Компас. Что такое компас? История компаса.

 

Что такое компас?

Компас – это устройство для ориентирования на местности путём указания на магнитные полюса Земли, стороны света, и другие объекты.

В настоящее время существуют несколько принципиально различных видов компаса: магнитный компас, гирокомпас, астрономический компас, а также компасы, ориентирующиеся на положение искусственных объектов: радиокомпас, спутниковый компас.

 

История компаса.

Компас это одно из величайших изобретений человечества. Трудно переоценить значение этого изобретения. Появление компаса произвело настоящий переворот в истории путешествий и мореплавании.

Первым появился магнитный компас.

Согласно историческим данным, изобретение компаса произошло в Китае, в 3-ем веке до н.э., в эпоху правления династии Сун, и использовалось для ориентирования в пустынях.

Китайский философ Хэнь Фэй Цзы так описал устройство компаса данной эпохи: компас представлял собой шарообразную ложку с тонким черенком, изготовленную из магнетита и тщательно отполированную в выпуклой части.

Ложку устанавливали своей выпуклой частью на тщательно отполированную медную или деревянную пластину так, чтобы черенок не касался пластины, а располагался над ней свободно. При этом ложка могла свободно вращаться вокруг оси своего основания.

На пластину были нанесены обозначения сторон света. Ложку приводили во вращение, подталкивая черенок ножки. Когда ложка останавливалась, черенок, выполняющий роль магнитной стрелки, указывал направление на юг.

 

В 11-ом веке в Китае изобрели уже 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.

В 12-ом веке китайской иглой (компасом) начали пользоваться арабы, от них в 13-ом веке китайская игла стала известна итальянским морякам, затем испанцам, португальцам, французам, немцам и англичанам.

Происхождение слова «компас», по-видимому, связано со старинным английским словом «compass», которое означало в 13-14 веках «круг».

Если вначале компас представлял собой намагниченную иглу на куске дерева, помещенную в сосуд с водой, то позже сосуд стали закрывать стеклом, чтобы защитить поплавок (стрелку компаса) от воздействия ветра.

В 14 веке магнитную стрелку компаса 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 разделили на 32 сектора. В 16-ом веке стрелку компаса начали крепить на кардановый подвес, что уменьшило воздействие от качки.

В17-ом веке компас дополнили вращающейся диаметральной линейкой с визирами на концах, укреплённой своим центром на крышке коробки над стрелкой, это дало возможность для более точного расчета направления.

 

***

Другая версия истории создания компаса.

В древние времена на острове Самофракия проходили Самофракийские мистерии (богослужения), в ходе которых мореплавателям предоставляли защиту в море, и выдавали поклоняющимся кольца из магнитного железняка. Служили ли эти кольца всего лишь символом духовной связи с божествами, либо в качестве компаса, — увы, теперь сказать трудно.

Цитата из «Аргонавтики» Аполлона Родосского (III век до н. э.) обретает дополнительный смысл, если предположить, что во время инициации в Самофракийские мистерии, посвященных обучали искусству навигации по компасу.

«Вечером по предложению Орфея они пристали к Самофракии, острову Электры, дочери Атласа. Он посоветовал им с помощью священной инициации, научится чему-то из тайных ритуалов, что помогло бы им с большой уверенностью продолжить свой путь через необъятное море».

Сам Аполлон Родосский знал о чём идет речь, вероятно потому, что он был инициирован в Самофракийские мистерии, так как дальше Аполлон добавляет, что ему запрещено раскрывать тайну этих мистерий.

Древнегреческий учёный Геродот пишет: «Итак, о гипербореях сказано достаточно. Я не хочу ведь упоминать сказание об Абарисе, который, как говорят, также был гипербореем: он странствовал по всей земле со стрелкой в руке…».

Из этого можно предположить, что хотя официально считается, что использование магнитного компаса в Европе для навигации началось приблизительно в 12-ом веке нашей эры, тем не менее судя по косвенным указаниям античных историков средиземноморья, устройства подобные магнитному компасу использовались для ориентации в пространстве различными народами Средиземноморья и Европы уже во втором тысячелетии до нашей эры.

То, что для такого устройства не было определенного общепринятого названия в те годы, и авторы вынуждены были описывать этот прибор по разному, говорит о том, что действительно секрет навигации по компасу хранился в строгой тайне и передавался только избранным. Широкому распространению использования компаса наверное мешало и то, что намагниченный материал был большой редкостью в то время.

