нарисованы стороны света в виде зодиакальных знаков. Если специально подтолкнуть черенок ложки, она начинала вращаться, при этом, останавливаясь, черенок всегда указывал точно на юг.

Все в том же Китае в XI веке придумали плавающую стрелку компаса. Делали ее из искусственного магнита, обычно в форме рыбки. Ее помещали в сосуд с водой, где она свободно плавала, а остановившись, также всегда указывала головой на юг. Другие формы компаса в том же веке были придуманы китайским ученым Шэнь Гуа. Он предлагал намагнитить обычную швейную иглу о природный магнит, а затем прикрепить эту иглу в центре корпуса к шелковой нити с помощью воска. Так получалось меньшее при повороте иглы, чем в воде, а потому компас показывал более точное направление. Еще одна модель, предложенная ученым, предполагала крепление не к шелковой нити, а к шпильке, что больше напоминает современную форму компаса.

Почти на всех китайских кораблях в XI были установлены плавающие компасы. Именно в таком виде они распространились в мире. Сначала их в XII веке переняли арабы. Позже магнитная игла стала известна и в европейских странах: сначала — в Италии, затем — в Португалии, Испании, Франции, позднее — в Англии и Германии. Сначала намагниченная игла на кусочке дерева или пробки плавала в сосуде с водой, позже сосуд догадались закрыть стеклом, а еще позже магнитную стрелку догадались размещать на острие в центре бумажного круга. Затем компас был усовершенствован итальянцами, к нему была добавлена катушка, которая делилась на 16 (позже — 32) равных секторов, указывающих на стороны света (сначала по 4, а позже по 8 секторов для каждой из сторон).

Дальнейшее развитие науки и техники сделало возможным создание электромагнитного варианта компаса, который более совершенен в том плане, что не предусматривает отклонений из-за наличия ферромагнитных деталей в том транспортном средстве, на котором он используется. В 1908 году немецкий инженер Г. Аншютц-Кэмпфе создал прототип гирокомпаса, преимуществом которого стало указание направления не на магнитный северный полюс, а на истинный географический. Для навигации и управления крупными морскими судами почти повсеместно используется именно гирокомпас. Современная эра новых компьютерных технологий позволила придумать электронный компас, создание которого связано, прежде всего, с развитием системы спутниковой навигации.

Компас. Другая история Средневековья. От древности до Возрождения

Компас

Первые сведения о применении компаса в Европе мы обнаруживаем в XII веке (во дни Крестовых походов, линия № 4 «синусоиды Жабинского») в достаточно сомнительных литературных источниках. Из описаний можно понять, что первоначально компасом служили швейные иголки, которые делались тогда, видимо, из железа, а не из стали; их касались магнитным камнем, и они намагничивались, чтобы быть работоспособными. Иголку клали на соломинку или пробочку, эту соломинку – на воду в круглой чаше; тогда иголка всей своей длиной становилась в плоскость меридиана. Железо быстро теряло свой магнетизм, и иголку приходилось постоянно подмагничивать.

«К 12 или началу 13 века, – пишет известный кораблестроитель, академик А. Н. Крылов, – относится описание компаса, в котором намагниченная иголка была пропущена через ось, оканчивавшуюся остриями вверху и внизу, которыми она и поддерживалась свободно в подпятниках, сделанных в дне и в прозрачной крышке котелка; через эту же ось перпендикулярно к магнитной пропускалась вторая медная стрелка – указатель востока и запада».

Однако даже этот компас требовал постоянного подмагничивания, и оно, судя по довольно неясному описанию, производилось без вынимания стрелки из котелка простым поднесением магнитного камня. Устройство компаса с картушкой, стальной стрелкой и со стойкой, которой картушка накладывается на шпильку, укрепленную в центре котелка, приписывается большинством ученых итальянцу Флавию Джойя из Амильфи; он создал это устройство в 1302 году (линия № 6).

Склонение стрелки компаса было открыто Колумбом во время его первого плавания через Атлантический океан (линия № 7), причем он обратил внимание и на изменяемость склонения с местом. Но и в более поздние времена, когда в Америку двинулись испанские и португальские корабли, определение места причаливания с точностью до 100 км полагали выдающимся навигаторским достижением. И это неудивительно, поскольку компас без остальных навигационных инструментов, прежде всего лага, секстанта и хороших часов, не поможет определить положение корабля в океане.

Так началось использование компаса в Европе; практика вела к его совершенствованию. А что было на Востоке?

Знаменитый китаевед Клапрот в своем письме к Александру Гумбольту приводит доказательства, что в Китае еще за 120 лет до Р. Х. (линия № 8) были известны полярность магнитов и свойство намагниченных иголок указывать юг. «Китайцам было известно и склонение стрелки, и применение ее для мореплавания, причем их картушка делилась на 24 румба», – так сообщал Клапрот, основываясь на китайских же летописях. Мы приводим это мнение, потому что Клапрот был первым, кто выдвинул версию о китайском компасе, а было это в начале XIX века.

Из утверждения Клапрота следует, что более-менее совершенный компас, сделанный в Европе лишь в начале XIV века, китайцам был известен существенно раньше: за полторы тысячи лет до Флавия Джойя. И, как сказано Клапротом, они применяли компас для мореплавания. Так почему же, ради всех святых, они так никуда и не приплыли, а дождались, пока европейцы не приплывут к ним сами?!

В Европе способ крепления магнита на острие (подвеска) изобретен У. Гильбертом в XVII веке: легчайшая (легчайшая!) магнитная стрелка устанавливается на иглу. Смысл изобретения в максимальном уменьшении трения при работе прибора. Сила трения прямо пропорциональна весу магнитоуказателя. Китайские же компасы в виде ложек на блюде или рыбок могут быть не более чем игрушкой, поскольку из-за повышенного трения не дают нужной точности.

«Кроме компаса для целей мореплавания в китайских летописях повествуется и о магнитных путеуказательных повозках, в которых маленькая поворотная фигурка воина или жреца указывала рукою направление юга, – пишет А. Н. Крылов. – Изобретение этого приписывается императору Чжеу Кунгу, жившему даже за 1100 лет до Р. Х. (линия № 3, – авт.), ему же приписывают и самое изобретение компаса. Но Клапрот, выражая сомнение, что оба изобретения принадлежат одному лицу, приводит ссылки на еще более древние летописи, по которым путеводная повозка была изобретена императором Хуанг-ти и дала ему возможность победить своего соперника Чжи-су, преследуя последнего и в тумане, и в облаках пыли. Это относится уже к 2364 году до Р. Х. (линия № 3, – авт.), за 3800 лет до европейцев».

Однако упомянутый император Хуанг-ти (в современном русском написании Хуан-ди или Хуан Ди), как это следует даже из китайских сказок, самолично компаса тоже не изобретал. Дело было так:

«Как-то в горах, на юге Поднебесной, появился разбойник Чи-ю (Чжи-су). Туловище у него было человеческим, ноги как у быка, голова медная, лоб железный». Этот Чи-ю был весьма антисоциальной личностью. Понаделал он смертоносного оружия и вооружил им своих братьев, а было их у него восемьдесят один, и все железнолобые. Стали братья творить всякие гадости мирным земледельцам.

Бог весть, откуда у этой семейки такое генетическое уродство. Хотя само представление о людях с металлическими головами могло появиться в Китае в связи с проходом через различные местности отрядов европейских рыцарей-крестоносцев в полном вооружении. Они, конечно, отнимали еду у мирных земледельцев.

На защиту народа поднялся Хуан-ди. В одном из боев коварный Чи-ю, понимая, что будет разбит войсками героя, взялся за колдовство и напустил такого густого тумана, что даже хитромудрый Хуан-ди не знал, что делать. Тут-то и появляется в сказке истинный изобретатель компаса:

«Находился в войске человек со спиной, согнутой, словно лук, и с бородой, посеребренной, словно инеем. Это был ученый, у которого Хуан-ди, сам не обделенный мудростью, не стеснялся спрашивать совета.

– Что мне делать? – спросил Хуан-ди.

– Дай мне подумать! – ответил мудрец.

Он думал три дня и еще три дня что-то мастерил, что – в тумане не было видно.

Придя к императору, он дал ему маленького железного человечка, укрепленного с помощью иглы на колесике.

– Что это? – спросил Хуан-ди.

– Железо притягивает железо! – ответил ученый.

Сколько ни крутил Хуан-ди колесико, человечек все равно показывал своей крошечной ручкой туда, где находился Чи-ю и его железнолобые братья (а вовсе не на юг или север, как мог бы ожидать образованный читатель).

Прошло несколько дней (!), и близ стана железнолобых появился Хуан-ди с войском. Удивился Чи-ю, не понимая, как его сумели найти. Сделав туман еще гуще, он бежал вместе со своими братьями в горы. Но как бы он ни хитрил, куда бы ни прятался, всюду за его спиною слышался топот и звон оружия преследователей» (цит. по книге А. И. Немировского; скобки наши).

Причина, судя по описанию, была в каких-то необыкновенных магнитных свойствах вражьих лбов. Ведь понятно, что войско Хуан-ди было больше и сильнее, а «звон оружия» говорит нам о наличии у этого войска железа (чего, кстати, вообще не могло быть в Китае в ту пору), но компас упорно показывал не на него, а на лбы жестоких братьев, причем на большом расстоянии[41] (шли до их стана несколько дней).

Чудеса на этом не кончаются. Братьев схватили и отрубили им головы, вместе со лбами, надо полагать. И тут же их волшебные магнитные свойства пропали, поскольку отныне «железный человечек показывал путь караванам». Если это был действительно компас, то он мог показывать только в одну сторону, и тогда, значит, все китайские караваны двинулись в Якутию; то-то китайцы и посуху до Европы не дошли.

Несмотря на все наше уважение к Клапроту, мы с точки зрения простого здравого смысла можем утверждать, что китайский приоритет в изобретении компаса такой же подлог первых путешественников в Китай, как и китайская таблица логарифмов (при сличении оказалось, что в ней повторяются те же самые опечатки, что и в таблицах, изданных в Голландии в 1628 году).

«Даже и в Европе только в 16 веке компас стал обычным в мореплавании прибором и нашел такое же применение и в горном деле, хотя самые явления магнетизма еще не подвергались систематическому исследованию. Только в письме от 3-го марта 1544 года Георг Гартман, пастор собора св. Себальда в Нюренберге, сообщает герцогу Альбрехту Прусскому о своих работах по исследованию свойств магнита, причем указывает, что магнит не только стремится стать своей длиной так, чтобы один конец был направлен к северу, а другой к югу, но что северный конец стремится уклониться вниз и что таким образом кроме «склонения» магнитной стрелки есть еще и «наклонение», – пишет А. Н. Крылов.

Отсюда ясно, что описания приключений с применением компаса появились в Китае не ранее XVI века, когда компас был завезен в эту страну европейскими или арабскими мореплавателями. Воодушевленные таким чудом китайцы напридумывали сказок, а потом изукрасили прибор как дорогую игрушку, делая его в виде черепах, ложек на блюде или фигурок с указующим перстом. Создавать приборы в эдаком виде все равно, что изготавливать наручные часы с гирями и маятником. Такие игрушки практически бесполезны, но увлечение ими – вполне обыкновенный случай. Пишут, что на Руси однажды, не умея изготовить тонкий механизм по английскому образцу (танцующую блоху), украсили механизм, прибив к ножкам блохи подковки. Она, правда, больше не танцевала, но уже двести лет гордимся мы достижением русского Левши: эко, англичан превзошли!

Образец «магрибской» карты с прочерченными лучами. Традиционно относят к XIII–XIV веку. Пользоваться ею без компаса совершенно невозможно.

До изобретения компаса в море ориентировались по ветрам, используя так называемую розу ветров. В ней было сначала четыре направления, затем восемь, потом двенадцать; эта последняя называется латинской розой ветров. После того, как был изобретен компас, его приспособили к морскому плаванию, совместив с розой. Теперь на картах, в важнейших пунктах, помещали центры розы ветров, и по всей карте шли их лучи. Для прокладки курса от точки нахождения корабля строили направление до ближайшего луча, идущего из нужного центра. Тогда же появились и навигационные линейки, а карты приобрели весьма специфический вид.

Подобные карты встречались у средневековых арабских мореплавателей, и датируют их временем более ранним, чем время появления в Европе компаса. Такая датировка позволяла делать вывод, что арабы раньше европейцев узнали о компасе – от кого же? – от китайцев, конечно! – говорят историки. Однако арабское название компаса происходит из итальянского, а не китайского языка, а это значит, что компас был получен арабами отнюдь не из Китая. Это обстоятельство, во-первых, позволяет считать арабские карты более молодыми, чем было принято думать раньше, а во-вторых, также не подтверждает наличие у китайцев компаса в те времена, когда в Европе его не было.

«Арабская» волна синусоиды событий

Здесь уместно показать «арабскую волну «синусоиды Жабинского». В истории, сконструированной хронологами в XVII веке, события и открытия XIV–XV веков могут «повториться» несколько раз в весьма отдаленном прошлом. Этим и объясняется появление у арабов «магрибской» карты задолго до внедрения компаса в практику мореплавания.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.

8.

5. ПРИ ЗАВОЕВАНИИ ЗЕМЛИ ОБЕТОВАННОЙ ИСПОЛЬЗОВАЛСЯ КОМПАС

8.5. ПРИ ЗАВОЕВАНИИ ЗЕМЛИ ОБЕТОВАННОЙ ИСПОЛЬЗОВАЛСЯ КОМПАС Перед началом похода в землю обетованную, Бог вручает отцу Невия-Ноя прибор, о котором Библия мормонов рассказывает так: «Круглый шар искусной работы, сделанный из чистой меди. В СЕРЕДИНЕ ЖЕ ШАРА НАХОДИЛИСЬ ДВЕ

Компас

Компас Первые сведения о применении компаса в Европе мы обнаруживаем в XII веке (во дни Крестовых походов, линия № 4 «синусоиды Жабинского») в достаточно сомнительных литературных источниках. Из описаний можно понять, что первоначально компасом служили швейные иголки,

5. При завоевании земли обетованной использовался компас

5. При завоевании земли обетованной использовался компас Перед началом похода в землю обетованную Бог вручает отцу Невия-Ноя — предмет, о котором Библия мормонов рассказывает так: «Круглый шар искусной работы, сделанный из чистой меди. В середине же шара находились две

5. При завоевании Земли Обетованной использовался компас

5. При завоевании Земли Обетованной использовался компас Перед началом похода в землю обетованную, Бог вручает отцу Невия-Ноя прибор, о котором Библия мормонов рассказывает так: «Круглый шар искусной работы, сделанный из чистой меди. В СЕРЕДИНЕ ЖЕ ШАРА НАХОДИЛИСЬ ДВЕ

«Компас» Валерия Водянова

«Компас» Валерия Водянова Есть еще одна система, родившаяся практически одновременно с чартаевской, — «Компас» Валерия Водянова. Она тоже отлично подходит к предприятиям реального сектора.В 1982 году Валерий Водянов, специалист по организационным технологиям, внедрил

Глава 1 Компас

Глава 1 Компас Все из-за имени. Из-за него он угодил в это беспросветнейшее положение. Стоит май 1945-го, числа он даже и не знает – американцы держат его в тюрьме при дознавательном центре 7-й армии в баварском Аугсбурге. Центр квартирует в бывшем жилом комплексе в одном из

Операция «Компас»

Операция «Компас» В полночь по венгерскому времени механизированные соединения Особого корпуса начали движение на Будапешт. Началась операция, которой было присвоено кодовое наименование «Компас». Из мест постоянной дислокации танкам и бронетранспортерам предстояло

Глава 5. КНР: компас «красного дракона»

Глава 5. КНР: компас «красного дракона» Текст этой главы был написан в 2008–2009 годах по заказу Московского гуманитарного университета и представляет собой системно-динамическую оценку китайского государства и общества по состоянию на конец 2008 года. За прошедшие с того

 КОМПАС ИМПЕРАТОРА.

 КОМПАС ИМПЕРАТОРА. «ЛИШЬ В ДУХЕ МЫ УКРЕПЛЯЕМСЯ И УМСТВЕННО И ФИЗИЧЕСКИ, — писал Николай Рерих.- ДУХОВНО СОСРЕДОТОЧЕННЫЙ ЧЕЛОВЕК ТАК ЖЕ СИЛЕН, КАК ДЮЖИНА САМЫХ МУСКУЛИСТЫХ АТЛЕТОВ». Укротители Желтой рек. Миссия отца Иакинфа.  Мудрый Юй. Книга песен. Ароматы китайской

Работа с компасом

Магнитное поле Земли — магнитное поле, генерируемое внутри земными источниками — (пространство вокруг земной поверхности, в котором обнаруживаются действия магнитных сил).

Слово «компас», по-видимому, происходит от старинного английского слова compass, означавшего в XIII—XIV вв. «круг».

История создания

Предположительно, компас был изобретён в Китае при династии Сун и использовался для указания направления движения по пустыням. Магнитное приспособление для определения сторон света в дневное время суток» впервые упоминается в китайской книге 1044 года.  Усовершенствованный компас был обстоятельно описан Шэнь Ко в сочинении, датируемом 1088 годом. 

   

В Европе изобретение компаса относят к XII—XIII вв., однако устройство его оставалось очень простым — магнитная стрелка, укрепленная на пробке и опущенная в сосуд с водой. В воде пробка со стрелкой ориентировалась нужным образом. 

   В начале XIV в. итальянец Флавио Джойя значительно усовершенствовал компас. Магнитную стрелку он надел на вертикальную шпильку, а к стрелке прикрепил лёгкий круг — картушку, разбитую по окружности на 16 румбов. В XVI в. ввели деление картушки на 32 румба, и коробку со стрелкой стали помещать в кардановом подвесе, чтобы устранить влияние качки корабля на компас. В XVII в. компас снабдили пеленгатором — вращающейся диаметральной линейкой с визирами на концах, укрепленной своим центром на крышке коробки над стрелкой.

