Většina z nás je zvyklá si myslet, že střelka magnetického kompasu ukazuje na geografický severní pól, jehož polohu jsme všichni viděli na mapách a glóbech. Takové tvrzení není správné. Promluvme si o této mylné představě v tomto malém tématu. Častou chybou je, že střelka kompasu je vždy namířena přesně ke geografickému severnímu pólu, její přesné souřadnice jsou 90 stupňů 00 minut 00 sekund severní šířky (není zde žádná zeměpisná délka, protože geografický severní pól je konvergenčním bodem všech poledníků zeměkoule). Geografický pól (severní nebo jižní) – jsou „vstupní“ a „výstupní“ body, kterými prochází pomyslná osa rotace Země.
Ve skutečnosti je poloha střelky kompasu, která je malým magnetem, určena její interakcí s magnetickým polem Země (kterou lze také považovat za obrovský magnet). Poloha magnetické střelky přesně reaguje na umístění magnetických pólů naší planety. Magnetický pól Země je zase považován za konvenční bod na jejím povrchu, ve kterém silová pole magnetického pole „vystupují“ nebo „vstupují“ přísně pod úhlem 90 stupňů. Podotýkám, že ne všechny planety vč. v naší sluneční soustavě mají magnetické pole, například Venuše nemá prakticky žádné pole. Pokud se dotknou Marsu, pak je jeho magnetické pole v různých částech planety velmi slabé a nestabilní, důvodem je podle vědců téměř nehybné jádro rudé planety vzhledem k vnějším vrstvám. Právě magnetické pole je podle vědců jedním ze zásadních faktorů v možnosti vzniku života na jiných planetách, protože chrání živé organismy před drsným kosmickým zářením a zajišťuje zachování atmosféry, zejména ozonové vrstvy na Zemi.
Umístění geografických pólů Země – severní a jižní – přitom nijak nesouvisí s geografickou polohou magnetických pólů, i když v současnosti jsou odpovídající body geografických a magnetických pólů umístěny relativně blízko sebe (no, nedaleko, ~400 km), v minulých epochách byly póly extrémně daleko od své současné polohy. . Magnetické póly naší planety v průběhu času neustále mění svou geografickou polohu, pohybují se po trajektorii, která je elipsou, a posunují se ročně v průměru od deseti do šedesáti kilometrů. Například magnetický severní pól se nyní přesunul z Kanady do arktického sektoru Ruska. Pohyb jižního magnetického pólu není úměrný posunutí severního magnetického pólu, protože Magnetické pole Země není symetrické kvůli ne zcela kulovému tvaru planety a vlivu vnějších kosmických polí (například Slunce). V současné době se jižní magnetický pól nachází přibližně na okraji Antarktidy.
Navíc to, co je z hlediska fyziky považováno za severní magnetický pól Země, je ve skutečnosti jižní, protože V každém magnetu jsou magnetické siločáry uzavřené a opouštějí severní a vstupují do jižního magnetického pólu. V souladu s tím vzniká rozpor ve skutečnosti, že v magnetickém poli Země opouštějí čáry jižní magnetický pól (fyzicky severní pól magnetického pole Země) a vstupují na severní (fyzicky jižní magnetický pól). Proto je střelka kompasu směřující na sever „natažena“ přesně ve směru skutečného magnetického jižního pólu Země (koneckonců jsou to opačné póly magnetů, které se přitahují). Všichni si však na tento rozpor dávno zvykli a při otevřených magnetických pólech nic neměnili, protože Kompas byl vynalezen dlouho předtím, než byl skutečně objeven, a pro každého bylo pohodlné, že šipka směřující na „sever“ ukazovala přesně na severní pól. Jinak by se musela změnit celá ideologie mapování, navigace a mnoha dalších věcí souvisejících s pohybem po zemském povrchu.
Vše výše uvedené nás vede k závěru, že šipka starověkého zařízení oblíbeného mezi turisty a cestovateli pro určování směru hlavních směrů ve skutečnosti udává poměrně přibližný směr „na sever“. Tato chyba však není vzhledem k velikosti Země vzhledem ke vzdálenosti mezi magnetickým a geografickým pólem nikterak vysoká a pro orientaci v jakémkoli terénu to zcela stačí, pokud ovšem umíte používat kompas
Střelka magnetického kompasu ukazuje na magnetické póly Země a přesněji řečeno, je umístěna v magnetickém poli Země rovnoběžně s jejími magnetickými siločárami. Tento jev je pozorován na severní i jižní polokouli. Ale existují výjimky, a ne tak zřídka.