***

 

Виды компасов и принципы работы.

Магнитный компас. Принцип действия магнитного компаса. 

 

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.

Магнитный компас начинает давать неверные значения вблизи других магнитов (в частности, вблизи другого компаса), и ферромагнитных (в частности, железных, стальных) предметов.

 

Электромагнитный компас. Принцип действия.

 

Электромагнитный компас является «развёрнутым» электрогенератором, в котором магнитное поле Земли играет роль статора, а одна или несколько рамок с обмотками — ротора. Соотношение напряжений, наводимых в обмотках при движении в магнитном поле, показывает курс, либо одна обмотка устанавливается под заранее заданным углом к продольной оси самолёта или корабля, и для поддержания курса пилоту или рулевому следует рулём направления удерживать стрелку на нуле.

Преимущество электромагнитного компаса перед обычным магнитным — в отсутствии девиации от ферромагнитных деталей транспортного средства, так как они неподвижны относительно обмоток и не наводят в них токов.

Для работы простого варианта электромагнитного компаса с индикатором в виде гальванометра требуется быстрое движение, поэтому первое применение электромагнитный компас нашёл в авиации.

Первый электромагнитный компас был использован Чарльзом Линдбергом при перелёте через Атлантику в 1927 году.

 

Гирокомпас. Принцип действия гирокомпаса.

 

Гирокомпас — это прибор, указывающий направление на земной поверхности либо в пространстве, в его состав входит один или несколько гироскопов. Гирокомпас используется почти повсеместно в системах навигации и управления крупных морских судов, и летающих аппаратов.

Прототип современного гирокомпаса первым создал Герман Аншютц-Кэмпфе (запатентован в 1908), вскоре подобный прибор построил Э. Сперри (запатентован в 1911). В последующие годы разрабатывалось множество гирокомпасов различных модификаций, но наиболее удачные из них принципиально почти не отличались от устройств Аншютца и Сперри. Приборы современной конструкции значительно усовершенствованы по сравнению с первыми моделями; они отличаются высокой точностью и надёжностью и удобнее в эксплуатации.

В отличие от магнитного компаса показания гирокомпаса связаны с направлением на истинный географический (а не магнитный) Северный полюс. Обычно гирокомпас применяется как опорное навигационное устройство в судовых рулевых системах с ручным или автоматическим управлением, а также при решении различных задач иного рода, например, для определения точного направления при наводке орудий боевого корабля.

Морской гирокомпас, как правило, очень тяжел. В некоторых конструкциях вес морского гироскопического ротора превышает 25 кг.

Авиационные гирокомпасы наоборот делают малогабаритными и легкими.

Принцип действия гирокомпаса.

Простейший гирокомпас состоит из гироскопа, подвешенного внутри полого шара, который плавает в жидкости, либо расположенного на кардановом подвесе. Ротор гироскопа вращается вокруг оси с большой скоростью (частотой), что обеспечивает фиксацию этого направления в пространстве и измерения отклонений от этой оси.

 

Компас. Что такое компас? История компаса.

Женский сайт: Я-самая-красивая.рф (www.i-kiss.ru)

История изобретения компаса | История

Компас показывает определенное направление на поверхности Земли, обычно северное направление.

Если мы повесим намагниченную иглу так, чтобы она могла свободно вращаться, она расположится вдоль линии, обозначающей приблизительно направление «север-юг».

История изобретения компаса.

Свойства магнитной иглы были известны в Китае, где она использовалась в форме намагниченной ложки, примерно с 1 века нашей эры.

После 3 века нашей эры ложка стала принимать форму магнитной иглы. Изначально её использовали в магических целях, для поиска удачных локаций для построек.  Позже китайцы использовали компас для морской навигации, когда обнаружили, что стрелка, оставленная свободной, всегда указывает в направлении север-юг. Первые компасы использовали магнитные свойства оксида железа — черного цвета — магнетита. Чаще всего иглы магнетита имели форму фигурок.

Между 7-м и 10-м веками было обнаружено явление магнитного склонения (замеченное на Западе только в 16 веке), то есть угол отклонения стрелки компаса от истинного направления на север, из-за несоответствия между географическим и магнитным полюсами Земли.

Первое описание компаса, почти в его нынешнем виде, было дано в 1088 году китайским ученым Сзен Куа. Мы также знаем, что в XI веке китайцы использовали компас на войне и умели намагничивать иглу без магнита.