   

 ЖИДКОСТНЫЙ (СУДОВОЙ) КОМПАС, самый точный и стабильный из всех видов магнитного компаса. 1 — отверстия для перелива компасной жидкости при ее расширении; 2 — заливочная пробка; 3 — каменный подпятник; 4 — внутреннее кольцо универсального шарнира; 5 — картушка; 6 — стеклянный колпак; 7 — маркер курсовой черты; 8 — ось картушки; 9 — поплавок; 10 — диск курсовой черты; 11 — магнит; 12 — котелок: 13 — расширительная камера.

 

Компас Адрианова: 

 

СТРЕЛОЧНЫЙ КОМПАС с арретиром для стрелки. При нажатии арретира освобожденная стрелка сама устанавливается параллельно магнитному полю Земли. 1 — намагниченная стрелка; 2 — стеклянная или пластиковая крышка с разметкой компасных направлений; 3 — каменный (часовой) подпятник; 4 — арретир для закрепления стрелки в нерабочем положении; 5 — ось.

Ко́мпас (в профессиональной речи моряков: компа́с) — устройство, облегчающее ориентирование на местности.

Существуют три принципиально различных вида компаса: магнитный компас, гирокомпас и электронный компас.

    Гирокомпас — (в морском профессиональном жаргоне — гирокомпа́с) — механический прибор указывающий направление истинного (географического) меридиана, предназначенный для определения курса объекта, а также азимута (пеленга) ориентируемого направления. Принцип действия гирокомпаса основан на использовании свойств гироскопа и суточного вращения Земли. Его идея была предложена французским учёным Фуко; в его состав входит один или несколько гироскопов. Используется почти повсеместно в системах навигации и управления крупных морских судов; в отличие от магнитного компаса его показания связаны с направлением на истинный географический (а не магнитный) Северный полюс.

    Электронный компас, построенный на принципе определения координат через спутниковые системы навигации. Существуют также компасы (так называемые цифровые), использующие в качестве датчика блок магниторезисторов или элементов Холла. Последние представляют собой микроэлектромеханические системы, способные определять своё относительное положение в магнитном поле Земли, в отличие от использующих спутниковый сигнал устройств, которые компасами в классическом смысле не являются, так как представляют собой лишь приборы с индикацией путевого угла в виде компаса.

    Магнитный компас — принцип действия основан на взаимодействии поля постоянных магнитов компаса с горизонтальной составляющей магнитного поля Земли. Свободно вращающаяся магнитная стрелка поворачивается вокруг оси, располагаясь вдоль силовых линий магнитного поля. Таким образом, стрелка всегда параллельна направлению линии магнитного поля.

Современные модели компасов иногда имеют дополнительные функции такие как:

Регулировка склонения – усложненная направляющая линия, позволяющая вычислить «магнитное склонение».
Увеличительная линза – встроена в основу компаса и предназначена для чтения мелких обозначений на карте.
Зеркало – позволяет снять азимут практически с любого объекта. Для этого нужный предмет визируется через прорезь, мушку и отверстие в откидной крышке, а самой крышке придается такое положение, чтобы в зеркале было видно – совмещена магнитная стрелка с нулем на лимбе или нет. Также зеркало может быть использовано для подачи сигнала в аварийной ситуации.
Люминесцентные метки – необходимы при ночном ориентировании. Метки могут располагаться на двух концах стрелки, на направляющих линиях и на круговой шкале.
Клинометр – измеряет наклон вертикального угла. Необходим для оценки крутизны или лавиноопасности склонов, высоты объектов.
Global needle, стрелка, удобная в использовании в Южном полушарии – в связи с отклонениями в магнитном поле Земли, стрелки, предназначенные для определения магнитных полюсов в северном полушарии, могут отклоняться от полюсов или колебаться в южном полушарии. Компасы с усовершенствованной стрелкой позволяют точно определять магнитные полюса, в каком бы полушарии Вы не находились.
Ремешок – позволяет прикрепить компас к поясу, к рюкзаку или к запястью руки.

Магнитным азимутом (Am)  называется горизонтальный угол, измеряемый по ходу часовой стрелки (от 0 до 360 градусов) от северного направления магнитного меридиана до определяемого направления.  

   Магнитным склонением называется угол между геодезическим меридианом данной точки и ее магнитным меридианом, направленным на север. 

   Магнитное склонение считается положительным, если северный конец магнитной стрелки отклонен к востоку от геодезического меридиана (восточное склонение), и отрицательным, если он отклонен к западу (западное склонение). В течение суток магнитное склонение совершает два колебания. К 8 ч магнитная стрелка занимает крайнее восточное положение, после чего до 14 ч она перемещается к западу, а затем до 23 ч движется к востоку. До 3 ч вторично перемещается к западу, а к восходу Солнца опять занимает крайнее восточное положение. Амплитуда такого колебания для средних широт достигает 15′. С увеличением широты места амплитуда колебаний увеличивается. Сведения о среднем на территорию листа карты магнитном склонении, относящиеся к моменту его определения, и годовом изменении магнитного склонения помещают на топографических картах масштаба 1 :200 000 и крупнее.

  Для облегчения учета магнитного склонения в разных точках земной поверхности составляют специальные карты магнитных склонений, на которых точки с одинаковыми магнитными склонениями соединяют кривыми линиями. Эти линии называются изогонами. Их наносят на топографические карты масштабов 1 : 500 000 и 1 : 1 000 000.

   

   Залежи железных, никелевых и других руд в недрах Земли оказывают большое влияние на положение магнитной стрелки. В таких местах возникают магнитные аномалии. Небольшие магнитные аномалии встречаются довольно часто, особенно в горных районах. В районах магнитных аномалий нельзя пользоваться магнитной стрелкой для определения ориентирных направлений. Районы магнитных аномалий отмечают на топографических картах специальными условными знаками.

Компас. История компаса презентация, доклад

Слайд 1Текст слайда:

КОМПАС

ВЫПОЛНИЛА СТУДЕНТКА 4 КУРСА
ОЧНО – ЗАОЧНОГО ОТДЕЛЕНИЯ
ИНСТИТУТА ИСТОРИИ И ПОЛИТИКИ МПГУ
ПЕЛЕВИНА КСЕНИЯ АЛЕКСЕЕВНА
ГРУППА 401

---

Слайд 2Текст слайда:

КОМПАС

Ко́мпас (в профессиональной речи моряков: компа́с) — устройство, облегчающее ориентирование на местности. Существуют три принципиально различных вида компаса: магнитный компас, гирокомпас и электронный компас.

---

Слайд 3Текст слайда:

МАГНИТНЫЙ КОМПАС. ИСТОРИЯ.

Компас был изобретён в Китае при династии Сун и использовался для указания направления движения по пустыням.

---

Слайд 4Текст слайда:

МАГНИТНЫЙ КОМПАС. ИСТОРИЯ.

В Европе изобретение компаса относят к XII—XIII векам, однако устройство его оставалось очень простым — магнитная стрелка, укреплённая на пробке и опущенная в сосуд с водой. В воде пробка со стрелкой ориентировалась нужным образом. В начале XIV века итальянец Флавия Джойя значительно усовершенствовал компас. Магнитную стрелку он надел на вертикальную шпильку, а к стрелке прикрепил лёгкий круг -картушку, разбитую по окружности на 16 румбов.

---

Слайд 5Текст слайда:

МАГНИТНЫЙ КОМПАС. ИСТОРИЯ.

В XVI веке ввели деление картушки на 32 румба, и коробку со стрелкой стали помещать в кардановом подвесе, чтобы устранить влияние качки корабля на компас.
В XVII веке компас снабдили пеленгатором — вращающейся диаметральной линейкой с визирами на концах, укреплённой своим центром на крышке коробки над стрелкой.

---

Слайд 6Текст слайда:

МАГНИТНЫЙ КОМПАС. ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ.

Принцип действия основан на взаимодействии магнитного поля постоянных магнитов компаса с горизонтальной составляющей магнитного поля Земли. Свободно вращающаяся магнитная стрелка поворачивается вокруг оси, располагаясь вдоль силовых линий магнитного поля. Таким образом, стрелка всегда указывает одним из концов в направлении линии магнитного поля, которая идет к Северному магнитному полюсу

---

Слайд 7Текст слайда:

МАГНИТНЫЙ КОЛМПАС. СТРОЕНИЕ.

Корпус
Круговая шкала (лимб), делённая на 120 делений
Магнитная стрелка
Визирное приспособление (мушка и целик)
Указатель отсчётов
Тормоз

---

Слайд 8Текст слайда:

ГИРОКОМПАС

Прибор, указывающий направление на земной поверхности; в его состав входит один или несколько гироскопов. Используется почти повсеместно; в отличие от магнитного компаса его показания связаны с направлением на истинный географический (а не магнитный) Северный полюс

---

Слайд 9Текст слайда:

ГИРОКОМПАС. ИСТОРИЯ.

Прототип современного гирокомпаса первым создал Г. Аншюц-Кэмпфе (запатентован в 1908), вскоре подобный прибор построил Э. Сперри (запатентован в 1911). Приборы современной конструкции значительно усовершенствованы по сравнению с первыми моделями; они отличаются высокой точностью и надежностью и удобнее в эксплуатации

---

Слайд 10Текст слайда:

ГИРОКОМПАС. СТРОЕНИЕ.

Простейший гирокомпас состоит из гироскопа, подвешенного внутри полого шара, который плавает в жидкости; вес шара с гироскопом таков, что его центр тяжести располагается на оси шара в его нижней части, когда ось вращения гироскопа горизонтальна

---

Слайд 11Текст слайда:

ГИРОКОМАПС. ПРИНЦИП РАБОТЫ.

---

Слайд 12Текст слайда:

ЭЛЕКТРОННЫЙ КОМПАС. ПРИНЦИП РАБОТЫ.

1. На основании сигналов со спутников определяются координаты приёмника системы спутниковой навигации (и, соответственно, объекта)
2. Засекается момент времени, в который было сделано определение координат.
3. Выжидается некоторый интервал времени.
4. Повторно определяется местоположение объекта.
5. На основании координат двух точек и размера временного интервала вычисляется вектор скорости движения и из него:
направление движения
скорость движения
6. Осуществляется переход к пункту 2.

---

Слайд 13Текст слайда:

ЭЛЕКТРОННЫЙ КОМПАС.

Ограничения:
Естественно, если объект не перемещается, направление движения узнать не получится. Исключение составляют достаточно большие объекты (например, самолёты), где есть возможность установить 2 приёмника (например, на концах крыльев). При этом координаты двух точек можно получить сразу, даже если объект неподвижен, и перейти к пункту 5
Ещё одно ограничение обусловлено точностью определения координат спутниковыми системами позиционирования и влияет, главным образом, на тихоходные объекты (пешеходов)

---

Слайд 14Текст слайда:

ГОРНЫЙ КОМПАС

Строение: Геологический компас обычно монтируют на прямоугольной пластине (латунной или же из пластмассы). На лимбе компаса деле­ния идут от 0° до 360° в направлении против движения часовой стрелки. У обозначения 0° стоит буква С у 90° буква В у 180° буква Ю, у 270° буква 3. С (север) и Ю (юг) расположены против коротких сторон компаса Второй частью компаса яв­ляются клинометр и полулимб с делениями от 0° до 90° в обе стороны. Клинометром и делениями на полулимбе определяют углы падения слоёв

---

Слайд 15Текст слайда:

Геологический (горный) компас

При помощи геологического молотка очищают на породе пло­щадку, соответствующую естественной слоистости породы. Если хотят вначале определить положение линии простирания пласта (при углах падения > 10°), придают пластинке компаса вертикальное положение. Прикладывают длинную сторону ком­паса к плоскости (естественной площадке) пласта так, чтобы клино­метр показывал 0°. Вдоль длинной стороны пластинки компаса про­чёркивают линию, которая указывает направление простирания пласта. Если сначала хотят определить положение линии падения (при малых углах падения пласта), придают пластинке компаса вертикальное положение. Прикладывают длинную сторону компаса к плоскости пласта так, чтобы клинометр показывал макси­мальный угол

---

Слайд 16Текст слайда:

СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!

---

Скачать презентацию

Когда был изобретен компас?

Магнитный компас впервые был изобретен как прибор для гадания еще во времена китайских династий Хань и Тан (примерно с 206 г. до н.э.). Компас использовался в Китае во времена династии Сун военными для навигационного ориентирования в 1040–1044 годах и использовался для морской навигации с 1111 по 1117 .

Первый компас был изготовлен в Китае около 200 г. до н.э. . Сначала он использовался как инструмент в китайских гаданиях и гаданиях. Он использовался для морских исследований примерно с 1117 года нашей эры. Компас впервые использовали европейцы в 119 г.0 г. н.э. Первая карта Земли была создана в 200 г. до н.э.

Когда был изобретен компас?

Китайские ученые, возможно, разработали навигационные компасы еще в 11 или 12 веке . Западные европейцы вскоре последовали в конце 12 века. В самом начале своего использования компасы, вероятно, использовались в качестве резервных копий, когда нельзя было увидеть солнце, звезды или другие ориентиры. 3 декабря 2013 г.

Когда магниты впервые стали использоваться в качестве компасов?

Магнитный компас был изобретен в Китае между 2 веком до н. э. и 1 веком н.э. , во времена правления династии Хань. Сначала он использовался как инструмент для геомантии — в фэн-шуй, и только позже как инструмент для навигации и ориентирования.

Как компас изменил мир?

Моряки должны были держать берег в поле зрения, чтобы видеть ориентиры, иначе они рисковали заблудиться. Компасы позволили исследователям отправиться далеко в океаны и от суши — независимо от погоды. Это привело к новым исследованиям, открытию новых стран и торговле с другими культурами.1 день назад

Какова история компаса?

Компас был изобретен в Китае во времена династии Хань между 2 веком до нашей эры и 1 веком нашей эры в году, где его называли «южным губернатором» или «рыбой, указывающей на юг» (sīnán 司南). Магнитный компас сначала использовался китайцами не для навигации, а для геомантии и гадания.

Пользовался ли Христофор Колумб компасом?

Когда Колумб пересек Атлантический океан в 1492, 90 003 годах, он руководствовался компасом и догадками 90 004. … Колумб оценил свой прогресс по «точному счислению», записывая свой курс и оценивая пройденное расстояние на морских картах. 22 декабря 1991 г.

Что использовали до появления компаса?

До появления компаса людям приходилось полагаться на ориентиры, созвездия или другие визуальные средства, чтобы направлять их в правильном направлении. … Люди обычно строили первые компасы, используя магнитный камень , особую форму минерального магнетита, который, как естественный постоянный магнит, выравнивается с магнитным полем Земли. 10 декабря 2014 г.

Кто изобрел компас в средние века?

Хотя концепция сухого компаса существовала в Европе до 14 века, только в 1302 году итальянский пилот Флавио Джоха усовершенствовал это понятие и создал первый прототип современного компаса.

Как изобрели компас?

Первые компасы в году древней династии Хань в Китае года были сделаны из магнетита, естественно намагниченной руды железа. Более поздние компасы были сделаны из железных игл, намагниченных ударом по ним магнитным камнем, появившимся в Китае к 1088 году во времена династии Сун, как описано Шэнь Куо.

Кто первым открыл магнетизм?

Англичанин Уильям Гилберт (1540-1603) был первым, кто систематически исследовал явление магнетизма, используя научные методы. Он также обнаружил, что Земля сама по себе является слабым магнитом.

Родственные

Что заменило компас?

Компас можно использовать для расчета курса, с секстантом для расчета широты и с морским хронометром для расчета долготы. Таким образом, он обеспечивает значительно улучшенные навигационные возможности, которые лишь недавно были вытеснены современными устройствами, такими как , Глобальная система позиционирования (GPS) .

Родственные

Как был сделан древний китайский компас?

Древний китайский компас был сделан из оксида железа , минеральной руды. Оксид железа также известен как магнетит и магнетит. … Другой вид компаса был сделан путем помещения железной иглы, натертой магнитным камнем, на кусок дерева и плавания дерева в миске с водой.

Родственные

Как китайцы использовали компас?

В древнем Китае компас был впервые использован для поклонения, гадания и геомантии — искусства выравнивания зданий . В конце 11 или начале 12 века китайские моряки использовали компас для астрономической и наземной навигации, ознаменовав новую эру в истории мореплавания.

Родственные

Как путешественники использовали компас?

Компас — это навигационный инструмент с магнитная стрелка , указывающая на северный магнитный полюс. Люди использовали это устройство на протяжении сотен лет. Благодаря этому маленькому, но удобному инструменту исследователи в прошлом могли плавать и перемещаться по земному шару. … Роза ветров помещалась в коробку.

Родственные

Какова история компаса?

• Изобретение компаса . Одним из характерных компасов того времени был ковш, указывающий на юг, ручка которого указывала на юг. Только в 11 веке компас используется для навигации сначала на суше, а затем и на воде. Первые компасы изготавливались из магнетита, но позже в качестве основной части компаса используется намагниченная стальная игла.

Родственные

Какие бывают типы компасов?

• Со временем были изобретены различные варианты компаса . Сухой морской компас был изобретен в Европе в 14 веке и представлял собой стандартный компас , помещенный в кардан с тремя кольцами, который удерживал компас в горизонтальном положении. Пеленгатор компас монтируется таким образом, что позволяет определять пеленг объектов.

Родственные

Как работают современные компасы?

• Основные принципы современных компасов те же, что и у компасов 20 веков назад, но они изготавливаются из более современных материалов и содержат передовые усовершенствования. Намагниченная игла или циферблат помещаются внутрь капсулы, полностью заполненной жидкостью. Корпус часто бывает прозрачным, что позволяет использовать компас на карте.

Родственные

Какая польза от компаса в навигации?

• Компасы для навигации. Компасы с намагниченной стрелкой, используемые в навигации, могли быть мокрыми (в воде), сухими (на заостренном стержне) или подвешенными (на шелковой нити) и использовались путешественниками, такими как те торговцы, которые путешествовали на Ближний Восток. использовался ранними мореплавателями для определения местоположения магнитного Северного полюса или полярной звезды.

Родственные

Когда был изобретен компас? Когда был изобретен компас?

В 1050 году компас был впервые использован для навигации. Еще в 11 или 12 веке китайские ученые, возможно, разработали навигационные компасы. Китайские моряки использовали стрелку компаса для навигации по морям. Около 1200 года в Западной Европе появились компасы, что натолкнуло некоторых на мысль, что они были изобретены там независимо.