Konec šipky směřující k severnímu magnetickému pólu je zpravidla natřen kontrastní barvou.
Dále navrhuji zjistit, proč někdy toto pravidlo nefunguje. A k tomu musíte nejprve pochopit, co je magnetická střelka kompasu a na jakém principu funguje.
Z čeho je šíp vyroben?
Jakákoli střelka magnetického kompasu je vyrobena z feromagnetického materiálu.
Feromagnet je materiál, který je schopen magnetizace i v nepřítomnosti vnějšího magnetického pole. Je v něm ustaven dalekonosný feromagnetický řád magnetických momentů atomů a iontů, díky kterému získává magnetické vlastnosti. Toto video vysvětluje tento jev:
Když se však feromagnet zahřeje na Curieovu teplotu, tento řád se zničí a feromagnet se stane paramagnetickým. Magnet zahřátý nad ohněm ztrácí své magnetické vlastnosti. To je základ pro nejjednodušší způsob demagnetizace různých magnetů, střelku magnetického kompasu nevyjímaje.
Aby bylo možné feromagnet znovu zmagnetizovat, musí být jeho teplota snížena pod Curieův bod a umístěna do magnetického pole – buď umístěna vedle jiného magnetu, nebo zmagnetizována, čímž se stane jádrem elektromagnetu.
Proč se magnetická střelka otáčí?
Abyste pochopili tento problém, musíte si zapamatovat, co je magnetické pole. A magnetické pole je silové pole, které může ovlivnit elektrické náboje a tělesa, která mají magnetický moment.
Dva magnety jsou tedy schopny na sebe vzájemně působit, přičemž jejich podobné póly se odpuzují a jejich opačné póly se přitahují. Takže severní a jižní pól budou mít tendenci se spojovat, ale jižní a jižní a severní a severní budou naopak rušit spojení dvou magnetů.
Nyní zvažte střelku magnetického kompasu a naši planetu. Oba tyto objekty jsou magnety, a proto na sebe vzájemně působí podle výše uvedeného principu. To znamená, že severní konec šipky dosahuje k jižnímu pólu Země a jižní konec k severu.
Ale jak to může být? Koneckonců nám bylo řečeno, že severní konec šipky ukazuje na sever? V čem je háček?
Vysvětlení je velmi jednoduché: severní a jižní magnetické póly Země byly přejmenovány a pojmenovány podle geografických pólů, které se nacházely v jejich těsné blízkosti. Ukazuje se tedy, že v blízkosti geografického severního pólu se ve skutečnosti nachází jižní magnetický pól Země, kterému se pro pohodlí říkalo severní magnetický pól, a na jižní polokouli je vše přesně naopak.
Interakce mezi těmito dvěma magnety není příliš silná. Pokud šipku jednoduše položíte na zem, je nepravděpodobné, že by se pohnula. Proto, aby nenarušoval jeho rotaci v relativně slabém magnetickém poli Země, je „usazen“ na věži, která funguje jako osa, nebo je, jako u prvních evropských modelů kompasů, spuštěn do vody, čímž se odpor při otáčení sníží na minimum.
Aby nedošlo k záměně severního a jižního konce šípu, jsou obvykle vyrobeny jinak. Nejčastěji se konce šípu mohou lišit tvarem a barvou. Zpravidla je severní konec šipky zvýrazněn červeně, existují však výjimky. V samostatném článku je materiál o barvách a tvarech použitých ke zvýraznění severní části šipky a také o tom, jak sami určit severní konec šipky.
Proč jehla neukazuje na skutečný sever?
Jak již bylo zmíněno, střelka magnetického kompasu ukazuje směr k magnetickému severu a jihu Země. Umístění magnetických pólů se však neshoduje s umístěním skutečných pólů Země. Kromě toho se poloha magnetických pólů Země neustále mění a rychlost změny není v čase konstantní a liší se na severním a jižním magnetickém pólu, což souvisí s procesy probíhajícími v útrobách planety.
Tvrzení, že střelka magnetického kompasu vždy ukazuje na skutečný sever, je tedy chybné.