Китайская энциклопедия 1040 года нашей эры описывает метод изготовления магнитной стрелки, которую можно использовать для определения направления на север.

В этот период магнитной стрелке придавали форму рыбы, плавающей в сосуде с водой. Китайские источники из Гуанчжоу говорят об использовании компаса в морской навигации в начале 12 века. Широкое применение нашел и механический компас. Это была своего рода деревянная двухколесная телега с фигуркой наверху. Фигурка была соединена с колесами таким образом, что независимо от того, в какую сторону двигалась тележка, фигурка всегда указывала на юг. Для китайцев это было главным направлением мира. Компас телеги широко использовался в китайской армии и был идеальным решением для передвижения имперских войск.

В Европе компас появился только в конце 12 века. Первые сведения об использовании компаса моряками в Средиземном море относятся к 1190 году. Компас был быстро принят европейскими моряками и стал одним из главных технических достижений (помимо шарнирного руля), которые привели к эпохе великих географических открытий.

Около 1269 года французский исследователь и ученый Петрус Перегринус представил компас с делением циферблата на 360 градусов.

Итальянец Флавио Джиоха представил парусный компас. С тех пор парусные компасы использовались в Южной Европе, Скандинавии и Исландии. В базовую конструкцию такого компаса были внесены два значительных нововведения. Во-первых, устройство было установлено на шарнирно-кольцевой подвеске. В результате компас оставался горизонтальным независимо от раскачивания корабля. Второй модификацией было введение шкалы компаса — диска с размеченной угловой шкалой от 0° до 360°, с началом и концом в точке, соответствующей северу. Шкалу можно повернуть, чтобы расположить эту точку точно перед иглой. Тогда направление корабля можно было легко определить по шкале. До появления вращающейся шкалы магнитная стрелка была довольно неточным указателем направления, и навигаторам приходилось сильно полагаться на другие факторы, такие как береговая линия или положение солнца, луны и звезд.

Компасы того времени имели на циферблате как можно меньше букв (моряк не обязательно был грамотным), но указатели северного и восточного направлений были орнаментированы. В 18 веке почти все карманные солнечные часы были оснащены компасами.

Урок истории: магнитный компас

ИНСТИТУТ Каким бы негостеприимным оно ни было, море сыграло важную роль в истории человечества, как и незаменимый навигационный инструмент — магнитный компас. Море обеспечивало самый дешевый способ перемещения товаров на большие расстояния, создавая богатство за счет торговли. Успешное плавание по океанам также сыграло ключевую роль для многих стран в обретении политической и военной мощи. Попутно компас способствовал инновациям в физике и электротехнике.

Вдалеке от суши море кажется бесконечным, неразличимым пространством. На протяжении большей части истории заблудиться в море было очень реальной опасностью, часто с катастрофическими последствиями. Даже находясь близко к берегу, моряки могут потерять ориентацию в плохую погоду. Для древнегреческих и римских моряков погодные условия даже ограничивали видимость настолько, что сокращали сезон плавания в Средиземном море. Римский военный писатель Публий Флавий Вегеций писал в четвертом веке, что путешествие с июня до середины сентября было безопасным, но плавание в любое другое время было рискованным. Он назвал период между серединой ноября и серединой 9 марта.0005 mare clausum , или время, когда «моря закрыты».

Моряки придерживались этих правил до начала 14 века, когда магнитный компас впервые появился в Средиземном море. Больше не завися полностью от ориентиров, мореплаватель теперь мог определить свое положение относительно магнитного поля Земли. Теперь, когда Средиземное море было «открыто» большую часть года, торговля значительно увеличилась, что способствовало подъему итальянских городов-государств.

В 1701 году Эдмунд Галлей составил первую в мире изогоническую карту, которая показывает, как угол между магнитным севером и истинным севером меняется в разных точках Атлантического океана. Изображение: IEEE

ПЕРВЫЕ ПОЯВЛЕНИЯ

Хотя поведение магнитного камня, естественно намагниченного куска минерального магнетита, наблюдалось древнегреческими философами Фалесом Милетским и Сократом, очевидно, что идея его использования в компасе впервые появился в Китае. В рукописи имеются аллюзии Wu Ching Tsung Yao , написанное в 1040 году, «железной рыбе», подвешенной в воде и указывающей на юг. А самое раннее упоминание о магнитном устройстве пеленгации для наземной навигации записано в книге династии Сун, датированной 1040–1044 годами.