Родственные

Как изменился магнитный компас с годами? Как изменился магнитный компас с годами?

После сотен лет использования магнитного компаса моряки наконец поняли, почему он работает. Развитие кораблей из железа и стали в конце девятнадцатого века сделало магнитные компасы менее полезными в навигации. Металлический корпус влиял на местное магнитное поле и снижал точность компаса.

Родственные

Сколько точек направления было добавлено к компасу? Сколько точек направления было добавлено к компасу?

Все 32 точки направления были добавлены на карточку компаса. Историки считают, что Китай, возможно, был первой цивилизацией, разработавшей магнитный компас, который можно было использовать для навигации. Китайские ученые, возможно, разработали навигационные компасы еще в 11 или 12 веке.

Родственные

Как работает компас и как он работает? Как работает компас и как он работает?

В нем используется магнитная стрелка, которая может свободно вращаться так, что всегда указывает на северный полюс магнитного поля Земли. Зная, где находится север, можно определить и другие направления. Компас был изобретен китайцами и широко использовался для навигации примерно с тринадцатого века.

общий Информация СМИ Нажмите галерея иллюстрация

Поделиться этой записью:

Изготовление компаса

Изготовление компаса

Изготовление компаса

Шэрон Овертон

5 ноября 1999 г.

Краткое описание урока: Этот урок посвящен тому, как магниты используются для изготовления компаса. Студенты возьмут знания из предыдущего урока о том, как северный и южный магнитные полюса реагируют друг на друга, чтобы сделать практический деятельность, которая включает в себя приобретение понимания пространственного чувства, магнетизма и магнитных компасов.

Уровень обучения: 4-й — Алабама. Курс обучения: естествознание, 4-й класс, стр. 46, № 4: «Построение умственных, вербальных или физических представления идей, объектов и событий».

Исходная информация: Компасы — древние и хорошо известные инструменты, используемые для определения направления. Они были первым практическим применением магнетизма. Много лет назад мореплаватели использовали знакомые береговые ориентиры, чтобы ориентироваться. Когда они уплыли от земли, они использовали звезды или другие природные явления. Однако, когда звезды не были видны, они было много проблем. Для помощи в навигации был изобретен компас. Компас также называют путевым или навигационный компас.

Слово «магнит» происходит от Magnesia, названия области Греции, где некоторые темные металлические породы называются Магниты были найдены в древние времена. Магнит представляет собой разновидность магнетита, твердую породу с высоким содержанием железа и магнитными свойствами. характеристики. Люди в Европе и Китае обнаружили, что если магнитный камень положить на кусок дерева, то он плавает в чаше. воды, одна и та же часть магнита всегда будет указывать на Полярную звезду. Намагниченная игла в конце концов заменил магнит, а к тринадцатому веку игла была помещена на ось, чтобы она могла двигаться более свободно. Компасы — это не что иное, как намагниченные стрелки, устроенные так, что они могут вращаться без помех. Сначала только стороны света (север, юг, восток и запад) были определены на компасе. Стремление к более точной маркировке привело к отождествлению степеней окружности. Даже в век компьютеров магнитный компас по-прежнему считается незаменимый навигационный инструмент.

В книге Уильяма Гилберта De Magnete он утверждает, что земля действует как гигантский магнит. Он обнаружил, что компас помещенный на поверхность магнитного камня, действует точно так же, как компас в различных местах на поверхности земли. Он обнаружил, что при экваторы земли и магнитного камня, стрелка компаса будет выровнена параллельно поверхности. Чем дальше на север или южнее компас по отношению к экватору, тем больше он будет опускаться вниз. По сути, Земля действует как большой стержневой магнит. проходили с севера на юг через его середину, и поскольку северный конец магнита всегда поворачивается к острию севернее, магнитный полюс в этом месте должен быть южным полюсом. Это следует закону магнитных полюсов, который гласит что в отличие от полюсов притягиваются.

Обычные магниты имеют два полюса: конец, ориентированный на север, и конец, ориентированный на юг. Они естественным образом притягиваются магнитным полем. сила земли, чтобы выровняться в их пути север-юг. В компасе конец, ищущий север, указывает на северный магнитный полюс, но это не настоящий географический Северный полюс. Географический Северный полюс — это воображаемый конец оси вращения Земли. На самом деле он постоянно движется и может даже поменяться местами с южным магнитным полюсом. Северный магнитный полюс на самом деле расположен на севере Канады, примерно в 2400 км от географического полюса.

Понятия, затронутые в уроке:

1. Компасы указывают нам направления, такие как север, юг, восток и запад. — Алабамский курс обучения: наука, 4-й класс, стр. 46, № 3: «Эффективно распространяйте научный контент».

2. Поскольку противоположные полюса магнита притягиваются, конец стрелки компаса, проведенный с южной стороны магнита, будет указывать на север, а конец, повернутый на северной стороне магнита, будет указывать на так и свободно вращается. Убедитесь, что сторона игла, которая использовалась для удара магнита, находится вне воды.

3. Когда магнит приближается к компасу, стрелка компаса не будет оставаться на севере или юге, потому что она начнет следуйте за магнитом. — Алабамский курс обучения: естествознание, 4-й класс, стр. 50, № 29: «Связывание действий над объектами с изменениями в эти объекты.»

Материалы, необходимые для каждого компаса:

Большая стальная игла (предпочтительно штопальная или тупая игла)

Квадратный плоский кусок пенопласта из лотка для мяса (каждая сторона около 3 см)

Стержневой магнит

Пластиковый пакет с железными лезвиями или скобами

Стеклянная тарелка для пирога

Вода

Обычная бумага и бумага с кругом посередине

Дополнительно: красный лак для ногтей

Процедура:

1. Студенты должны быть разделены на группы.

2. Спросите учащихся, знают ли они четыре стороны света. Объясните, что четыре стороны света — это север, юг, восток, и запад. Напишите их на доске. Попросите их указать направление, которое они считают северным. Обсудите, как они решили. Ведите дискуссию, чтобы установить, что использование магнитного компаса было бы более надежным методом.

3. Спросите учащихся, как, по их мнению, можно сделать компас.

4. Покажите, что ненамагниченная стрелка не указывает постоянно ни в одном направлении. Позвольте каждой группе намагнитить швейной иглы, проводя по ней одним полюсом магнита 40-50 раз или около одной минуты. Перед началом запишите к какому полюсу магнита прикасались и какой стороной иглы прикасались к магниту. Проверьте, не игла намагничивается, если держать ее рядом с пластиковым пакетом железными лезвиями или скобами.

5. Уберите сейчас все магниты, так как они могут мешать работе компаса.

6. Проденьте иглу наполовину через центр пенополистирола по диагонали.

7. Поместите иглу и пенопласт в середину чашки и добавьте столько воды, чтобы кончик иглы вращался. едва касаясь дна посуды. Добавьте или вычтите воду, пока игла не коснется дна_þ

8. Слегка поверните плавающую иглу в центре чашки. Он должен остановиться так, чтобы концы игл были направлены магнитный север и юг.

9. Поверните иглу в другом направлении. Он должен вернуться в то же положение, что и раньше. Разрешить учащимся записывать свои наблюдения на листе бумаги.

10. Положите компас на бумагу с кругом, нарисованным посередине. Предложите учащимся написать в своих догадках, какие направление конца иглы за пределами воды. Обсудите, почему они выбрали это направление.

11. Обсудите, как мы можем определить, какой из двух концов указывает на север. Объясните, что магниты естественным образом притягиваются магнитная сила земли, чтобы выровнять их на пути с севера на юг. Если у вас есть намагниченная стрелка, она будет указывать магнитный север и юг, но вы не будете знать, какой конец указывает на север. Один из способов найти решение — узнать каким полюсом вы гладили иглу. Поскольку противоположные полюса притягиваются, полюс магнита, ищущий север, вызовет конец штриха стал полюсом, ищущим юг, который будет искать южный магнитный полюс. Если, с другой стороны, вы не зная полюс, который вы использовали, вы можете найти юг, наблюдая, какой конец стрелки указывает на часть горизонта где солнце днем. Вы также можете проверить с помощью другого компаса.

12. Как только будет определено, в каком направлении смотрит конец иглы за пределами воды, северная сторона может быть погружена в красной полиции ногтей.

13. Обсудите, были ли их предсказания правильными. Почему или почему нет? Если учащиеся угадали правильно, разрешите им писать в другие стороны света. Если они угадали неправильно, попросите их написать правильные положения четырех стороны света. Если это уместно для группы, объясните, что компасы указывают на магнитное поле, а не на магнитное поле. географический север.

14. Пусть класс понаблюдает, что происходит, когда стержневой магнит приближается к их плавающим компасам. Стрелка компаса быстро свернёт со своего пути. Стрелка будет следовать за магнитом, если вы будете перемещать магнит вокруг нее.

15. Начните обсуждение в классе. Отодвиньте учащихся от экспериментальных материалов и сядьте в круг, чтобы все могли их видеть. друг друга. Начните обсуждение с простого открытого утверждения, например: «Как мы сделали компас?» Пусть Учащиеся рассказывают об эксперименте. Укажите на несоответствия и дайте правильный словарный запас для терминов, которые учащиеся не могут обнаружить. сами. Старайтесь не придавать утверждениям правильного или неправильного значения и прислушиваться к путанице, так как они могут быть использованы позже как источник для дальнейшего расследования.

16. Напишите в своих журналах ученых о том, что они узнали из эксперимента.

17. Опросить учащихся для оценки.

Оценка:

1. Используйте обсуждение в классе в качестве коллоквиума.

2. Потренируйтесь следовать компасу. Попросите каждого учащегося давать команды друг другу, например, «Иди на восток на один фут» и «Иди на восток». три фута на юг.»

3. Опросите учащихся, чтобы узнать, что они поняли.

4. Напишите о том, что они узнали на уроке, в дневнике ученого.

Полезный интернет-ресурс:

http://www.lessonplanspage.com

Создание магнетизма и использование компаса

Учащиеся узнают, что магнитное притяжение и направление связаны, и найдут стороны света с помощью компаса. сделанные во время урока.

Навыки научного процесса:

1. Предсказание – Алабама Курс обучения: Наука, 4-й класс, стр. 46, №1: «Использование методов, необходимых для научных исследований». расследование.»

2. Общение — Алабама Курс обучения: естественные науки, 4-й класс, стр. 46, № 3: «Сообщение научного содержания». эффективно.»

3. Запись данных — Алабама. Курс обучения: естественные науки, 4-й класс, стр. 46. №1: «Использование методов, необходимых для научных исследований». расследование.»

Каталожные номера:

CTEE 403 — Курсовой пакет

«Воздействие магнитов на компасы». Магниты и электричество. Издательство Карсон-Деллоза, Инк., 1992.

Габриэль, Уильям Л., Джеймс Ф. Макгирк, Клиффорд Р. Филлипс, Уильям Л. Рэмси и Фрэнк М. Уотенпо. Холт Генерал Наука. Нью-Йорк: Холт, Райнхарт и

Уинстон, Издательство, 1988.

«Сделай компас». В основном магниты. Образовательный фонд AIMS, 1991.

Критический анализ урока компаса

Этот эксперимент позволил учащимся не только получить знания посредством практической деятельности, но и успешно передать мне концепции урока через коллоквиум. В связи с тем, что дети активно занимаясь собственным обучением, они смогли вспомнить все основные идеи, высказанные на уроке. Они пришли к понимать, не слушая лекцию, и запоминать факты, не запоминая заметки. Моей главной целью на этом уроке было чтобы закончить мой магнитный блок веселой и образовательной деятельностью. Я также хотел, чтобы мои ученики применяли предыдущие знания магниты, чтобы узнать что-то новое о компасе. Мои цели были достигнуты, потому что на коллоквиуме студенты смог использовать свое понимание того, как магниты притягиваются, чтобы сказать мне, в каком направлении указывал их компас.

Меня предупредили, что этот эксперимент не всегда работает, но мне посчастливилось попасть в хороший класс, который слушает и следует инструкциям. Если бы класс не уделил должного внимания моим указаниям, урок был бы катастрофой. Основываясь на том, что я узнал из предыдущих занятий, мы вместе провели этот эксперимент всем классом. Студенты работали вместе со мной, пока я моделировал и специально объяснял процедуры. Мы делали все шаг за шагом, и я всегда просил уточнение после моих указаний. Это гарантировало, что каждый ученик знал, что он должен делать.

Если бы мне пришлось провести этот эксперимент еще раз, всегда есть шанс, что класс не будет тщательно следовать инструкциям. Если это случае, я мог бы попробовать дать некоторым группам независимые задания для работы, в то время как я помогу другим группам собрать их воедино. компасы. Затем те, кто делал компасы, могли перейти к другой части эксперимента, а те, кто делал независимая работа будет вращаться, чтобы работать со мной и делать свои компасы. Это, вероятно, займет больше времени, но это позаботится о том, чтобы урок удался. Я мог бы потребовать от них слушать и сделать их ответственными за свои собственные компасы, но тогда они ничего не узнали бы из эксперимента.

Из-за того, что весь класс работал как одна группа, первые этапы эксперимента затянулись. Например, Урок начинается с трения швейной иглы о магнит в течение одной минуты. Стрелка у всех не намагничивалась после первая попытка, так что нам всем пришлось снова гладить иглы. Я твердо убежден, что для того, чтобы урок удался, понадобилось дополнительное время. Я также считаю, что, позволив всем работать в одном темпе, мы обеспечили участие каждого ученика и обучение на эксперименте. Это гарантировало, что ни одна группа не осталась в стороне или не осталась позади, и они не торопились с выполнением задания. чтобы финишировать раньше другой группы.

Я разрешил каждой группе поместить воду в свой компас. Это вызвало проблему, потому что в номер. Вместо того, чтобы брать воду из одного источника, я мог бы позволить некоторым ученикам пользоваться фонтанчиком или остальными. номер. Чтобы в каждом компасе было нужное количество воды, я мог принести кувшин с водой и лично наполнил миски для учеников. Проверка того, работает ли компас каждой группы, занимала много времени. Много студентов потерял терпение и начал дурачиться. Чтобы решить эту проблему, я стал позволять группам работать самостоятельно. Это позволило чтобы они начали наблюдать и узнавать, на что способен их парящий компас. Позволяя учащимся исследовать компас в своей группе они начали усваивать и понимать суть урока. Они смогли самостоятельно выяснить, что происходит с компасом, когда к нему приближается магнит. Они также поняли, что компас всегда указывает в одном направлении.

Предоставление учащимся возможности работать с классом и самостоятельно давать им возможность учиться на успешных эксперимент. Это дало мне уверенность в том, что задание сработает, и дало им возможность обсудить занятие со своей группой и всем классом. Когда они работали сами по себе, я могла ходить по классу. и наблюдайте за тем, что изучают студенты. Это дало мне несколько замечательных идей о том, как начать коллоквиум. Никто не был способны самостоятельно сообразить, что если стрелку тереть о южную сторону магнита, компас будет смотреть на север. Однако, как только я дал им подсказку использовать свои предыдущие знания о том, как магниты притягиваются, весь класс откликнулся. с правильным ответом. На этом уроке ученикам было интересно учиться, а мне дана ценная информация. использование методов обучения и управления.

Как ошибочное и ненадежное изобретение изменило мир

Не говоря уже о спутниковой навигации, именно компас произвел революцию в том, как мы путешествуем. Джонатан Селф ведет свою историю от древнего Китая до Второй мировой войны.

«Непослушные слоны, — говорил мой дед тоном полнейшего отчаяния, пытаясь научить меня разным сторонам света, — брызгать водой. теперь понимаешь? N означает «непослушный» и «север» и находится здесь вверху. E означает «слоны» и «восток», а здесь справа». Были определенные основные навыки, которыми, по его мнению, должен овладеть каждый ребенок, и чтение компаса было одним из них. Возможно, если бы он подождал, пока мне исполнится пять или шесть, и научился писать по буквам, ему было бы немного легче. Тем не менее, задолго до того, как я пошел в подготовительную школу, я неплохо разбирался в навигации.

Конечно, существует множество различных методов навигации. Моряки привыкли следовать за течениями, ветрами и даже ловить рыбу. Моряки-викинги выпускали птиц, полагая, что если они не вернутся на корабль, то поблизости должна быть земля. Растения и деревья издавна направляли путешественников, как и солнце и звезды. Моя покойная мать путешествовала по Лондону через магазины и отели, что вело к странным окольным маршрутам, таким как Оксфорд-серкус к станции метро Бонд-стрит через Либерти, Фенвик, Эспри, Ритц, Г. Р. Оуэн, Коннот и Кларидж.

Однако последние 1000 лет человечество почти полностью полагалось на магнитный компас.

Первое письменное упоминание о магните — тусклой серой скале, которая обладает способностью притягивать и намагничивать железо и, если щепка подвешена на нити, выровняется с севера на юг — относится к VI веку. до н.э. сочинения греческого философа Фалеса Милетского.

Однако вполне вероятно, что китайцы первыми поняли его потенциал. Есть многочисленные упоминания о нем в китайской литературе, начиная с 4 века до нашей эры, когда магнит использовался для целей гадания. В первом веке нашей эры, например, император Ван Ман обладал примитивным компасом из магнитного камня, чтобы он мог сидеть лицом к югу, в имперском направлении.

Неясно, когда китайцы использовали такие компасы для навигации, но первое точное описание компаса направления — «магнитная стрелка, плавающая в чаше с водой» — содержится в книге, датированной 1044 годом.

Доказательство использования компаса на Западе не появляется до 1187 года, когда английский монах-августинец по имени Александр Неккам написал, что, когда моряки «не знают, в какую точку компаса направлен их корабль, они касаются магнита иглой». Затем он вращается по кругу, пока, когда его движение не прекратится, его острие не будет смотреть прямо на север».

Во второй половине 13 века были внесены некоторые изменения в конструкцию, в том числе добавление «розы ветров», которая позволяла измерять другие направления в единицах или градусах, карданного подвеса для учета движения корабля и деревянный ящик для защиты всего устройства — сделал возможным использование магнитных компасов в море.

За очень короткое время торговые суда Венеции, Генуи, Пизы и Амальфи удвоили количество рейсов, которые они могли совершать каждый год в восточное Средиземноморье, так как навигация теперь была возможна в зимние месяцы.

 

Действительно, не будет преувеличением сказать, что изобретение морского компаса оказало очень заметное влияние на международную торговлю, а также сделало возможным для европейских народов начать исследование и колонизацию отдаленных частей мира. . Христофор Колумб, Эрнан Кортес, Васко да Гама, наш собственный сэр Фрэнсис Дрейк и им подобные никогда бы никуда не добрались — и не вернулись — без своих верных компасов.

Вообще-то я говорю «надежные компасы», но на протяжении девяти столетий они были совсем не такими. У простой технологии было несколько недостатков. Начнем с того, что даже в лучшем случае компасы указывают на магнитный север, а не на географический север. То, что они вообще работают, связано с расплавленным железом в ядре Земли, которое превращает всю планету в гигантский магнит.

Как и все магниты, Земля имеет два полюса: один притягивает, а другой отталкивает. Эти полюса не идеально выровнены с истинным севером или югом, и, чтобы еще больше запутать, они перемещаются с места на место и с течением времени в соответствии с движениями магмы. Магнитное склонение в Лондоне в 1580 году, например, составляло 11,15 восточной долготы, но к 1850 году оно изменилось до 22,24 восточной долготы. В 1950 году она была измерена на уровне 9,07 западной долготы и в настоящее время продолжает уменьшаться.

К середине 15 века мореплаватели выявили блуждающий полюс, хотя потребовалось несколько столетий, чтобы понять его причину. Были опробованы различные методы исправления отклонения — или, говоря техническим языком, склонения, — из которых наиболее точными оказались графики и таблицы, созданные на основе предыдущих наблюдений. Тем не менее в дальних поездках даже небольшое отклонение могло сбить с пути на сотни миль.

Другой проблемой было качество самого компаса. После морской катастрофы в Силли в 1707 году, когда четыре британских корабля с 2000 человек были потеряны в результате ошибки в счислении флота, которую испанцы несколько язвительно называют navegación de fantasía, была проведена проверка компасов флота. Из 506 проверенных инструментов только 73 находятся в рабочем состоянии.

Потом было вмешательство. Внедрение в судостроение большего количества железа, начиная с железных гвоздей и заканчивая железными корпусами, подорвало надежность морских компасов.

На протяжении столетий между различными экспертами и производителями велась острая конкуренция с бесконечными и, как правило, необоснованными заявлениями о надежности одного нового компаса по сравнению с другим. Это не так уж удивительно, если учесть, что те, кто решал или, по крайней мере, казалось, решал различные проблемы, получали огромные социальные и финансовые вознаграждения. На самом деле, только в конце XIX века, когда была усовершенствована более или менее надежная версия — гирокомпас, путешественники могли полагаться на единственный, вполне заслуживающий доверия прибор.

У меня до сих пор хранится предмет, который мой дед использовал для обучения меня азам навигации, походный компас его офицера времен Первой мировой войны, от которого в то время он, возможно, почти не пользовался, так как большую часть войны он провел в ответственность за Вулиджский Арсенал (настоящий арсенал, а не футбольная команда). Он сопровождал меня в путешествиях по тропическим лесам Амазонки, через Сахару, вверх по Замбези и, что несколько более прозаично, по дамбе Оффы, Пеннинскому пути и другим национальным тропам.

Рекомендуемые видео для вас

Честно говоря, не могу сказать, что это совсем точно. Я не раз проклинал его — особенно в тот раз, когда чуть не случайно оказался в Судане, — но я мирился с его слабостями, как мирятся с идиосинкразией старого друга. Как сказал лорд Болингброк: «Истина находится в пределах небольшого и надежного компаса, но ошибка огромна». Энциклопедия ГИС

Эта статья о приборе, используемом в навигации. Чтобы узнать о других значениях, см. Компас (значения).

Простой карманный сухой магнитный компас

Компас — навигационный прибор для определения направления относительно магнитных полюсов Земли. Он состоит из намагниченного указателя (обычно отмеченного на северном конце), который может свободно выравниваться с магнитным полем Земли. Компас значительно повысил безопасность и эффективность путешествий, особенно морских путешествий. Компас можно использовать для расчета курса, с секстантом для расчета широты и с морским хронометром для расчета долготы. Таким образом, он обеспечивает значительно улучшенные навигационные возможности, которые лишь недавно были вытеснены современными устройствами, такими как Глобальная система позиционирования (GPS).

Компас — это любое магниточувствительное устройство, способное указывать направление магнитного севера магнитосферы планеты. Лицевая сторона компаса обычно указывает стороны света на север, юг, восток и запад. Часто компасы строятся как отдельный герметичный инструмент с намагниченным стержнем или стрелкой, свободно вращающейся на оси или движущейся в жидкости, что позволяет указывать в северном и южном направлениях. Компас был изобретен в древнем Китае незадолго до 2 века и использовался для навигации в 11 веке. Сухой компас был изобретен в средневековой Европе около 1300 г. ^[1] В начале 20 века он был вытеснен заполненным жидкостью магнитным компасом. ^[2]

Были изобретены другие, более точные устройства для определения севера, работа которых не зависит от магнитного поля Земли (известного в таких случаях как истинный север, в отличие от магнитного севера). Гирокомпас или астрокомпас можно использовать для определения истинного севера, при этом на них не влияют блуждающие магнитные поля, близлежащие электрические цепи или близлежащие массы черных металлов. Недавней разработкой является электронный компас или волоконно-оптический гирокомпас, который определяет магнитные направления без потенциально ошибочных движущихся частей. Это устройство часто появляется как дополнительная подсистема, встроенная в приемники GPS. Однако магнитные компасы остаются популярными, особенно в отдаленных районах, поскольку они дешевы, долговечны и не требуют электропитания. ^[3]

Содержание

• 1 История
  • 1. 1 Навигация до компаса
  • 1.2 Артефакт ольмеков
  • 1,3 Китай
    • 1.3.1 Вопрос распространения
  • 1.4 Средневековая Европа
    • 1.4.1 Вопрос о независимом европейском изобретении
  • 1.5 Исламский мир
  • 1,6 Индия
• 2 Более поздние разработки
  • 2.1 Сухой компас
  • 2.2 Азимутальный пеленг
  • 2.3 Жидкостный компас
• 3 История ненавигационного использования
  • 3.1 Ориентация здания
  • 3.2 Горнодобывающая промышленность
  • 3.3 Астрономия
• 4 Современные компасы
  • 4.1 Компас для большого пальца
  • 4.2 Гирокомпас
  • 4.3 Твердотельные компасы
  • 4.4 Специальные компасы
• 5 Конструкция компаса
  • 5.1 Магнитная игла
  • 5.2 Игольчатое устройство
  • 5.3 Стороны компаса
  • 5.4 Балансировка компаса
  • 5. 5 Поправка компаса
• 6 Использование компаса
• 7 См. также
• 8 Галерея
• 9 Примечания
• 10 Каталожные номера
• 11 Внешние ссылки

История

Навигация до появления компаса

До введения компаса положение, пункт назначения и направление в море в основном определялись наведением ориентиров, дополненным наблюдением за положением небесных тел. Древние мореплаватели часто держались в пределах видимости суши. Изобретение компаса позволило определять курс, когда небо было пасмурным или туманным. И когда можно было наблюдать солнце или другие известные небесные тела, это позволяло вычислять широту. Это позволило мореплавателям безопасно перемещаться вдали от суши, расширив морскую торговлю и внося свой вклад в эпоху Великих географических открытий.

Артефакт ольмеков

Основываясь на своей находке артефакта ольмеков из гематита в Мезоамерике, датированного радиоуглеродом 1400-1000 гг. Если это правда, это «более чем на тысячелетие предшествует открытию китайцами геомагнитного магнитного компаса». ^[4] Карлсон предполагает, что ольмеки использовали подобные артефакты в качестве устройства направления в астрологических или геомантических целях. Артефакт представляет собой часть полированного бруска магнитного камня с канавкой на одном конце (возможно, для прицеливания). Артефакт теперь постоянно указывает на 35,5 градусов к западу от севера, но, возможно, был направлен с севера на юг, когда был целым. Другие исследователи предположили, что артефакт на самом деле является составной частью декоративного орнамента. ^[5] Других изделий из гематита не обнаружено.

Китай

Модель ковша династии Хань (206 г. до н.э. – 220 г. н.э.) с указателем на юг или синан . (Историческое существование оспаривается). Эти ранние компасы были сделаны с использованием магнетита, особой формы минерального магнетита, который выравнивается с магнитным полем Земли. ^[7]

Существуют разногласия относительно того, когда именно был изобретен компас. Это примечательные китайские литературные упоминания, свидетельствующие о его древности:

• Самое раннее упоминание магнетизма в китайской литературе содержится в книге 4 века до н.э. Книга Мастера Долины Дьявола (鬼谷孝): «Магнит заставляет железо приходить или притягивает его». Его автор также отмечает, что, помимо своего основного геомантического назначения, компас, или «южный указатель», как его называли китайцы, можно было носить с собой охотников за нефритом, чтобы они не заблудились во время путешествий. ^{[7] [8]}
• Первое упоминание о притяжении иглы магнитом — это китайское произведение, составленное между 70 и 80 г. н.э. ( Лунхэн гл. 47): «Магнит притягивает иглу». «Этот отрывок из Луэн-хэна — первый китайский текст о притяжении иглы магнитом ». ^[9] В 1948 г. ученый Ван Чен-То сконструировал на основе этого текста «компас» в виде ложки, указывающей на юг. Однако «нет явного упоминания о магните в Louen-heng » и что «предварительно необходимо принять некоторые гипотезы, чтобы прийти к такому заключению». ^[6]
• Самое раннее упоминание о конкретном магнитном пеленгаторе записано в книге династии Сун, датированной 1040-44 годами. Есть описание железной «рыбы, указывающей на юг», плавающей в чаше с водой и ориентирующейся на юг. Прибор рекомендуется как средство ориентирования «в ночной тьме». Уцзин Цзунъяо (武绝总覝, «Сборник наиболее важных военных приемов») гласило: «Когда войска сталкивались с хмурой погодой или темными ночами и невозможно было различить направления в пространстве… они использовали [механический] юг повозка, указывающая на юг, или рыба, указывающая на юг». ^[10] Это было достигнуто путем нагревания металла (особенно если это сталь), известного сегодня как термоостаточная намагниченность , и могло быть способно создать слабое состояние намагниченности. ^[10] В то время как китайцы к этому времени достигли магнитной остаточной намагниченности и индукции, аналогичное открытие не было сделано в Европе примерно до 1600 года, когда Уильям Гилберт опубликовал свою Де Магнете . ^[11]
• Первое неопровержимое упоминание намагниченной иглы в китайской литературе появляется в 1088 году. натерев ее кончик магнитным камнем, и повесил магнитную стрелку на один единственный отрезок шелка с кусочком воска, прикрепленным к центру иглы. Шен Куо указал, что игла, приготовленная таким образом, иногда указывала на юг, иногда на север.
• Самое раннее зарегистрированное фактическое использование намагниченной стрелки в навигационных целях находится в книге Чжу Юя Застольные беседы в Пинчжоу (蝝洲坯談; Пинчжоу Кэтань) 1119 года (написано с 1111 по 1117): Навигатор знает география, он наблюдает за звездами ночью, наблюдает за солнцем днем; когда темно и облачно, он смотрит на компас.

Таким образом, использование магнитного компаса в качестве пеленгатора произошло где-то до 1044 г., но неопровержимые доказательства использования компаса в качестве навигационного устройства появились только в 1119 г. .

Типичный китайский навигационный компас представлял собой магнитную стрелку, плавающую в чаше с водой. ^[13] Согласно Нидхэму, китайцы во времена династии Сун и продолжающейся династии Юань действительно использовали сухой компас, хотя этот тип никогда не получил такого широкого распространения в Китае, как мокрый компас. ^[14] Доказательства этого можно найти в Shilin guangji («Путеводитель по лесу дел»), опубликованном в 1325 году Чэнь Юаньцзин, хотя его составление имело место между 1100 и 1250 годами. ^[14] Сухой компас в Китае представлял собой сухой подвесной компас, деревянную раму в форме черепахи, подвешенную вверх ногами к доске, с магнитом, запечатанным воском, и при вращении иглой на хвосте. всегда будет указывать на северную сторону света. ^[14] Хотя европейский компас-карта в коробчатой ​​рамке и сухой поворотной стрелке был принят в Китае после того, как его использовали японские пираты в 16 веке (которые, в свою очередь, узнали о нем от европейцев), ^[15] Китайская конструкция подвесного сухого компаса использовалась вплоть до 18 века. ^[16]

Однако, по словам Крейца, есть только одно китайское упоминание об игле, установленной всухую (встроенной в поворотную деревянную черепаху), которая датируется периодом между 1150 и 1250 годами, но нет никаких указаний на то, что китайские моряки когда-либо использовал что-либо, кроме плавающей иглы в миске, до европейских контактов 16-го века. ^[13] Кроме того, следует отметить, что, в отличие от Нидхэма, другие специалисты по истории компаса не упоминают местный сухой компас в Китае и резервируют термин для европейской формы, которая позже стала всемирным стандартом. ^{[17] [18] [19]}

Схема морского компаса династии Мин

Первое зарегистрированное использование 48-позиционного морского компаса в морском судоходстве было отмечено в книге под названием «Обычаи Камбоджи». » дипломатом династии Юань Чжоу Дагуанем он подробно описал свое путешествие 1296 года из Вэньчжоу в Ангкор Том; Когда его судно отплыло из Вэньчжоу, моряк взял направление стрелки «дин вэй», что эквивалентно 22,5 градусам юго-запада. После того, как они прибыли в Барию, моряк взял «иглу Кун Шен», или 52,5 градуса юго-запада. ^[20] Навигационная карта Чжэн Хэ, также известная как «Карта Мао Куня», содержит большое количество подробных «игольчатых записей» путешествий Чжэн Хэ. ^[21]

Вопрос о распространении

Ведутся споры о том, что случилось с компасом после его первого появления у китайцев. Теории включают:

• Путешествие компаса из Китая на Ближний Восток через Шелковый путь, а затем в Европу.
• Прямая передача компаса из Китая в Европу, а затем из Китая или Европы на Ближний Восток.
• Самостоятельное создание компаса в Европе, а затем его перенос из Китая или Европы на Ближний Восток.

Последние два подтверждаются свидетельством более раннего упоминания компаса в европейских трудах, а не в арабских. Первое европейское упоминание о намагниченной игле и ее использовании среди моряков встречается в книге Александра Неккама De naturis rerum (О природе вещей), написанной, вероятно, в Париже в 1190 году. ^[22] Другие свидетельства этого включают арабское слово для «Компас» ( al-konbas ), возможно, производное от старого итальянского слова «компас».

В арабском мире самое раннее упоминание относится к «Книге сокровищ купцов» , написанной неким Байлаком аль-Кибджаки в Каире около 1282 года. в путешествии на корабле сорок лет назад некоторые ученые склонны соответственно датировать его первое появление раньше. В персидском сборнике сказок 1232 года есть также несколько более раннее упоминание не средиземноморских мусульман о железном компасе, похожем на рыбу.0423 [24]

Средневековая Европа

Поворотная стрелка компаса в 14 ^-м -м веке, копия Epistola de magnete Петра Перегрина (1269)

В 1187 году Александр Неккам сообщил об использовании магнитного компаса в регионе Ла-Манша. ^[25] В 1269 году Петрус Перегрин из Марикура описал плавучий компас для астрономических целей, а также сухой компас для мореплавания в своем известном «Epistola de magnete». ^[25] В Средиземноморье появление компаса, сначала известного только как намагниченный указатель, плавающий в чаше с водой, шло рука об руку с усовершенствованием методов точного счисления и развитием карт-портоланов, что привело к больше навигации в зимние месяцы во второй половине 13 ^-го -го века. ^[27] В то время как практика с древних времен заключалась в том, чтобы сокращать морские путешествия в период с октября по апрель, отчасти из-за отсутствия надежного ясного неба во время средиземноморской зимы, продление навигационного сезона привело к постепенному, но устойчивому увеличение судоходства: примерно на 1290 парусный сезон может начаться в конце января или февраля и закончиться в декабре. ^[28] Дополнительные несколько месяцев имели большое экономическое значение. Например, это позволило венецианским конвоям совершать два кругосветных рейса в год в Левант вместо одного. ^[29]

В то же время увеличился трафик между Средиземноморьем и Северной Европой, причем первые свидетельства прямых коммерческих рейсов из Средиземного моря в Ла-Манш появились в последние десятилетия 13-го века, и один фактор может быть, что компас сделал пересечение Бискайского залива более безопасным и легким. ^[30] Хотя такие критики, как Крейц, считают, что только в 1410 году кто-то действительно начал ориентироваться по компасу. ^[31]

Вопрос о независимом европейском изобретении

Навигационная компасная роза.

Были выдвинуты различные аргументы относительно того, был ли европейский компас независимым изобретением.