В 1088 году ученый династии Сун Шэнь Ко писал, что, когда «волшебники протирают острие иглы магнитным камнем, тогда она может указывать на юг… Ее можно заставить плавать на поверхности воды, но тогда довольно неустойчивый … Лучше всего подвесить его на одиночное коконное волокно из нового шелка, прикрепленное к центру иглы кусочком воска. Тогда, вися в безветренном месте, он всегда будет указывать на юг».

В Европе магнитный компас впервые появился в Амальфи, Италия, на рубеже 14-го века. Но неизвестно, был ли магнитный компас также изобретен на Западе или он мигрировал в Европу по торговым путям из Китая. Однако ясно, что, поскольку морская торговля и военное превосходство имели гораздо большее стратегическое значение для западных стран, они продвигали технологию магнитного компаса гораздо интенсивнее, чем китайцы. С последовательным подъемом португальской, испанской, голландской и английской империй развитие компаса сместилось к европейским народам, обращенным к Атлантическому океану.

Самой большой проблемой компаса было то, что мы теперь называем магнитным отклонением: угловая разница между географическим или «истинным» севером и магнитным севером, или направлением, в котором указывает намагниченная стрелка. При ясном небе можно было найти географическую ось север-юг для сравнения с тем, куда указывал компас, либо ориентируясь на полярную звезду, либо глядя на солнце в полдень.

В Средиземноморье разница между географическим севером и магнитным севером была относительно небольшой. Однако в Атлантике, особенно в северных широтах, разница была значительной. Если бы эта разница была постоянной, не было бы проблемы, но она сильно менялась по мере того, как человек путешествовал с востока на запад. Во время своего первого путешествия в Северную Америку из Испании в 149 г.2 Христофор Колумб наблюдал за этим загадочным поведением, но скрывал его от своей команды, опасаясь, что это напугает их.

ДАЛЬНЕЙШИЕ ОТКРЫТИЯ

Начиная с 1698 г., при поддержке Королевского общества Англии и Адмиралтейства Эдмунд Галлей, которого позже назовут Королевским астрономом страны, отправился в несколько длительных экспедиций для измерения магнитных вариаций Земли на севере и юге. районы Атлантического океана. Эти данные давали большое преимущество английскому флоту. В 1701 году Галлей составил первую в мире изогоническую карту, на которой показано, как изменяется угол между магнитным севером и истинным севером в разных точках Атлантического океана (см. фото).

Изучение магнетизма подготовило почву для работ по электростатике. И компас также служил научным инструментом. С его помощью датский физик Ганс Кристиан Эрстед в 1820 году заметил, что электрический ток от батареи, протекающий по проводу, создает магнитное поле. Это важное открытие в области электромагнетизма проложило путь телеграфии.

В 1831 году английский ученый Майкл Фарадей показал, что перемещение проводника в магнитном поле создает электрический ток, что привело к прогрессу в производстве электроэнергии. Джеймс Максвелл объединил электрические и магнитные явления в набор элегантных уравнений поля. Открытие Генрихом Герцем радиоволн, типа электромагнитного излучения, подготовило почву для беспроводной связи. Эта великая цепь открытий и изобретений была приведена в движение компасом мореплавателя, инструментом, позволявшим путешествовать по негостеприимным морям Земли.

Центр истории IEEE, предоставивший эту статью, финансируется за счет пожертвований в фонд IEEE.

Детские факты о компасе

Bild Compass

Компас — это инструмент, используемый для навигации и ориентирования, который показывает направление относительно географических «основных направлений» или «точек». Обычно диаграмма, называемая розой ветров, показывает направления на север, юг, восток и запад на циферблате компаса в виде сокращенных инициалов.

Магнитный компас был впервые изобретен как устройство для гадания еще во времена китайской династии Хань (примерно с 206 г. до н.э.), а затем был принят для навигации китайцами династии Сун в 11 веке. Первое использование компаса, зарегистрированное в Западной Европе и исламском мире, произошло примерно в начале 13 века.

При использовании компаса розу можно совместить с соответствующими географическими направлениями, например, отметка «N» на розе действительно указывает на север. Часто в дополнение к розе, а иногда и вместо нее, на компасе указываются отметки угла в градусах. Север соответствует нулю градусов, а углы увеличиваются по часовой стрелке, поэтому восток равен 9 градусам.