Аргументы в пользу независимого изобретения: ^[32]

• Очевидная неспособность арабов выполнять функции возможных посредников между Востоком и Западом из-за более раннего появления компаса в Европе (1190) ^[22] , чем в мусульманском мире (1232, 1242 и 1282). ^{[23] [24]}

Аргументы против самостоятельного изобретения:

• Временная близость китайского навигационного компаса (1117 г.) к его первому появлению в Европе (1190 г.).
• Обычная форма раннего компаса в виде намагниченной стрелки, плавающей в чаше с водой. ^[22]

Исламский мир

Самое раннее упоминание о компасе, похожем на железную рыбу, в исламском мире встречается в персидском сборнике сказок 1232 года. ^[24] Самое раннее арабское упоминание компаса — в виде магнитной стрелки в чаше с водой — исходит от йеменского султана и астронома Аль-Ашрафа в 1282 году. ^[23] использовать компас в астрономических целях. ^[33] Поскольку автор описывает, что он был свидетелем использования компаса во время путешествия на корабле примерно сорок лет назад, некоторые ученые склонны соответственно датировать его первое появление в арабском мире раньше. ^[24]

В 1300 году в другом арабском трактате, написанном египетским астрономом и муэдзином Ибн Симуном, описывается сухой компас, который можно использовать в качестве «указателя Киблы» для определения направления на Мекку. Однако, как и компас Перегрина, компас Ибн Симуна не имел карты компаса. ^[25] В 14 веке сирийский астроном и хронометрист Ибн аль-Шатир (1304-1375) изобрел циферблат компаса, устройство для измерения времени, включающее в себя как универсальные солнечные часы, так и магнитный компас. Он изобрел его с целью определения направления на Мекку и времени намазов в мечети Омейядов. ^[34] Арабские мореплаватели также ввели в это время розу ветров с 32 точками. ^[35]

Индия

Компас использовался в Индии для навигационных целей и был известен как матсья-янтра из-за помещения металлической рыбы в чашку с маслом. ^[36] Возможно, он был завезен с Ближнего Востока или вдоль морских торговых путей между Индией и Китаем. Это имело большое значение для установления морских, торговых, культурных и, в конечном итоге, политических связей между Индией и Юго-Восточной Азией.

Более поздние разработки

Сухой компас

Ранний современный сухой компас, подвешенный на карданном подвесе (1570)

Сухой морской компас был изобретен в Европе около 1300 года. Сухой морской компас состоит из трех элементов: Свободно вращающаяся стрелка на штифте заключена в коробочку со стеклянной крышкой и розой ветров, причем «роза ветров или карточка компаса крепится к намагниченной стрелке таким образом, что при помещении на ось в коробку, закрепленную на одной линии с килем корабля, карта поворачивалась, когда корабль менял направление, всегда указывая, по какому курсу идет корабль». ^[1] Позже компасы часто устанавливали на карданное крепление, чтобы уменьшить заземление иглы или карты при использовании на килевой и бортовой палубе корабля.

В то время как поворот игл в стеклянных ящиках уже был описан французским ученым Петром Перегрином в 1269, ^[37] и египетским ученым Ибн Симоном в 1300, ^[25] , существует склонность чтить традиции и доверие Флавио Джоха (эт. 1302 г.), итальянский морской лоцман из Амальфи, усовершенствовал компас моряка, подвешивая его стрелку над карточкой компаса, что придавало компасу знакомый вид. ^[38] Такой компас со стрелкой, прикрепленной к вращающейся карточке, описан также в комментарии к Данте «Божественная комедия» от 1380 г., а в более раннем источнике упоминается переносной компас в ящике (1318), ^{[39 ]} , что подтверждает мнение о том, что к тому времени в Европе уже был известен сухой компас. ^[13]

Компас-азимут

Компас-азимут (18 век).

Пеленгационный компас представляет собой магнитный компас, установленный таким образом, что он позволяет определять пеленг объектов, совмещая их с выпуклой линией пеленгатора. ^[40] Геодезический компас модели Модель представляет собой специальный компас, предназначенный для точного определения направления ориентиров и измерения горизонтальных углов для облегчения составления карт. Они уже широко использовались к началу 18 века и описаны в Циклопедии 1728 года. Размер и вес азимутального компаса постоянно уменьшались, чтобы повысить портативность, в результате чего появилась модель, которую можно было носить и использовать в одной руке. В 1885 году был выдан патент на ручной компас, оснащенный смотровой призмой и линзой, которая позволяла пользователю точно определять направление географических ориентиров, таким образом создавая призматический компас . ^[41] Другим методом прицеливания было использование отражающего зеркала. Впервые запатентованный в 1902 году компас Безара состоял из полевого компаса с установленным над ним зеркалом. ^{[42] [43]} Такое расположение позволяло пользователю совмещать компас с объективом, одновременно наблюдая его азимут в зеркале. ^{[42] [44]}

В 1928 году Гуннар Тилландер, шведский безработный приборостроитель и заядлый участник спортивного ориентирования, изобрел новый вид компаса. Недовольный существующими полевыми компасами, для которых требовался отдельный транспортир, чтобы определять пеленг по карте, Тилландер решил объединить оба инструмента в один инструмент. Его конструкция представляла собой металлическую капсулу компаса, содержащую магнитную стрелку с ориентирующими метками в основании, вставленную в опорную пластину, отмеченную выпуклой линией (позже названной 9).0537 указатель направления движения ). Поворачивая капсулу, чтобы совместить стрелку с ориентирующими метками, можно было определить пеленг курса на линии смазки. Более того, совместив опорную плиту с курсом, прочерченным на карте, игнорируя стрелку, компас также может работать как транспортир. Тилландер передал свой дизайн другим ориентировщикам Бьорну и Альвару Кьельстрёмам, которые продавали базовые компасы, и трое модифицировали дизайн Тилландера. В декабре 1932 года была создана компания «Сильва», и трое мужчин начали производство и продажу своего компаса «Сильва» шведским ориентировщикам, любителям активного отдыха и армейским офицерам. ^{[45] [46] [47]}

Жидкостный компас

Жидкостный компас представляет собой конструкцию, в которой намагниченная стрелка или карточка амортизируется жидкостью для защиты от чрезмерного раскачивания или раскачивания, что улучшает читаемость при уменьшении носить. Элементарная рабочая модель жидкостного компаса была представлена ​​сэром Эдмундом Галлеем на заседании Королевского общества в 1690 году. на борту корабля. Жидкость внутри корпуса компаса, защищенная нактоузом и обычно устанавливаемая на карданном подвесе, эффективно гасила удары и вибрации, устраняя при этом чрезмерное качание и заземление карты, вызванное тангажом и креном судна. Первый жидкостный морской компас, который, как считалось, можно было использовать ограниченно, был запатентован англичанином Фрэнсисом Кроу в 1813 году.0423 [49] ^[50] Морские компасы с жидкостным демпфированием для кораблей и небольших лодок время от времени использовались Британским Королевским флотом с 1830-х по 1860-е годы, но стандартный компас Адмиралтейства оставался сухого типа. ^[51] В прошлом году американский физик и изобретатель Эдвард Сэмюэл Ричи запатентовал значительно улучшенный жидкостный морской компас, который был принят в измененном виде для общего использования ВМС США, а позже также приобретен Королевским флотом. ^[52]

Несмотря на эти достижения, жидкий компас не использовался в Королевском флоте до 1908 года. Ранняя версия, разработанная RN Captain Creak, доказала свою работоспособность в условиях сильного артиллерийского огня и волнения, но чувствовалось, что ему не хватает навигационной точности по сравнению с конструкцией. Лорд Кельвин:

Первым шагом капитана Крика в разработке жидкостного компаса было введение «карты, установленной на поплавке, с двумя тонкими и относительно короткими иглами, полюсами которых установлены на научно правильном угловом расстоянии, и с центром тяжести, центр плавучести и точка подвеса в правильном отношении друг к другу … Сконструированный таким образом компас устранил недостатки стандартного компаса Адмиралтейства … с дополнительным преимуществом значительной устойчивости под сильным артиллерийским огнем и на море … Единственный дефект компаса, разработанного Creak до 189 г.2 заключалась в том, что «для целей маневрирования он уступал компасу лорда Кельвина из-за сравнительной медлительности при большом изменении курса из-за сопротивления карты жидкостью, в которой он плавал… ^{[2] [53]}

Однако по мере того, как размеры кораблей и орудий постоянно увеличивались, преимущества жидкостного компаса перед компасом Кельвина стали неизбежно очевидными для Адмиралтейства, и после широкого распространения другими военно-морскими силами жидкостный компас также был принят на вооружение Королевским флотом. ^[2]

Типовой авиационный магнитный компас

Жидкостные компасы были затем адаптированы для самолетов. В 1909 году капитан Ф.О. Криг-Осборн, суперинтендант компасов Британского адмиралтейства, представил свой авиационный компас Creagh-Osborne , в котором для увлажнения карты компаса использовалась смесь спирта и дистиллированной воды. ^{[54] [55]} После успеха этого изобретения капитан Криг-Осборн адаптировал свой дизайн к карманной модели гораздо меньшего размера ^[56] для индивидуального использования ^[57] офицерами артиллерии или пехоты, получившими патент в 1915 году. метод заполнения и герметизации легкого целлулоидного корпуса или капсулы компаса дистиллятом нефти для увлажнения стрелки и защиты ее от ударов и износа из-за чрезмерного движения. ^[59] Представлен в модели для крепления на запястье в 1936 году как Suunto Oy 9.0537 Model M-311 , новая конструкция капсулы привела непосредственно к созданию современных легких компасов для жидкостного поля. ^[59]

История ненавигационного использования

Ориентация зданий

Доказательства ориентации зданий с помощью магнитного компаса можно найти в Дании 12-го века: одна четвертая из ее 570 романских церквей вращается 5-15 градусов по часовой стрелке от истинного восток-запад, что соответствует преобладающему магнитному склонению времени их постройки. ^[60] Большинство этих церквей были построены в 12 веке, что свидетельствует о довольно распространенном использовании магнитных компасов в Европе к тому времени. ^[61]

Горное дело

Использование компаса в качестве пеленгатора под землей было впервые применено в тосканском шахтерском городке Масса, где плавающие магнитные стрелки использовались для определения проходки туннелей и определения требований различных горнодобывающих компаний еще в 13 век. ^[62] Во второй половине 15 века компас стал стандартным снаряжением тирольских горняков. Вскоре после этого немецкий горняк Рюляйн фон Кальв (1463–1525) опубликовал первый подробный трактат о подземном использовании компасов. ^[63]

Астрономия

Три астрономических компаса, предназначенных для определения меридиана, были описаны Петром Перегрином в 1269 г. (ссылаясь на опыты, проведенные до 1248 г.) ^[64] муэдзин Ибн Симун описывает сухой компас для использования в качестве «индикатора киблы», чтобы определить направление на Мекку. Однако в компасе Ибн Симуна не было ни карты компаса, ни знакомого стеклянного ящика. ^[25] В 14 веке сирийский астроном и хронометрист Ибн аль-Шатир (1304-1375) изобрел циферблат компаса, устройство для измерения времени, включающее в себя как универсальные солнечные часы, так и магнитный компас. Он изобрел его с целью определения направления на Мекку и времени намазов в мечети Омейядов. ^[34] Арабские мореплаватели также ввели в это время розу ветров с 32 точками. ^[35]

Современные компасы

Компас ходока, заполненный жидкостью, с ремешком на шее

В современных компасе обычно используется намагниченная стрелка или циферблат внутри капсулы, полностью заполненной жидкостью (масло, керосин или спирт общий). В то время как более старые конструкции обычно включали гибкую диафрагму или воздушное пространство внутри капсулы, чтобы обеспечить изменение объема, вызванное температурой или высотой, современные жидкостные компасы используют меньшие корпуса и / или гибкие материалы для самой капсулы для достижения того же результата. Жидкость гасит движение стрелки и заставляет ее быстро стабилизироваться, а не колебаться вперед и назад вокруг магнитного севера. Север на стрелке или циферблате, а также другие ключевые точки часто отмечают фосфоресцирующими, фотолюминесцентными или самосветящимися материалами ^[65] , чтобы компас можно было читать ночью или при плохом освещении.

Многие современные развлекательные и военные компасы объединяют транспортир с компасом, используя отдельную намагниченную стрелку. В этой конструкции вращающаяся капсула, содержащая иглу, имеет прозрачное основание, содержащее ориентирующие линии карты, а также ориентировочную «рамку» или контур иглы. ^[66] Затем капсула монтируется в прозрачную опорную плиту, содержащую индикатор направления движения (DOT) для определения пеленга непосредственно по карте. ^[66]

Линзовый компас с жидкостным наполнением

Другими особенностями некоторых современных компасов являются картографическая и римская шкалы для измерения расстояний и нанесения координат на карту, светящиеся метки на лицевой стороне или безеле, различные механизмы прицеливания (зеркало, призма, и т. д.) для более точного пеленгования удаленных объектов, «глобальные» стрелки для использования в разных полушариях, регулируемое склонение для получения мгновенного точного пеленга без обращения к арифметике и такие устройства, как инклинометры для измерения уклонов. ^[66]

Вооруженные силы некоторых стран, особенно армия США, продолжают использовать полевые компасы с линзами с намагниченными шкалами компаса или карточками вместо игл. Компас с линзовой картой позволяет считывать азимут с карты компаса, лишь слегка взглянув вниз с прицела (см. Фото), но для использования с картой может потребоваться отдельный транспортир. ^{[66] [67]} Официальный военный линзатический компас США не использует жидкость для гашения колебаний стрелки, а использует электромагнитную индукцию для демпфирования стрелки. Конструкция с «глубоким колодцем» используется для того, чтобы компас можно было использовать во всем мире практически без влияния на точность, вызванного наклоном циферблата компаса. Поскольку силы индукции обеспечивают меньшее демпфирование, чем конструкции, заполненные жидкостью, на компасе установлен игольчатый фиксатор для уменьшения износа, приводимый в действие складыванием целика / держателя линзы. Использование индукционных компасов, наполненных воздухом, с годами сократилось, поскольку они могут выйти из строя или быть неточными при отрицательных температурах или во влажной среде. ^[68]

Некоторые военные компасы, такие как американский военный компас с линзой SY-183 («SandY-183»), Silva 4b Militaire и Suunto M-5N(T), содержат радиоактивный материал тритий ( 3 H) и комбинация люминофоров. ^[69] Американский военный компас, изготовленный Stocker & Yale (позже Cammenga), содержал 120 мКи (милликюри) трития. Тритий и люминофоры предназначены для освещения компаса. Это освещение представляет собой форму флуоресценции, не требующую «зарядки» компаса солнечным или искусственным светом. ^[70]

Морские компасы могут иметь две или более магнитных стрелок, постоянно прикрепленных к карточке компаса. Они свободно перемещаются на оси. Линия lubber , которая может быть отметкой на чаше компаса или небольшой фиксированной стрелкой, указывает курс корабля на карточке компаса. Традиционно карта разделена на тридцать две точки (известные как румбов с), хотя современные компасы отмечаются в градусах, а не в сторонах света. Застекленный ящик (или чаша) содержит подвесной шарнир внутри нактоуза. Это сохраняет горизонтальное положение.

Компас для большого пальца

Основная статья: Компас для большого пальца

Компас для большого пальца слева

A Компас для большого пальца — это тип компаса, обычно используемый в спортивном ориентировании, в котором чтение карты и ориентация на местности имеют первостепенное значение. Следовательно, большинство компасов для большого пальца имеют минимальные отметки градусов или вообще не имеют их и обычно используются только для ориентации карты по магнитному северу. Компасы для большого пальца также часто бывают прозрачными, так что ориентировщик может держать карту в руке с компасом и видеть карту через компас.

Гирокомпас

Основная статья: Гирокомпас

Гирокомпас похож на гироскоп. Это немагнитный компас, который находит истинный север с помощью быстро вращающегося колеса (с электроприводом) и сил трения, чтобы использовать вращение Земли. Гирокомпасы широко используются на кораблях. У них есть два основных преимущества перед магнитными компасами:

• они находят истинный север , то есть направление оси вращения Земли, в отличие от магнитного севера,
• на них не влияет черный металл в корпусе корабля. (Цветной металл не влияет на компас, хотя на магнитный компас будут влиять цветные провода с током через них. )

Большие корабли обычно полагаются на гирокомпас, используя магнитный компас только в качестве резервного. Электронные феррозондовые компасы все чаще используются на небольших судах. Однако компасы по-прежнему широко используются, поскольку они могут быть небольшими, использовать простые надежные технологии, сравнительно дешевы, часто проще в использовании, чем GPS, не требуют источника питания и, в отличие от GPS, не зависят от объектов, например. деревья, которые могут блокировать прием электронных сигналов.

Твердотельные компасы

Небольшие компасы, используемые в часах, мобильных телефонах и других электронных устройствах, представляют собой твердотельные компасы, обычно состоящие из двух или трех датчиков магнитного поля, которые предоставляют данные для микропроцессора. Правильный курс относительно компаса рассчитывается с помощью тригонометрии.

Часто устройство представляет собой дискретный компонент, который выдает либо цифровой, либо аналоговый сигнал, пропорциональный его ориентации. Этот сигнал интерпретируется контроллером или микропроцессором и используется либо внутри, либо отправляется на дисплей. Пример реализации, включая список деталей и схемы, показывает одну конструкцию такой электроники. Датчик использует тщательно откалиброванную внутреннюю электронику для измерения отклика устройства на магнитное поле Земли.

Приемники GPS, использующие две или более антенны, теперь могут достигать точности направления 0,5° (например, ^[71] ) и имеют время запуска в секундах, а не в часах для систем гирокомпаса. Созданные в первую очередь для морского применения, они также могут определять тангаж и качку судов.

Специальные компасы

Помимо навигационных компасов, существуют и другие специальные компасы, предназначенные для конкретных целей. Это включает:

• Компас Кибла, который используется мусульманами, чтобы указать направление на Мекку для молитв.
• Оптический или призматический компас с ручным управлением, чаще всего используемый геодезистами, а также спелеологами, лесниками и геологами. В этом компасе обычно используется капсюль с жидкостным демпфированием ^[72] и намагниченный плавающий циферблат компаса со встроенным оптическим (прямым или линзовым) или призматическим прицелом, часто оснащенным встроенным фотолюминесцентным освещением или подсветкой с питанием от батареи. ^[66] Используя оптический или призменный прицел, такие компасы можно считывать с исключительной точностью при определении пеленга на объект, часто с точностью до долей градуса. Большинство этих компасов предназначены для тяжелых условий эксплуатации, оснащены высококачественными иглами и подшипниками, украшенными драгоценными камнями, а многие приспособлены для установки на штатив для большей точности. ^[66]
• Циркули желоба, вмонтированные в прямоугольную коробку, длина которой часто превышала ширину в несколько раз, датируются несколькими столетиями. Их использовали для топографической съемки, особенно с планшетами.

Изготовление компаса

Магнитная стрелка

Магнитный стержень необходим при изготовлении компаса. Это может быть создано путем выравнивания железного или стального стержня с магнитным полем Земли, а затем закалки или удара по нему. Однако этот метод создает только слабый магнит, поэтому предпочтительны другие методы. Например, намагниченный стержень можно создать, многократно натирая железный стержень магнитным магнитом. Этот намагниченный стержень (или магнитная стрелка) затем помещается на поверхность с низким коэффициентом трения, чтобы он мог свободно поворачиваться, чтобы выровняться с магнитным полем. Затем он помечается, чтобы пользователь мог отличить конец, указывающий на север, от конца, указывающего на юг; в современных традициях северный конец обычно каким-то образом отмечен, часто окрашен в красный цвет.

Устройство «игла-и-чаша»

Если иглу потереть о магнит или другой магнит, игла намагничивается. Когда его вставляют в пробку или кусок дерева и помещают в миску с водой, он становится компасом. Такие устройства повсеместно использовались в качестве компаса до изобретения коробчатого компаса с «сухой» вращающейся стрелкой где-то около 1300 года.

Направление компаса

Основная статья: Бокс компаса

Первоначально многие компасы были отмечены только направлением магнитного севера или четырьмя сторонами света (север, юг, восток, запад). Позже они были разделены в Китае на 24, а в Европе на 32 равноотстоящих друг от друга румба по компасу. Таблицу из тридцати двух точек см. В рубриках компаса .

В современную эпоху утвердилась система обзора на 360 градусов. Эта система до сих пор используется гражданскими штурманами. Система градусов размещает 360 равноудаленных точек, расположенных по часовой стрелке вокруг циферблата компаса. В 19 веке некоторые европейские страны вместо этого приняли систему «град» (также называемую градусом или гоном), где прямой угол равен 100 градам, чтобы получить окружность в 400 град. Деление градусов на десятые для получения круга в 4000 дециград также использовалось в армиях.

Большинство вооруженных сил приняли французскую систему «миллием». Это приблизительно миллирадиан (6283 на круг), в котором шкала компаса разнесена на 6400 единиц (Швеция использует 6300) или «милов» для дополнительной точности при измерении углов, наведении артиллерии и т. д. Значение для военного заключается в том, что один мил растягивается примерно на один метр на расстоянии одного километра. Императорская Россия использовала систему, полученную путем деления длины окружности на хорды той же длины, что и радиус. Каждое из них было разделено на 100 ячеек, что дало круг из 600. Советский Союз разделил их на десятые, чтобы получить круг из 6000 единиц, обычно переводимых как «милы». Эта система была принята странами бывшего Варшавского договора (Советский Союз, ГДР и т. д.), часто против часовой стрелки (см. изображение наручного компаса). Это до сих пор используется в России.

Балансировка компаса

Поскольку наклон и напряженность магнитного поля Земли различаются на разных широтах, компасы часто балансируют при изготовлении. Большинство производителей балансируют стрелки компаса для одной из пяти зон: от зоны 1, охватывающей большую часть Северного полушария, до зоны 5, охватывающей Австралию и южные океаны. Эта балансировка предотвращает чрезмерное погружение одного конца стрелки, что может привести к залипанию карты компаса и ложным показаниям.

Корректировка компаса

Основная статья: Магнитная девиация

Нактоуз с корабельным компасом, с двумя железными шариками, которые корректируют влияние ферромагнитных материалов как сильными локальными электромагнитными силами. Компасы, используемые для навигации по дикой местности, не должны использоваться в непосредственной близости от объектов из черных металлов или электромагнитных полей (автомобильные электрические системы, автомобильные двигатели, стальные крюки и т. д.), поскольку это может повлиять на их точность. ^[66] Компасы особенно трудно точно использовать в грузовиках, автомобилях или других механизированных транспортных средствах или рядом с ними, даже если отклонение скорректировано с помощью встроенных магнитов или других устройств. Большое количество черного металла в сочетании с периодическими электрическими полями, вызванными системами зажигания и зарядки автомобиля, обычно приводят к значительным ошибкам компаса.

В море в судовом компасе также должны быть исправлены ошибки, называемые девиацией, вызванные железом и сталью в его конструкции и оборудовании. Корабль повернул , который вращается вокруг фиксированной точки, а его курс отмечается путем совмещения с фиксированными точками на берегу. Карта девиации компаса подготовлена ​​так, чтобы штурман мог конвертировать компас и магнитный курс. Компас можно поправить тремя способами. Во-первых, lubber line может быть отрегулирован так, чтобы он был выровнен с направлением, в котором движется корабль, затем влияние постоянных магнитов может быть скорректировано с помощью небольших магнитов, встроенных в корпус компаса. Влияние ферромагнитных материалов в окружении компаса можно скорректировать двумя железными шариками, установленными по обе стороны от нактоуза компаса. Коэффициент, представляющий погрешность в lubber-линии, при одновременном ферромагнитном влиянии и неферромагнитной составляющей.

Аналогичный процесс используется для калибровки компаса в легких самолетах авиации общего назначения, при этом карточка отклонения компаса часто устанавливается постоянно над или под магнитным компасом на приборной панели. Компасы Fluxgate могут быть откалиброваны автоматически, а также могут быть запрограммированы с правильным местным изменением компаса, чтобы указать истинное направление.

Использование компаса

Поворот шкалы компаса на карте (D — местное магнитное склонение)

Когда стрелка совмещена с контурной стрелкой на дне капсулы и наложена на нее, цифра в градусах на кольце компаса у указателя направления движения (DOT) указывает магнитный пеленг на цель (гору).

Магнитный компас указывает на северный магнитный полюс, который находится примерно в 1000 милях от истинного географического Северного полюса. Пользователь магнитного компаса может определить истинный север, найдя магнитный север и затем скорректировав отклонение и отклонение. Изменение определяется как угол между направлением истинного (географического) севера и направлением меридиана между магнитными полюсами. Значения вариации для большинства океанов были рассчитаны и опубликованы 1914. ^[73] Отклонение относится к реакции компаса на местные магнитные поля, вызванные присутствием железа и электрических токов; это можно частично компенсировать тщательным расположением компаса и размещением компенсирующих магнитов под самим компасом. Морякам давно известно, что эти меры не отменяют девиации полностью; следовательно, они выполнили дополнительный шаг, измерив компасный пеленг ориентира с известным магнитным пеленгом. Затем они направили свой корабль на следующую точку компаса и снова измерили, отобразив результаты. Таким образом, можно было бы создать таблицы поправок, к которым можно было бы обращаться при использовании компасов во время путешествий в этих местах.

Моряки озабочены очень точными измерениями; однако случайным пользователям не нужно беспокоиться о различиях между магнитным и истинным севером. За исключением областей с экстремальным отклонением магнитного склонения (20 градусов и более), этого достаточно, чтобы защититься от ходьбы в направлении, существенно отличающемся от ожидаемого, на короткие расстояния, при условии, что местность достаточно плоская и видимость не ухудшается. Тщательно записывая расстояния (время или шаги) и пройденные магнитные азимуты, можно проложить курс и вернуться к исходной точке, используя только компас. ^[66]

Навигация по компасу в сочетании с картой ( ассоциация местности ) требует другого метода. Чтобы взять азимут по карте или истинный азимут (азимут, взятый относительно истинного, а не магнитного севера) к пункту назначения с помощью транспортира, край компаса помещается на карту так, чтобы он соединял текущее местоположение с желаемый пункт назначения (некоторые источники рекомендуют физически провести линию). Затем ориентирующие линии в основании циферблата компаса поворачиваются, чтобы выровняться с фактическим или истинным севером, выравнивая их с отмеченной линией долготы (или вертикальным полем карты), полностью игнорируя стрелку компаса. ^[66] Полученный в результате истинный пеленг или пеленг по карте можно затем считывать по указателю градуса или линии направления движения (DOT), по которой можно следовать как азимут (курс) к месту назначения. Если требуется магнитный азимут или азимут по компасу , компас должен быть отрегулирован на величину магнитного склонения перед использованием азимута, чтобы и карта, и компас совпадали. ^[66] В данном примере в качестве цели на карте была выбрана большая гора на втором фото.

Современный портативный компас-транспортир всегда имеет дополнительную стрелку направления движения (DOT) или индикатор, нанесенный на опорную плиту. Чтобы проверить свое продвижение по курсу или азимуту или убедиться, что объект в поле зрения действительно является пунктом назначения, новое показание компаса может быть взято до цели, если она видна (здесь — большая гора). После наведения стрелки DOT на опорной плите на цель компас ориентируют так, чтобы стрелка совпадала с ориентирующей стрелкой в ​​капсуле. Указанный в результате пеленг является магнитным пеленгом на цель. Опять же, если кто-то использует «истинные» или азимуты по карте, а компас не имеет предустановленного, предварительно настроенного склонения, необходимо дополнительно добавить или вычесть магнитное склонение, чтобы преобразовать магнитный подшипник в настоящий подшипник . Точное значение магнитного склонения зависит от места и меняется со временем, хотя склонение часто указывается на самой карте или может быть получено в Интернете на различных сайтах. Если турист шел по правильному пути, исправленный (истинный) пеленг, указанный компасом, должен точно соответствовать истинному пеленгу, полученному ранее по карте. ^[66]

См. также

• Абсолютный подшипник
• Азимут
• Лучевой компас
• Бокс компаса
• Компас Брантона
• Роза ветров
• Координаты
• Индуктор Земли Компас
• Феррозондовый компас
• Глобальная система позиционирования
• Гирокомпас
• Ручной компас
• Инерциальная навигационная система
• Линия марша
• Пелорус (инструмент)
• Радиокомпас
• Радиопеленгатор
• Родственный подшипник
• Геодезический компас
• Компас для большого пальца
• Наручный компас

Галерея

• Компас с делением на 400 градусов и таблицей преобразования

• Компас швейцарской армии с 64 (т. е. 6400) угловыми делениями мил

• Компас с призмой (перевернутая шкала)

• Компас с призмой (направление 220° через окуляр)

• Геодезический компас с клинометром

• Наручный компас Советской Армии с двойной делением — 60° (фактически 6000 угловых мил) и 360° (под цифрами 15°, 30° и 45° внешней шкалы кириллические буквы «З» ( запад = запад), «Ю» (юг = юг) и «В» (восток = восток)

• Компас Stratum после Prof. Clar

• Немецкий Bézard Компас (Компания Lufft ), ранее использовавшийся во многих европейских армиях (подшипник проходит через прорези в крышке)

• Компас для ориентирования ночью

Примечания

1. ↑ ^{1,0 1,1} Пер., с. 615
2. ↑ ^{2.0 2.1 2.2} WH Creak: «История жидкого компаса», The Geographical Journal , Vol. 56, № 3 (1920), стр. 238-239.
3. ↑ Сейдман, Дэвид, и Кливленд, Пол, 9 лет.0537 The Essential Wilderness Navigator , Ragged Mountain Press (2001), ISBN 0071361103 , с. 147: Поскольку магнитный компас прост, надежен и не требует отдельного источника питания, он остается популярным в качестве основного или дополнительного навигационного средства, особенно в отдаленных районах или там, где электричество недоступно.
4. ↑ Джон Б. Карлсон, «Магнитный компас: первенство Китая или ольмеков? Междисциплинарный анализ ольмекского гематитового артефакта из Сан-Лоренцо, Веракрус, Мексика», Science , Новая серия, Том. 189, № 4205 (5 сентября 1975 г.), стр. 753-760 (753)
5. ↑ Нидхэм, Джозеф; Лу Гвей-Джен (1985). Транстихоокеанское эхо и резонансы: слушаем еще раз . Всемирная научная. 21.
6. ↑ ^{6.0 6.1} Ли Шу-хуа, с. 180
7. ↑ ^{7.0 7.1} «Национальная лаборатория сильного магнитного поля: ранний китайский компас». Университет штата Флорида. http://www.magnet.fsu.edu/education/tutorials/museum/chinesecompass.html. Проверено в 2009 г.-02-05.
8. ↑ Ли Шу-хуа, с. 175
9. ↑ Ли Шу-хуа, с. 176
10. ↑ ^{10,0 10,1} Нидхамн, с. 252
11. ↑ Темпл, с. 156.
12. ↑ Ли Шу-хуа, с. 182ф.
13. ↑ ^{13,0 13,1 13,2} Крейц, с. 373
14. ↑ ^{14,0 14,1 14,2} Нидхэм с. 255
15. ↑ Нидхэм, с. 289.
16. ↑ Нидхэм, с. 290
17. ↑ Кройц, с. 367–383
18. ↑ Лейн
19. ↑ Ли Шу-хуа, с. 175-196
20. ↑ Чжоу
21. ↑ млн лет, Приложение 2
22. ↑ ^{22,0 22,1 22,2} Крейц, с. 368
23. ↑ ^{23,0 23,1 23,2} Крейц, с. 369
24. ↑ ^{24,0 24,1 24,2 24,3} Крейц, с. 370
25. ↑ ^{25,0 25,1 25,2 25,3 25,4} Шмидл, Петра Г. (1996-1997), «Два ранних арабских источника о магнитном компасе», Journal of Arabic and Islamic Studies 1 : 81–132 http://www.uib.no/jais/v001ht/01-081-132schmidl1 .htm#_ftn4
26. ↑ Кройц, с. 368–369
27. ↑ Переулок, с. 606ф.
28. ↑ Переулок, с. 608
29. ↑ Переулок, с. 608 и 610
30. ↑ Переулок, с. 608 и 613
31. ↑ Кройц, с. 372–373
32. ↑ Фредерик К. Лейн, «Экономический смысл изобретения компаса», стр. 9.0537 Американское историческое обозрение , Vol. 68, № 3 (апрель 1963 г.), стр. 615 и далее.
33. ↑ Эмили Сэвидж-Смит (1988), «Материалы семинара арабиста: современные тенденции в изучении средневековой исламской науки и медицины», Isis 79 (2): 246-266 [263]
34. ↑ ^{34,0 34,1} (Кинг 1983, стр. 547-8)
35. ↑ ^{35.0 35.1} Г. Р. Тиббетс (1973), «Сравнения арабских и китайских навигационных методов», Вестник Школы востоковедения и африканистики 36 (1): 97-108 [105-6]
36. ↑ «Американский научный журнал — Google Книги». Книги.google.com. http://books.google.com/books?ei=FbWSSeOjApvukQSHl_2wCg&id=HUAPAAAAIAAJ&dq=%22matsya+yantra%22+%2B+compass&q=%22matsya+yantra%22&pgis=1#search_anchor. Проверено 30 июня 2009 г. .
37. ↑ Тейлор
38. ↑ Переулок, с. 616
39. ↑ Кройц, с. 374
40. ↑ «Ручной компас». Вест Марин. 2004 г. http://www.westmarine.com/webapp/wcs/stores/servlet/WestAdvisorDisplayView?storeId=30003&langId=-1&catalogId=10001&advisor=bearing.htm. Проверено 28 декабря 2007 г. .
41. ↑ Frazer, Persifor, Удобное устройство для применения к ручному компасу , Proceedings of the American Philosophical Society, Vol. 22, № 118 (март 1885 г.), с. 216
42. ↑ ^{42.0 42.1} Музей компаса, Компас Безара , Артикул
43. ↑ Барнс, Скотт, Черчилль, Джеймс и Джейкобсон, Клифф, Полное руководство по навигации в дикой местности , Globe Pequot Press (2002), ISBN 1585744905, 9781585744909, с. 27
44. ↑ Барнс, с. 27
45. ↑ Сейдман, с. 68
46. ↑ Кьельстрем, Бьорн, 19-я лунка: читатели берут верх: спортивное ориентирование , Sports Illustrated, 3 марта 1969 г.
47. ↑ Silva Sweden AB, Silva Sweden AB и Silva Production AB становятся одной компанией: история , пресс-релиз от 28 апреля 2000 г.
48. ↑ Габбинс, Дэвид, Энциклопедия геомагнетизма и палеомагнетизма , Springer Press (2007), ISBN 1402039921, 9781402039928, с. 67
49. ↑ Fanning, AE, Steady As She Goes: A History of Compass Department of the Admiralty , HMSO, Department of the Admiralty (1986), стр. 1-10
50. ↑ Габбинс, с. 67
51. ↑ Fanning, AE, стр. 1-10.
52. ↑ Warner, Deborah, Компасы и катушки: Инструментальный бизнес Эдварда С. Ричи , Rittenhouse, Vol. 9, № 1 (1994), стр. 1-24
53. ↑ Габбинс, с. 67: Использование параллельных или множественных игл ни в коем случае не было чем-то новым; их использование в морских компасах с сухим креплением было впервые применено штурманами Голландской Ост-Индской компании еще в 1649 году. .
54. ↑ Дэвис, София, Подъем аэрокомпаса в Британии начала двадцатого века , Британский журнал истории науки, опубликованный в Интернете издательством Cambridge University Press, 15 июля 2008 г., стр. 1–22.
55. ↑ Колвин, Фред Х., Справочник по механике самолетов: Сборник фактов и предложений с завода и летной площадки для помощи в уходе за современным самолетом , McGraw-Hill Book Co. Inc. (1918), стр. 347-348
56. ↑ The Compass Museum, Статья: Хотя Creagh-Osborne предлагался в наручной модели, в таком виде он оказался слишком громоздким и тяжелым.
57. ↑ Хьюз, Генри А., Усовершенствования призматических компасов с особой ссылкой на патентный компас Крига-Осборна , Труды Оптического общества 16, Лондон: Оптическое общество (1915), стр. 17-43: Первая жидкость Компас с демпфированием, достаточно компактный для кармана или сумки, был Creagh-Osborne , запатентованный в 1915 году в Великобритании.
58. ↑ Хьюз, Генри А. , стр. 17-43.
59. ↑ ^{59.0 59.1} Suunto Oy, История компании Suunto , декабрь 2001 г. Статья
60. ↑ Н. Абрахамсен: «Доказательства ориентации церкви по магнитному компасу в Дании двенадцатого века», Archaeometry , Vol. 32, № 2 (1992), стр. 293-303 (293)
61. ↑ Н. Абрахамсен: «Доказательства ориентации церкви по магнитному компасу в Дании двенадцатого века», Archaeometry, Vol. 32, № 2 (1992), стр. 293-303 (303)
62. ↑ Людвиг и Шмидтхен, с. 62–64
63. ↑ Людвиг и Шмидтхен, с. 64
64. ↑ Тейлор, с. 1ф.
65. ↑ Nemoto & Co. Ltd., Статья: В дополнение к обычной фосфоресцирующей люминесцентной краске (сульфид цинка) на современные компасы теперь наносят более яркие фотолюминесцентные покрытия из алюмината стронция или изотопов самосветящегося трития.
66. ↑ ^{66.00 66.01 66.02 66.03 66.04 66.05 66.06 66. 07 66,08 66,09 66,10} Джонсон, Г. Марк (26 марта 2003 г.). Полное руководство по пустыне . Макгроу-Хилл Профессионал. 110. ISBN 0-07-139303-X.
67. ↑ Армия США, Чтение карт и наземная навигация , FM 21-26, Штаб-квартира, Департамент армии, Вашингтон, округ Колумбия (7 мая 1993 г.), гл. 11, стр. 1-3: Любой компас типа «плавающей карты» с линейкой или центральной осью можно использовать для чтения пеленга карты, ориентируя карту на магнитный север с использованием начерченного магнитного азимута, но этот процесс намного проще с транспортир компас.
68. ↑ Kearny, Cresson H., Jungle Snafus… And Remedies , Oregon Institute Press (1996), ISBN 1884067107, стр. 164-170: В 1989 году один инструктор пехоты в джунглях армии США сообщил, что около 20% Линзовые компасы в его компании, использовавшиеся в одном учениях в джунглях в Панаме, были испорчены в течение трех недель дождем и влажностью.
69. ↑ Министерство обороны, Руководство по чтению карт и наземной навигации , Армейский кодекс HMSO 70947 (1988 г. ), ISBN 0117726117 , 9780117726116 , гл. 8, с. 26, стр. 6-7; гл. 12, с. 39, п. 4
70. ↑ «Военный компас». Орау.орг. http://www.orau.org/PTP/collection/radioluminescent/armycompass.htm. Проверено 30 июня 2009 г. .
71. ↑ «Спутниковые компасы GPS». Psicompany.com. 10 августа 2006 г. http://www.psicompany.com/gps-satellite-compass/. Проверено 30 июня 2009 г. .
72. ↑ Крамер, Мелвин Г., Патент США № 4175333, Магнитный компас , Ривертон, Вайоминг: The Brunton Company, паб. 27 ноября 1979 г .: Исключение составляет модель Brunton Pocket Transit , в которой используется демпфирование магнитной индукции.
73. ↑ Райт, Монте, Наиболее вероятное положение, Университетское издательство Канзаса, Лоуренс, 1972, стр. 7.