0 градусов, юг — 180, а запад — 270. Эти числа позволяют компасу показывать азимуты или азимуты, которые обычно указываются в этих обозначениях.

Содержимое

• Магнитный компас
• История
• Современные компасы
  • Магнитный компас
    • Компас для большого пальца
  • Гирокомпас
  • Твердотельные компасы
  • Приемники GPS, используемые в качестве компасов
  • Специальные компасы
  • Ограничения магнитного компаса
• Конструкция магнитного компаса
  • Магнитная игла
  • Игольчатое устройство
  • Стрелки компаса
  • Балансировка компаса (магнитный датчик)
  • Коррекция компаса
• Использование магнитного компаса
• Картинки для детей
• См. также

Магнитный компас

Военный компас, использовавшийся во время Первой мировой войны

Магнитный компас — наиболее известный тип компаса. Он действует как указатель на «магнитный север», местный магнитный меридиан, потому что намагниченная стрелка в его сердце выравнивается с горизонтальной составляющей магнитного поля Земли. Магнитное поле оказывает крутящий момент на стрелку, притягивая северный конец или полюс стрелки приблизительно к северному магнитному полюсу Земли, а другой конец притягивая к южному магнитному полюсу Земли. Стрелка установлена ​​на шарнире с низким коэффициентом трения, в лучшем случае компаса подшипник драгоценного камня, так что она может легко вращаться. Когда компас удерживается горизонтально, стрелка поворачивается до тех пор, пока через несколько секунд, чтобы колебания затухли, она не заняла свое равновесное положение.

В навигации направления на картах обычно обозначаются относительно географического или истинного севера, направления на географический северный полюс, оси вращения Земли. В зависимости от того, где находится компас на поверхности Земли, угол между истинным севером и магнитным севером, называемый магнитным склонением, может сильно различаться в зависимости от географического положения. Местное магнитное склонение указано на большинстве карт, чтобы можно было сориентировать карту по компасу параллельно истинному северу. Расположение магнитных полюсов Земли медленно меняется со временем, что называется вековыми геомагнитными вариациями. В результате следует использовать карту с самой последней информацией о склонении. Некоторые магнитные компасы включают средства ручной компенсации магнитного склонения, чтобы компас показывал истинное направление.

История

Первые компасы в древнем Китае династии Хань были сделаны из магнетита, естественно намагниченной руды железа. Позже компас использовался для навигации во времена династии Сун в 11 веке. Более поздние компасы были сделаны из железных игл, намагниченных ударами по ним магнитным камнем. Сухие компасы начали появляться около 1300 года в средневековой Европе и исламском мире. В начале 20 века его вытеснил заполненный жидкостью магнитный компас.

Современные компасы

Заполненный жидкостью транспортир или компас для ориентирования со шнурком

Магнитный компас

В современных компасе обычно используется намагниченная стрелка или циферблат внутри капсулы, полностью заполненной жидкостью (ламповое масло, минеральное масло, уайт-спирит, очищенный керосин или этиловый спирт). общий). В то время как более старые конструкции обычно встраиваются внутрь капсулы, чтобы учесть изменения объема, вызванные температурой или высотой, в некоторых современных жидкостных компасах используются корпуса меньшего размера и/или Обзор Gear: Kasper & Richter Alpin Compass , OceanMountainSky.Com Жидкость внутри капсулы служит для демпфирования движения стрелки, уменьшая время колебаний и повышая стабильность. Ключевые точки компаса, в том числе северный конец стрелки, часто помечаются фосфоресцирующими, фотопрозрачными или самосветящимися материалами, чтобы компас можно было читать ночью или при плохом освещении. Поскольку жидкость для заполнения компаса несжимаема под давлением, многие обычные заполненные жидкостью компасы будут точно работать под водой на значительной глубине.

Многие современные компасы включают в себя базовую пластину и транспортир, и их по-разному называют конструкциями «ориентирование», «базовая пластина», «картографический компас» или «транспортир». В этом типе компаса используется отдельная намагниченная стрелка внутри вращающейся капсулы, ориентирующая «коробка» или ворота для совмещения стрелки с магнитным севером, прозрачное основание, содержащее линии ориентации карты, и безель (внешний циферблат), отмеченный в градусах или других единицах. углового измерения. Капсула смонтирована на прозрачной опорной плите, содержащей Индикатор направления движения (DOT) для определения пеленга непосредственно по карте.