Ссылки

• Адмиралтейство, Великобритания (1915 г.) Адмиралтейское руководство по навигации, 1914 г. , Глава XXV: «Магнитный компас (продолжение): анализ и коррекция отклонения», Лондон: HMSO, 525 стр.
• Аксель, Амир Д. (2001) Загадка компаса: изобретение, изменившее мир , 1-е изд., Нью-Йорк: Harcourt, ISBN 0-15-600753-3
• Карлсон, Джон Б. (1975) «Магнитный компас: первенство Китая или ольмеков?: Междисциплинарный анализ ольмекского гематитового артефакта из Сан-Лоренцо, Веракрус, Мексика», Science , 189 (4205: 5 сентября), стр. . 753-760, DOI 10.1126/science.189.4205.753
• Гис, Фрэнсис и Гис, Джозеф (1994) Собор, кузница и водяное колесо: технологии и изобретения в средние века , Нью-Йорк: HarperCollins, ISBN 0-06-016590-1
• Габбинс, Дэвид, 9 лет0537 Энциклопедия геомагнетизма и палеомагнетизма , Springer Press (2007), ISBN 1402039921 , 9781402039928
• Герни, Алан (2004) Компас: история исследований и инноваций , Лондон: Нортон, ISBN 0-393-32713-2
• Джонсон, Г. Марк, The Ultimate Desert Handbook , 1-е изд., Камден, Мэн: McGraw-Hill (2003), ISBN 007139303X
• * Кройц, Барбара М. (1973) «Вклад Средиземноморья в средневековый морской компас», Технология и культура , 14 (3: июля), с. 367–383
• Лейн, Фредерик К. (1963) «Экономическое значение изобретения компаса», The American Historical Review , 68 (3: апрель), с. 605–617
• Ли Шу-хуа (1954) «Происхождение 11. Aimant et Boussole», Isis , 45 (2: июль), с. 175–196
• Людвиг, Карл-Хайнц и Шмидтхен, Фолькер (1997) Metalle und Macht: 1000 bis 1600 , Propyläen Technikgeschichte, Берлин: Propyläen-Verl., ISBN 3-549-05633-8
• Ma, Huan (1997) Ying-yai sheng-lan [Общая съемка берегов океана (1433)], Feng, Ch’eng-chün (ред.) and Mills, J.V.G. (перевод), Бангкок: White Lotus Press, ISBN 974-8496-78-3
• Нидхэм, Джозеф (1986) Наука и цивилизация в Китае , Vol. 4: «Физика и физическая технология», Ч. 1: «Физика», Тайбэй: Caves Books, первоначально опубл. Издательство Кембриджского университета (1962), ISBN 0-521-05802-3
• Нидхэм, Джозеф и Ронан, Колин А. (1986) Более короткая «Наука и цивилизация в Китае»: сокращение оригинального текста Джозефа Нидхэма , Vol. 3, Глава 1: «Магнетизм и электричество», издательство Кембриджского университета, ISBN 0-521-25272-5
• Сейдман, Дэвид и Кливленд, Пол, The Essential Wilderness Navigator , Ragged Mountain Press (2001), ISBN 0071361103
• Тейлор, E.G.R. (1951) «Игла, указывающая на юг», Imago Mundi , 8 , с. 1–7
• Темпл, Роберт. (1986). Гений Китая: 3000 лет науки, открытий и изобретений . С нападающим Джозефом Нидхэмом. Нью-Йорк: Simon and Schuster, Inc. ISBN 0671620282.
• Уильямс, J.E.D. (1992) От парусов к спутникам: происхождение и развитие навигационной науки , Oxford University Press, ISBN 0-19-856387-6
• Райт, Монте Дуэйн (1972) Наиболее вероятное положение: история воздушной навигации до 1941 г. , Издательство Канзасского университета, Карточка каталога Библиотеки Конгресса, номер 72-79318
• Чжоу, Дагуань (2007) Обычаи Камбоджи , переведенный на английский язык с французской версии Полом Пеллио китайского оригинала Чжоу Дж. Гилмана д’Арси Пола, Пномпень: Indochina Books, предыд. Бангкок: Siam Society (1993), ISBN 974-8298-25-6

Внешние ссылки

• Как сделать компас Аудио слайд-шоу из Национальной лаборатории сильного магнитного поля
• Научная пятница, « Загадка компаса » (интервью с Амиром Акзелем, первая передача по NPR 31 мая 2002 г.).
• Пол Дж. Ганс, Страницы средневековых технологий: Компас
• «Приливы» сэра Уильяма Томсона (лорда Кельвина)
• Вечерняя лекция Британской ассоциации на собрании в Саутгемптоне в пятницу, 25 августа 1882 г. [1]. Относится к коррекции компаса по ряду Фурье.
• Роботы Аррик. Robotics.com Пример реализации цифрового твердотельного компаса. Примечание к приложению ARobot Digital Compass
• Как работает датчик наклона. Дэвид Файфер [2]
• The Gear Junkie — обзор двух компасов для спортивного ориентирования
• Видео о хорошем компасе — Видео о важных возможностях компаса
• Интернет-музей компасов предоставляет исчерпывающую информацию обо всех видах компасов и о том, как ими пользоваться.
• Виртуальный музей компасов — самая большая коллекция компасов
• Полевые работы по географии
• Остров путешествий
• Свистки-компасы Семь типов и подгрупп.

Компас привел Европу в Новый Свет

22.02.2017

4 комментария

 

Роза ветров с карты Хорхе Агилара. 1492. Wikimedia, I. Alvesgaspar

Нактоуз девятнадцатого века. Wikimedia

    
    Магнитный компас входит в число тех ранних изобретений, изменивших мир, которые Дэниел Бурстин назвал часами, компасом, печатным станком, телескопом и микроскопом. Компас, используемый в качестве навигационного инструмента, безусловно, был самым важным достижением в исследовании мира. Несмотря на его важность, информация о происхождении компаса отрывочна, и его внедрение шло на удивление медленно. Европейские и азиатские мореплаватели плавали по Средиземному морю и Индийскому океану задолго до того, как был известен компас, и даже после его появления он часто использовался только в крайнем случае, когда другие методы не работали. Навигация в то время основывалась на измерениях дна, звездах и письменных описаниях течений, особенностей береговой линии и материалах дна. В руководстве для лоцмана может быть написано: «…продолжайте плавание, пока не найдете отметки глубиной 100 саженей, затем поверните к берегу, пока не найдете 70 саженей и темную слизь, возьмите курс на самый высокий холм, чтобы добраться до порта». После изобретения компаса будут добавлены специальные пеленги, например. «…плывите с северо-запада на север, пока не достигнете 70-футового дна с темным илом…»
    В ранний период торговли с Египтом, Сирией, Турцией, Индией и Юго-Восточной Азией европейцы почти ничего не знали о Китае. Этот недостаток знаний о Восточной Азии сохранялся, несмотря на постоянный поток специй, шелка и керамики, доставляемых в Европу караванами по Шелковому пути через Среднюю Азию. Первый крупный поток информации о Китае начался, когда итальянский путешественник Марко Поло отправился в Китай в 1271 году и вернулся через три с половиной года. Его большим вкладом в то время была книга, Описание мира, о своих впечатлениях и многих наблюдениях во время путешествия. Среди множества подробностей в его книге есть сведения об использовании магнитного компаса, применявшегося китайцами для гадания, но нет упоминания о том, что он использовался для навигации. Также нет никаких доказательств того, что он привез компас в Европу.
    В Европе магнитный компас также использовался сначала для гадания, а затем и для навигации. Пришел ли он из Китая, что вполне вероятно, или был разработан независимо в Европе, компас, наконец, стал использоваться для навигации в Средиземноморье в конце тринадцатого века.
    До изобретения компаса Средиземное море уже было хорошо нанесено на карту с контурами побережья и розами ветров для определения направления. Роза ветров — это знакомый указатель направления (см. иллюстрацию), который теперь считается синонимом компаса. Но роза ветров была впервые названа как индикатор различных направлений ветра.
    Первым магнитным компасом был магнитный камень, обычно минерал магнетит, который выравнивался в направлении север-юг, если ему было позволено свободно двигаться. Те же свойства приобретала железная игла, натертая о магнит. Первое применение этого необъяснимого и загадочного явления, будь то в Китае или в Европе, было для гадания. В Китае компас был важным инструментом фэн-шуй, искусства поддержания гармонии и гармонии с природой. Лишь позже к функциям компаса добавилась навигация.
    Первые эксперименты по изготовлению компаса, по-видимому, заключались в том, что намагниченную стрелку просовывали через кусок соломы, чтобы она плавала по воде. Это работало в стабильных условиях на суше, но на корабле было непрактично. Следующим этапом было сбалансировать металлическую стрелку на стержне и поместить под нее розу ветров, совместив северную стрелку с северными созвездиями. Это стало иметь смысл для реальной навигации, но требовалось еще одно усовершенствование — ящик, называемый нактоузом, чтобы заключить иглу и защитить ее от ветра. Последним усовершенствованием стала свеча внутри нактоуза, чтобы его было видно ночью. В конце концов были добавлены карданные подвесы, чтобы поддерживать уровень компаса во время качки и качки корабля. Все это развитие произошло за очень короткое время, и результат был очень похож на компас, который можно увидеть на кораблях более позднего выпуска. Когда появились железные корабли, они добавили компенсационные магниты снаружи нактоуза, чтобы сохранить правильную ориентацию на север.
г. Первая известная конструкция компаса для навигации в Европе произошла в городе-государстве Амальфи, к югу от Неаполя, Италия. Хотя сегодня в Амальфи нет значительного порта, в 1300 году нашей эры он был основным портом Италии. Памятник в городе увековечивает их притязания на известность как место изобретения навигационного компаса.
    В районе Средиземноморья основным навигационным эффектом компаса было то, что корабли могли начинать плавание в течение всего года. К концу тринадцатого века компас стал широко использоваться в Средиземноморье, и практика стоянки кораблей на зиму прекратилась. Зимняя облачность больше не была проблемой для компаса, и корабли могли совершать два или более рейса в год между Венецией или Генуей, Египтом и другими портами Леванта.
г.     Затем в пятнадцатом веке плавания обратились больше к открытым водам Атлантического океана. Последнее десятилетие пятнадцатого века было примечательно внезапным стремлением искать водные пути на Восток. Португальцы начали с того, что постепенно пробирались вдоль побережья Африки, бросая вызов неизвестности, пока в конце концов не обогнули мыс Доброй Надежды и не вошли в Индийский океан. Первым, кто совершил этот подвиг и открыл водный путь в Индию, был Васко де Гама в 1497 году. В тот же период Колумб совершил три из четырех своих путешествий в Новый Свет до 1500 года. Джон Кэбот отплыл из Англии в Ньюфаундленд в 149 году.7. Вслед за этими первопроходцами неизбежно один из них отправился в кругосветное плавание. Фердинанд Магеллан был первым, кто совершил кругосветное плавание, начиная с 1519 года, но за ним последовали и другие. Никто не был удовлетворен тем, что они нашли кратчайший путь на Восток. Где-то должен быть проход, и эта мысль поддерживала активность исследований вплоть до девятнадцатого века.
    Роль компаса во всех этих новых усилиях была первостепенной. Тот факт, что все эти плавания проходили по неизведанным областям, никого не останавливал. Что придавало им уверенности в том, чтобы идти в такие огромные пространства без карты или путеводителя, так это компас. С компасом они знали, что могут отслеживать свое местоположение и в конечном итоге вернуться в порт приписки.
    Новой проблемой для мореплавателей, пересекающих Атлантику, было то, что компас указывал на запад от северных звезд. Это изменение не было проблемой в Европе, где магнитное отклонение (отклонение от истинного севера) незначительно, но чем дальше на запад они путешествовали, тем дальше компас указывал на запад от звезд. Эта тревожная и необъяснимая ситуация поначалу вызывала тревожные сомнения в надежности компаса. Прошло много лет, прежде чем кто-либо узнал, что северный магнит не находится в том же месте, что и географический северный полюс. На самом деле у них не было понимания магнетизма Земли. Навигаторы компенсировали это странное поведение тем, что время от времени замечали разницу между направлением по компасу и направлением на северную звезду и соответствующим образом корректировали курс. Подробнее о навигации см. в публикации «Рассказы исследователя» от 28.05.2016.
    Хотя к пятнадцатому веку о небесной навигации было известно очень много, большинство мореплавателей, отправлявшихся в открытое море, в значительной степени полагались на счисление пути и компас. Для точного расчета требовались песочные часы для измерения времени, прошедшего на определенном маршруте. Умножая время на расчетную скорость, моряк мог вычислить пройденное расстояние. Изменение курса требовало новой оценки расстояния, и вся эта информация была тщательно записана на готовящейся карте. Конечным результатом стали карты всех континентов и огромное накопление знаний о мире.
    Хотя изобретение магнитного компаса произошло в Китае, его применение в исследованиях, изменившее мир, началось в Италии. Общеизвестным результатом стало открытие Нового Света европейскими мореплавателями.

Источники
Аксель, Амир Д. Загадка компаса. Harcourt, Inc: Нью-Йорк. 2001.
Герни, Алан. Компас. История исследований и инноваций. Нью-Йорк: В.В. Нортон. 2004.

Бурстин, Дэниел Дж. Нос Клеопатры: Очерки неожиданностей. Нью-Йорк: Старинные книги. 1994.

May, William E. A History of Marine Navigation, Henley-on Thames: GT Foulis and Co., 1973.

Taylor, EGR The Haven Finding Art : A History of Navigation from Odysseus to Капитан Кук. Лондон: Абеляр-Шуман, ООО, 1957.

Уотерс, Дэвид. Искусство навигации в елизаветинские и ранние времена Стюартов. Гринвич, Англия: Национальный морской музей, 1978 г.

---

4 комментария

Урок истории: магнитный компас

Теперь, когда записанный звук стал повсеместным, мы почти не задумываемся об этом. Смартфоны, умные колонки, телевизоры, радиоприемники, проигрыватели дисков и автомобильные аудиосистемы — прочное и приятное присутствие в нашей жизни. В 2017 году опрос, проведенный компанией Nielsen, показал, что около 90 процентов населения США регулярно слушают музыку и что в среднем они делают это 32 часа в неделю.

За этим свободно текущим удовольствием стоят огромные отрасли, применяющие технологии для достижения давней цели воспроизведения звука с максимально возможным реализмом. Начиная с фонографа Эдисона и рупорных динамиков 1880-х годов, сменявшие друг друга поколения инженеров в погоне за этим идеалом изобретали и использовали бесчисленные технологии: триодные вакуумные лампы, динамические громкоговорители, картриджи магнитных фонографов, схемы полупроводниковых усилителей с множеством различных топологий, электростатические громкоговорители. , оптические диски, стерео и объемный звук. И за последние пять десятилетий цифровые технологии, такие как сжатие и потоковая передача звука изменили музыкальную индустрию.

И все же даже сейчас, после 150 лет разработки, звук, который мы слышим даже из высококачественной аудиосистемы, далеко не соответствует тому, что мы слышим, физически присутствуя на живом музыкальном представлении. В таком случае мы находимся в естественном звуковом поле и можем легко заметить, что звуки разных инструментов исходят из разных мест, даже когда звуковое поле пересекается смешанными звуками от нескольких инструментов. Есть причина, по которой люди платят значительные суммы, чтобы послушать живую музыку: это более приятно, захватывающе и может произвести большее эмоциональное воздействие.