Наполненный воздухом компас Cammenga с линзами

Другими особенностями современных компасов для спортивного ориентирования являются картографическая и римская шкалы для измерения расстояний и нанесения положений на карты, светящиеся метки на лицевой стороне или безеле, различные механизмы прицеливания (зеркало, призма и т. д.) для определения пеленга. удаленных объектов с большей точностью, «глобальные» стрелки для использования в разных полушариях, регулируемое склонение для получения мгновенного истинного пеленга, не прибегая к арифметике, и такие устройства, как инклинометры для измерения уклонов. Спортивное ориентирование также привело к разработке моделей с чрезвычайно быстро оседающими и стабильными иглами для оптимального использования с топографической картой, метод наземной навигации, известный как 9.0109 местное объединение

.

Вооруженные силы некоторых стран, особенно армия Соединенных Штатов, продолжают выпускать полевые компасы с намагниченными шкалами компаса или карточками вместо игл. Компас с магнитной картой обычно оснащен оптическим, линзовым или призматическим прицелом, который позволяет пользователю считывать пеленг или азимут с карты компаса, одновременно совмещая компас с объективом (см. Фото). В конструкциях компаса с магнитной картой обычно требуется отдельный транспортир, чтобы определять пеленг непосредственно с карты.

В военном линзовом компасе США M-1950 в качестве демпфирующего механизма используется не заполненная жидкостью капсула, а электромагнитная индукция для управления колебаниями намагниченной карты. Конструкция «глубокого колодца» позволяет использовать компас по всему миру с наклоном карты до 8 градусов без снижения точности.

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 заполненных воздухом индукционных компасов с годами сократилось, поскольку они могут выйти из строя или быть неточными при отрицательных температурах или в чрезвычайно влажной среде из-за конденсации или попадания воды.

Некоторые военные компасы, такие как американский военный компас M-1950 (Cammenga 3H), Silva 4b Militaire и Suunto M-5N(T), содержат радиоактивный материал тритий ( ​​ ₁ H ³ ) и комбинация люминофоров. US M-1950, оснащенный самосветящимся освещением, содержит 120 мКи (милликюри) трития. Назначение трития и люминофоров — обеспечить освещение компаса с помощью радиолюминесцентного тритиевого освещения, которое не требует «зарядки» компаса солнечным или искусственным светом. Однако период полураспада трития составляет всего около 12 лет, поэтому новый компас, содержащий 120 мКи трития, будет содержать только 60, когда ему исполнится 12 лет, 30, когда ему исполнится 24 года, и так далее.

Следовательно, подсветка дисплея будет гаснуть.

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

Большой компас

Компас для большого пальца слева

Компас для большого пальца

— тип компаса, обычно используемый в спортивном ориентировании, в котором первостепенное значение имеют чтение карты и ассоциация с местностью. 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

Гирокомпас аналогичен гироскопу. 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 , т. е. направление оси вращения Земли, в отличие от магнитного севера,
• на них не влияет ферромагнитный металл (включая железо, сталь, кобальт, никель и различные сплавы) в корпусе корабля. (Неферромагнитный металл не влияет на компас, хотя на магнитный компас будут влиять любые провода с проходящим по ним электрическим током.)

Большие корабли обычно полагаются на гирокомпас, используя магнитный компас только в качестве резервного. Электронные феррозондовые компасы все чаще используются на небольших судах. Тем не менее, магнитные компасы все еще широко используются, поскольку они могут быть небольшими, использовать простую надежную технологию, 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.

Электронные компасы

3-осевой электронный компас AKM8975 от AKM Semiconductor

Небольшие компасы, используемые в часах, мобильных телефонах и других электронных устройствах, представляют собой полупроводниковые компасы, обычно состоящие из двух или трех датчиков магнитного поля, которые предоставляют данные для микропроцессора. Часто устройство представляет собой дискретный компонент, который выдает либо цифровой, либо аналоговый сигнал, пропорциональный его ориентации. Этот сигнал интерпретируется контроллером или микропроцессором и либо используется внутри, либо отправляется на дисплей. Датчик использует тщательно откалиброванную внутреннюю электронику для измерения отклика устройства на магнитное поле Земли.