Сегодня исследователи, компании и предприниматели, включая нас самих, наконец приближаются к записанному звуку, который действительно воссоздает естественное звуковое поле. В группу входят крупные компании, такие как Apple и Sony, а также более мелкие фирмы, такие как Творческий. Netflix недавно сообщил о партнерстве с Sennheiser, в рамках которого сеть начала использовать новую систему Ambeo 2-Channel Spatial Audio для повышения звукового реализма таких телешоу, как «Очень странные дела» и «Ведьмак».

В настоящее время существует по меньшей мере полдюжины различных подходов к созданию высокореалистичного звука. Мы используем термин «звуковая сцена», чтобы отличить нашу работу от других аудиоформатов, таких как пространственное аудио или иммерсивное аудио. Они могут воспроизводить звук с большим пространственным эффектом, чем обычное стерео, но они обычно не включают подробных признаков местоположения источника звука, которые необходимы для воспроизведения действительно убедительного звукового поля.

Мы верим, что звуковая сцена — это будущее записи и воспроизведения музыки. Но прежде чем произойдет такая радикальная революция, необходимо будет преодолеть огромное препятствие: удобное и недорогое преобразование бесчисленных часов существующих записей, независимо от того, являются ли они монофоническими, стереофоническими или многоканальными с объемным звуком (5.1, 7.1). , и так далее). Никто точно не знает, сколько песен было записано, но, по данным концерна развлекательных метаданных Gracenote, сейчас на планете Земля доступно более 200 миллионов записанных песен. Учитывая, что средняя продолжительность песни составляет около 3 минут, это эквивалентно примерно 1100 годам музыки.

Измерение передаточной функции, связанной с головой

Чтобы обеспечить высокую степень пространственного реализма для слушателя, вам необходимо точно отобразить детали того, как уникальная форма головы, ушей и носовой полости этого слушателя влияет на то, как он или она слышит звук . Это делается путем определения передаточной функции, связанной с головой слушателя, которая достигается путем воспроизведения звуков под разными углами и записи того, как голова пользователя влияет на звуки в каждом положении.

Питер Ли

Это лот музыки. Любая попытка популяризировать новый аудиоформат, каким бы многообещающим он ни был, обречена на провал, если только она не включает в себя технологию, которая позволяет нам слушать весь этот существующий звук с той же легкостью и удобством, с которыми мы сейчас наслаждаемся стереомузыкой — в наши дома, на пляже, в поезде или в машине.

Мы разработали такую ​​технологию. Наша система, которую мы называем 3D Soundstage, позволяет воспроизводить музыку в звуковой сцене на смартфонах, обычных или умных колонках, наушниках, наушниках, ноутбуках, телевизорах, звуковых панелях и в транспортных средствах. Он не только может преобразовывать моно- и стереозаписи в звуковую сцену, но и позволяет слушателю, не имеющему специальной подготовки, реконфигурировать звуковое поле в соответствии со своими предпочтениями с помощью графического пользовательского интерфейса. Например, слушатель может назначить расположение каждого инструмента и источника звука вокала и отрегулировать громкость каждого — изменяя относительную громкость, скажем, вокала по сравнению с инструментальным сопровождением. Система делает это, используя искусственный интеллект (ИИ), виртуальную реальность и цифровую обработку сигналов (подробнее об этом чуть позже).

Чтобы убедительно воссоздать звук, исходящий, скажем, от струнного квартета в двух небольших динамиках, таких как те, что есть в наушниках, требуется большое техническое мастерство. Чтобы понять, как это делается, давайте начнем с того, как мы воспринимаем звук.

Когда звук достигает ваших ушей, уникальные характеристики вашей головы — ее физическая форма, форма наружного и внутреннего ушей и даже форма носовых полостей — изменяют звуковой спектр исходного звука. Кроме того, существует очень небольшая разница во времени прихода звука от источника к вашим ушам. По этому спектральному изменению и разнице во времени ваш мозг воспринимает местоположение источника звука. Спектральные изменения и разница во времени могут быть математически смоделированы как передаточные функции, связанные с головой (HRTF). Для каждой точки в трехмерном пространстве вокруг вашей головы есть пара HRTF, одна для левого уха, а другая для правого.

Таким образом, мы можем обработать фрагмент аудио, используя пару HRTF, одну для правого уха и одну для левого. Чтобы воссоздать первоначальный опыт, нам нужно было бы принять во внимание расположение источников звука относительно записывающих их микрофонов. Если мы затем воспроизведем этот обработанный звук, например, через пару наушников, слушатель услышит звук с исходными репликами и воспримет, что звук исходит из тех направлений, с которых он был изначально записан.

Если у нас нет исходной информации о местоположении, мы можем просто назначить места для отдельных источников звука и получить практически тот же опыт. Слушатель вряд ли заметит незначительные сдвиги в расположении исполнителя — более того, он может предпочесть свою собственную конфигурацию.

Даже сейчас, после 150 лет разработки, звук, который мы слышим даже из высококачественной аудиосистемы, далеко не соответствует тому, что мы слышим, физически присутствуя на живом музыкальном представлении.

Существует множество коммерческих приложений, использующих HRTF для создания пространственного звука для слушателей, использующих наушники и наушники. Одним из примеров является Spatialize Stereo от Apple. Эта технология применяет HRTF для воспроизведения звука, чтобы вы могли воспринимать пространственный звуковой эффект — более глубокое звуковое поле, более реалистичное, чем обычное стерео. Apple также предлагает версию с отслеживанием головы, в которой используются датчики на iPhone и AirPods для отслеживания относительного направления между вашей головой, на которую указывают AirPods в ушах, и вашим iPhone. Затем он применяет HRTF, связанные с направлением вашего iPhone, для создания пространственных звуков, чтобы вы воспринимали, что звук исходит от вашего iPhone. Это не то, что мы бы назвали звуком звуковой сцены, потому что звуки инструментов все еще микшируются. Вы не можете воспринимать, что, например, скрипач находится слева от альтиста.

Однако у Apple есть продукт, который пытается обеспечить звук звуковой сцены: Apple Spatial Audio. Это значительное улучшение по сравнению с обычным стереозвуком, но, на наш взгляд, у него все еще есть несколько проблем. Во-первых, он включает в себя Dolby Atmos, технологию объемного звука, разработанную Dolby Laboratories. Spatial Audio применяет набор HRTF для создания пространственного звука для наушников и наушников. Однако использование Dolby Atmos означает, что вся существующая стереофоническая музыка должна быть переработана для этой технологии. Ремастеринг миллионов песен, уже записанных в моно и стерео, практически невозможен. Еще одна проблема с Spatial Audio заключается в том, что он может поддерживать только наушники, но не динамики, поэтому он бесполезен для людей, которые склонны слушать музыку дома и в машине.

Так как же наша система обеспечивает реалистичный звук звуковой сцены? Мы начинаем с использования программного обеспечения для машинного обучения, чтобы разделить звук на несколько изолированных дорожек, каждая из которых представляет один инструмент или певца, или одну группу инструментов или певцов. Этот процесс разделения называется повышающим микшированием. Затем продюсер или даже слушатель, не имеющий специальной подготовки, может рекомбинировать несколько дорожек, чтобы воссоздать и персонализировать желаемое звуковое поле.

Рассмотрим песню с участием квартета, состоящего из гитары, баса, ударных и вокала. Слушатель может решить, где «найти» исполнителей, и настроить громкость каждого в соответствии со своими личными предпочтениями. Используя сенсорный экран, слушатель может виртуально расположить источники звука и положение слушателя в звуковом поле для достижения приятной конфигурации. Графический пользовательский интерфейс отображает фигуру, представляющую сцену, на которую наложены значки, указывающие на источники звука — вокал, ударные, бас, гитары и т. д. В центре есть значок головы, указывающий положение слушателя. Слушатель может коснуться и перетащить значок головы, чтобы изменить звуковое поле в соответствии со своими предпочтениями.

Перемещение значка головы ближе к барабанам делает звук барабанов более заметным. Если слушатель переместит значок головы на значок, представляющий инструмент или певца, слушатель услышит этого исполнителя как соло. Дело в том, что, позволяя слушателю переконфигурировать звуковое поле, 3D Soundstage добавляет новые измерения (если вы простите за каламбур) к наслаждению музыкой.

Преобразованный звук звуковой сцены может быть двухканальным, если он предназначен для прослушивания через наушники или обычную систему с левым и правым каналами. Или он может быть многоканальным, если он предназначен для воспроизведения на многоканальной системе. В этом последнем случае звуковое поле звуковой сцены может быть создано двумя, четырьмя или более динамиками. Количество отдельных источников звука в воссозданном звуковом поле может быть даже больше, чем количество динамиков.

Этот многоканальный подход не следует путать с обычным объемным звуком 5.1 и 7.1. Обычно они имеют пять или семь отдельных каналов и динамик для каждого, а также сабвуфер («.1»). Несколько динамиков создают звуковое поле, которое является более захватывающим, чем стандартная стереофоническая установка с двумя динамиками, но им все еще не хватает реализма, возможного при записи настоящей звуковой сцены. При воспроизведении через такую ​​многоканальную настройку наши записи 3D Soundstage обходят 5.1, 7.1 или любые другие специальные аудиоформаты, включая стандарты многодорожечного сжатия звука.

Несколько слов об этих стандартах. Недавно были разработаны новые стандарты для лучшей обработки данных для улучшенных приложений объемного звука и иммерсивного звука. К ним относится стандарт 3D-аудио MPEG-H для иммерсивного пространственного звука с кодированием пространственных аудиообъектов (SAOC). Эти новые стандарты пришли на смену различным многоканальным аудиоформатам и соответствующим им алгоритмам кодирования, таким как Dolby Digital AC-3 и DTS, которые были разработаны несколько десятилетий назад.

При разработке новых стандартов экспертам пришлось учитывать множество различных требований и желаемых характеристик. Люди хотят взаимодействовать с музыкой, например, изменяя относительную громкость различных групп инструментов. Они хотят транслировать разные виды мультимедиа, по разным сетям и через разные конфигурации динамиков. SAOC был разработан с учетом этих функций, что позволяет эффективно хранить и транспортировать аудиофайлы, сохраняя при этом возможность для слушателя настраивать микс в соответствии со своим личным вкусом.

Однако для этого требуется множество стандартизированных методов кодирования. Для создания файлов SAOC использует кодировщик. Входными данными кодировщика являются файлы данных, содержащие звуковые дорожки; каждая дорожка представляет собой файл, представляющий один или несколько инструментов. Кодер по существу сжимает файлы данных, используя стандартные методы. Во время воспроизведения декодер в вашей аудиосистеме декодирует файлы, которые затем преобразуются обратно в многоканальные аналоговые звуковые сигналы с помощью цифро-аналоговых преобразователей.

Наша технология 3D Soundstage обходит это. В качестве входных данных мы используем моно-, стерео- или многоканальные файлы аудиоданных. Мы разделяем эти файлы или потоки данных на несколько дорожек изолированных источников звука, а затем преобразуем эти дорожки в двухканальный или многоканальный выход, в зависимости от предпочтительных конфигураций слушателя, для управления наушниками или несколькими громкоговорителями. Мы используем технологию искусственного интеллекта, чтобы избежать многодорожечной перезаписи, кодирования и декодирования.

На самом деле, одной из самых больших технических проблем, с которыми мы столкнулись при создании системы 3D Soundstage, было написание программного обеспечения для машинного обучения, которое разделяет (или микширует) обычную моно-, стерео- или многоканальную запись на несколько изолированных дорожек в реальном времени. . Программное обеспечение работает на нейронной сети. Мы разработали этот подход для разделения музыки в 2012 году и описали его в патентах, выданных в 2022 и 2015 годах (номера патентов США: 11 240 621 B2 и 9).,131,305 В2).

Слушатель может решить, где «найти» исполнителей, и может отрегулировать громкость каждого в соответствии со своими личными предпочтениями.

Типичная сессия состоит из двух компонентов: обучение и повышающее микширование. В процессе обучения большая коллекция смешанных песен вместе с их изолированными инструментальными и вокальными треками используется в качестве входных и целевых выходных данных для нейронной сети соответственно. В обучении используется машинное обучение для оптимизации параметров нейронной сети, чтобы выходные данные нейронной сети — набор отдельных треков изолированных инструментальных и вокальных данных — соответствовали целевому выходу.

Нейронная сеть очень слабо смоделирована на основе мозга. Он имеет входной слой узлов, которые представляют собой биологические нейроны, а затем множество промежуточных слоев, называемых «скрытыми слоями». Наконец, после скрытых слоев есть выходной слой, где появляются окончательные результаты. В нашей системе данные, подаваемые на входные узлы, представляют собой данные микшированной звуковой дорожки. По мере того как эти данные проходят через уровни скрытых узлов, каждый узел выполняет вычисления, в результате которых получается сумма взвешенных значений. Затем над этой суммой выполняется нелинейная математическая операция. Этот расчет определяет, передаются ли и как аудиоданные от этого узла узлам следующего уровня.

Этих слоев десятки. По мере того, как аудиоданные переходят от слоя к слою, отдельные инструменты постепенно отделяются друг от друга. В конце выходного слоя каждая отдельная звуковая дорожка выводится на узел выходного слоя.

В любом случае, это идея. Пока нейронная сеть обучается, вывод может быть неверным. Это может быть не изолированная инструментальная дорожка — например, она может содержать звуковые элементы двух инструментов. В этом случае индивидуальные веса в схеме взвешивания, используемой для определения того, как данные передаются от скрытого узла к скрытому узлу, настраиваются, и обучение запускается снова. Это итеративное обучение и настройка продолжаются до тех пор, пока результат не будет более или менее точно соответствовать целевому результату.

Как и в случае с любым набором обучающих данных для машинного обучения, чем больше количество доступных обучающих выборок, тем эффективнее будет обучение. В нашем случае для обучения нам понадобились десятки тысяч песен и их отдельных инструментальных треков; таким образом, общие наборы обучающих музыкальных данных исчислялись тысячами часов.

После обучения нейронной сети, получив на вход песню со смешанными звуками, система выводит несколько разделенных дорожек, пропуская их через нейронную сеть, используя систему, установленную во время обучения.

После разделения записи на составные дорожки следующим шагом является их повторное микширование в запись звуковой сцены. Это достигается процессором сигналов звуковой сцены. Этот процессор звуковой сцены выполняет сложную вычислительную функцию для генерации выходных сигналов, которые управляют динамиками и создают звук звуковой сцены. Входные данные для генератора включают изолированные дорожки, физическое расположение динамиков и желаемое расположение слушателя и источников звука в воссозданном звуковом поле. Выходы процессора звуковой сцены представляют собой многодорожечные сигналы, по одному на каждый канал, для управления несколькими динамиками.

Звуковое поле может находиться в физическом пространстве, если оно создается динамиками, или в виртуальном пространстве, если оно создается наушниками. Функция, выполняемая в процессоре звуковой сцены, основана на вычислительной акустике и психоакустике и учитывает распространение звуковых волн и интерференцию в желаемом звуковом поле, а также HRTF для слушателя и желаемого звукового поля.

Например, если слушатель собирается использовать наушники, генератор выбирает набор HRTF на основе конфигурации желаемых местоположений источников звука, а затем использует выбранные HRTF для фильтрации дорожек изолированных источников звука. Наконец, процессор звуковой сцены объединяет все выходы HRTF для создания левой и правой дорожек для наушников. Если музыка будет воспроизводиться на колонках, то нужно как минимум две, но чем больше колонок, тем лучше звуковое поле. Количество источников звука в воссоздаваемом звуковом поле может быть больше или меньше количества динамиков.

Мы выпустили наше первое приложение звуковой сцены для iPhone в 2020 году. Оно позволяет слушателям настраивать, слушать и сохранять музыку звуковой сцены в режиме реального времени — обработка не вызывает заметной временной задержки. Приложение под названием 3D Musica преобразует стереофоническую музыку из личной музыкальной библиотеки слушателя, облака или даже потоковой музыки в звуковую сцену в режиме реального времени. (Для караоке приложение может удалить вокал или вывести любой изолированный инструмент.)

Ранее в этом году мы открыли веб-портал, 3dsoundstage.com, который предоставляет все функции приложения 3D Musica в облаке, а также интерфейс прикладного программирования (API), делающий эти функции доступными для поставщиков потоковой музыки и даже для пользователей любого популярного веб-браузера. Теперь любой может слушать музыку в звуковой сцене практически на любом устройстве.

Когда звук достигает ваших ушей, уникальные характеристики вашей головы — ее физическая форма, форма ваших наружных и внутренних ушей и даже форма ваших носовых полостей — изменяют звуковой спектр исходного звука.

Мы также разработали отдельные версии программного обеспечения 3D Soundstage для автомобилей, домашних аудиосистем и устройств, чтобы воссоздать трехмерное звуковое поле с использованием двух, четырех и более динамиков. Помимо воспроизведения музыки, мы возлагаем большие надежды на эту технологию в видеоконференциях. У многих из нас был утомительный опыт посещения видеоконференций, на которых мы плохо слышали других участников или не понимали, кто говорит. С помощью звуковой сцены звук можно настроить так, чтобы каждого человека было слышно из определенного места в виртуальной комнате. Или же «местоположение» можно просто назначить в зависимости от положения человека в сетке, типичной для Zoom и других приложений для видеоконференций. По крайней мере, для некоторых видеоконференцсвязь будет менее утомительной, а речь станет более разборчивой.

Точно так же, как звук перешел от моно к стерео и от стерео к объемному и пространственному звуку, теперь он начинает переходить к звуковой сцене. В те ранние эпохи аудиофилы оценивали звуковую систему по ее точности, основанной на таких параметрах, как полоса пропускания, гармонические искажения, разрешение данных, время отклика, сжатие данных без потерь или с потерями и другие факторы, связанные с сигналом. Теперь звуковая сцена может быть добавлена ​​как еще одно измерение достоверности звука — и, осмелимся сказать, самое фундаментальное. Для человеческого уха влияние звуковой сцены с ее пространственными репликами и захватывающей непосредственностью гораздо важнее, чем постепенное улучшение точности воспроизведения. Эта исключительная функция предлагает возможности, ранее недоступные даже самым состоятельным меломанам.

Технологии способствовали предыдущим революциям в аудиоиндустрии, и теперь они запускают еще одну.