Приемники GPS, используемые в качестве компасов

Приемники GPS, использующие две или более антенны, установленные отдельно и смешивающие данные с блоком инерциального движения (IMU), теперь могут достигать точности курса 0,02 ° и иметь время запуска в секундах, а не в часах для систем гирокомпасов. . Устройства точно определяют положения (широты, долготы и высоты) антенн на Земле, по которым можно вычислить стороны света. Созданные в первую очередь для морского и авиационного применения, они также могут определять тангаж и качку судов. Небольшие портативные GPS-приемники только с одной антенной также могут определять направления, если они перемещаются, даже если только со скоростью пешехода. Точно определяя свое положение на Земле с интервалом в несколько секунд, устройство может рассчитать свою скорость и истинный пеленг (относительно истинный север ) направления его движения. Часто предпочтительнее измерять направление, в котором фактически движется транспортное средство, а не его курс, то есть направление, в котором указывает его нос. Эти направления могут быть разными, если есть боковой ветер или приливное течение.

GPS-компасы обладают основными преимуществами гирокомпасов. Они определяют истинный север, в отличие от магнитного севера, и на них не влияют возмущения магнитного поля Земли. Кроме того, по сравнению с гирокомпасами они намного дешевле, лучше работают в полярных регионах, менее подвержены механическим вибрациям и гораздо быстрее инициализируются. Однако они зависят от функционирования и связи со спутниками GPS, которые могут быть нарушены электронной атакой или последствиями сильной солнечной бури. Гирокомпасы по-прежнему используются в военных целях (особенно на подводных лодках, где магнитные и GPS-компасы бесполезны), но в гражданских условиях они в значительной степени вытеснены GPS-компасами с магнитными резервными копиями.

Специальные компасы

Стандартный Brunton Geo, обычно используемый геологами

Помимо навигационных компасов, для специальных целей также были разработаны другие специальные компасы. К ним относятся:

• Компас Киблы, который используется мусульманами, чтобы указать направление на Мекку для молитв.
• Оптический или призматический компас с ручным азимутом, чаще всего используемый геодезистами, а также спелеологами, лесниками и геологами. Эти компасы обычно используют капсулу с жидкостным демпфированием и намагниченный плавающий циферблат компаса со встроенным оптическим прицелом, часто снабженным встроенным фотолюминесцентным освещением или подсветкой с питанием от батареи. Используя оптический прицел, такие компасы можно считывать с чрезвычайной 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.
• Циркули желоба, вмонтированные в прямоугольную коробку, длина которой часто превышала ширину в несколько раз, датируются несколькими столетиями. Они использовались для топографической съемки, особенно с планшетами.

Ограничения магнитного компаса

Фотография геологического компаса крупным планом

Магнитный компас очень надежен в умеренных широтах, но в географических регионах вблизи магнитных полюсов Земли он становится непригодным для использования. По мере приближения компаса к одному из магнитных полюсов магнитное склонение, разница между направлением на географический север и магнитным севером, становится все больше и больше. В какой-то точке вблизи магнитного полюса компас не будет указывать какое-то конкретное направление, а начнет дрейфовать. Кроме того, стрелка начинает указывать вверх или вниз при приближении к полюсам из-за так называемого магнитного наклона. Дешевые компасы с плохим пеленгом могут из-за этого застрять и поэтому указывать неправильное направление.

Магнитные компасы подвержены влиянию любых полей, кроме земных. Местная среда может содержать залежи магнитных минералов и искусственные источники, такие как магнитно-резонансные томографы, большие тела из железа или стали, электрические двигатели или сильные постоянные магниты. Любое электропроводящее тело создает собственное магнитное поле, когда по нему проходит электрический ток. Магнитные компасы подвержены ошибкам вблизи таких тел. Некоторые компасы оснащены магнитами, которые можно регулировать для компенсации внешних магнитных полей, что делает компас более надежным и точным.

Компас также подвержен ошибкам, когда компас ускоряется или замедляется в самолете или автомобиле. В зависимости от того, в каком из полушарий Земли находится компас и от того, является ли сила ускорением или замедлением, компас будет увеличивать или уменьшать указанный курс. Компасы, в состав которых входят компенсирующие магниты, особенно подвержены этим ошибкам, поскольку ускорения наклоняют стрелку, приближая или удаляя ее от магнитов.

Еще одна ошибка механического компаса — ошибка поворота. Когда кто-то поворачивает с направления на восток или запад, компас будет отставать от поворота или опережать его. Магнитометры и их заменители, такие как гирокомпасы, более стабильны в таких ситуациях.

Изготовление магнитного компаса

Магнитная стрелка

При изготовлении компаса требуется магнитный стержень. 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.

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.

Стрелки компаса

Наручный компас Советской Армии с двойной делением против часовой стрелки: 60° (как у часов) и 360°

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

Большинство вооруженных сил переняли французскую систему «millieme». Это приблизительно миллирадиан (6283 на круг), в котором шкала компаса разнесена на 6400 единиц или «милов» для дополнительной точности при измерении углов, наведении артиллерии и т. д. Значение для военных состоит в том, что один угловой мил простирается 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 (например, Советским Союзом, Восточной Германией), часто против часовой стрелки (см. изображение наручного компаса). Это до сих пор используется в России.

Балансировка компаса (магнитное наклонение)

Поскольку наклон и интенсивность магнитного поля Земли различаются на разных широтах, компасы часто балансируют во время производства, чтобы циферблат или стрелка были выровнены, что устраняет сопротивление стрелки, которое может давать неточные показания. 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 индивидуальная балансировка зон предотвращает чрезмерное погружение одного конца стрелки, что может привести к залипанию карты компаса и ложным показаниям.

Некоторые компасы оснащены специальной системой балансировки стрелки, которая точно указывает магнитный север независимо от конкретной магнитной зоны. Другие магнитные компасы имеют небольшой скользящий противовес, установленный на самой стрелке. Этот скользящий противовес, называемый «наездником», можно использовать для уравновешивания стрелки против наклона, вызванного наклоном, если компас перемещается в зону с более высоким или более низким наклоном.

Поправка по компасу

Нактоуз со стандартным корабельным компасом с двумя железными шариками, корректирующими влияние ферромагнитных материалов. Этот аппарат выставлен в музее

Как и любое магнитное устройство, компасы подвержены влиянию близлежащих железистых материалов, а также сильных локальных электромагнитных сил. Компасы, используемые для навигации по дикой местности, не должны использоваться вблизи объектов из черных металлов или электромагнитных полей (автомобильные электрические системы, автомобильные двигатели, стальные крюки и т. д.), поскольку это может повлиять на их точность. 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 качается , то есть вращается вокруг фиксированной точки, а его курс отмечается совмещением 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.

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. Электронные компасы Fluxgate могут калиброваться автоматически, а также могут быть запрограммированы с правильным местным отклонением компаса, чтобы указывать истинное направление.

Использование магнитного 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. Девиация 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.

Солдат, использующий призматический компас для определения азимута

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 месту назначения с помощью транспортира , край компаса помещается на карту так, чтобы он соединял текущее местоположение с желаемым пунктом 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. В результате истинный пеленг или пеленг по карте можно затем считывать по указателю градусов или линии направления движения (DOT), по которой можно следовать как азимут (курс) к месту назначения. Если требуется магнитный азимут или азимут по компасу , компас необходимо отрегулировать на величину магнитного склонения перед использованием пеленга, чтобы и карта, и компас совпадали. В данном примере в качестве цели на карте была выбрана большая гора на втором фото. Некоторые компасы позволяют регулировать шкалу, чтобы компенсировать местное магнитное склонение; при правильной настройке компас будет давать истинный азимут вместо магнитного азимута.

Современный ручной компас-транспортир всегда имеет дополнительную стрелку или указатель направления движения (DOT), 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.

Смартфон, который можно использовать как компас благодаря магнитометру внутри 9.0003

Компас следует положить на ровную поверхность так, чтобы стрелка опиралась или висела только на подшипнике, слитом с корпусом компаса – при использовании под наклоном стрелка может касаться корпуса компаса и не двигаться свободно, поэтому не точно указывая на магнитный север, давая ошибочные показания. Чтобы убедиться, что стрелка выровнена, внимательно посмотрите на нее и слегка наклоните ее, чтобы убедиться, что стрелка свободно качается из стороны в сторону и не касается ли стрелка корпуса компаса. Если стрелка наклонена в одном направлении, слегка и плавно наклоните компас в противоположном направлении, пока стрелка компаса не станет горизонтально в продольном направлении. Предметы, которых следует избегать рядом с компасом, — это магниты любого типа и любая электроника. Магнитные поля от электроники могут легко повредить стрелку, не давая ей выровняться с магнитными полями Земли, что приведет к неточным показаниям.