Často jsme slyšeli, že na Aljašce, největším státě Spojených států, střelka magnetického kompasu ukazuje nikoli na sever, ale na východ. Není to tak úplně pravda. Když se podíváme na mapu izogonů magnetické deklinace, vidíme, že největší odchylka šipky na východ nedosáhne ani 40°, a to není směr východní, ale severovýchodní. Ale pokud mluvíme o tom, kde střelka kompasu ukazuje na západ místo na sever, pak existuje takové území – to je Nunavut, který se nedávno stal součástí Kanady.
Mapa izogonu je zobrazena níže:
V případě potřeby je však stále možné určit směr ke skutečným pólům Země pomocí údajů z magnetického kompasu. K tomu potřebujete znát velikost magnetické deklinace, o které jsme hovořili v samostatném článku.
Proč ručička někdy neukazuje na magnetický sever?
Abychom byli přesní, střelka magnetického kompasu ani přesně neukazuje na magnetické póly Země. Její hodnoty jsou v tomto případě přibližné.
Na samotných magnetických pólech bude mít střelka magnetického kompasu tendenci zaujmout svislou polohu, protože čáry magnetického pole Země, rovnoběžné s nímž je střelka umístěna, jsou na těchto územích umístěny kolmo k rovině horizontu. Severní část šipky tedy bude směřovat dolů na severní pól a jižní část bude směřovat dolů na jižní pól.
Existují však situace, kdy se hodnoty magnetické jehly poměrně silně odchylují od „normy“, a pak bez dalších oprav ve výpočtech můžete získat velké chyby.
Takové odchylky mohou být způsobeny řadou důvodů. Podívejme se na některé z nich.
K tomu dochází například v oblastech magnetických anomálií, kde je směr magnetických siločar Země velmi odlišný od směru siločar magnetického pole v sousedních oblastech. Mapy s takovými oblastmi mají někdy poznámku, že zobrazená oblast je magnetická anomálie.
Někdy, pokud nefunguje správně, mohou být hodnoty magnetické střelky ovlivněny různými feromagnety umístěnými poblíž. Obvykle je jejich vliv vždy přítomen, ale vzhledem k jejich vzdálenosti od jehly je takový vliv ve srovnání s vlivem magnetického pole Země zanedbatelný. Pokud je zdroj cizího magnetického pole (feromagnet nebo vodič, kterým protéká elektrický proud) příliš blízko jehly, pak může být jeho vliv patrný a často převládající, což negativně ovlivní výsledky měření pomocí kompas.
Chybu v odečtech magnetického (a nejen magnetického) kompasu může nakonec ovlivnit jeho nefunkčnost. Není to tak vzácná situace, takže s ní musíte zacházet se vší odpovědností a před vyjetím na trasu zkontrolovat funkčnost kompasu.
Pomocné „šipkové“ prvky kompasu
Pro zajištění správné funkce hlavního prvku kompasu – magnetické střelky – obsahuje toto zařízení řadu pomocných prvků. Pojďme se na některé z nich podívat.
Baňka. Umožňuje chránit šíp před mechanickým poškozením, ztrátou a před vlivem větru a deště.
Kapalina v baňce. Slouží k rychlé stabilizaci šípu. Kompasy, jejichž baňka je naplněna speciální kapalinou, se nazývají kapalné kompasy. U „vzduchových“ modelů bylo k tomuto účelu použito mosazné těleso, které omezuje kmitání jehly v důsledku výskytu indukovaných proudů. Pokud však porovnáme obě možnosti stabilizace, pak v případě kapaliny případné kmity jehly odumírají mnohem rychleji.
Arretir. Jedná se o speciální zarážku pro zastavení šípu, nejčastěji v podobě malé aretační páčky. Umožňuje vám udržet šipku nehybnou a zabránit jejím chaotickým vibracím, když se člověk pohybuje po trase.
O dalších prvcích, které tvoří magnetický kompas, jsme si velmi podrobně povídali v samostatném článku.
Jak vyrobit šipku kompasu vlastníma rukama
V případě nouze, která nastane mimo civilizaci, může být nutné sestrojit primitivní kompas.
Jako šíp pro takový kompas je přípustné použít jakékoli malé feromagnetické produkty. Nejčastěji se jako šíp pro domácí kompas používá magnetizovaná šicí jehla, i když tuto roli mohou posloužit i jiné předměty, jako je zavírací špendlík nebo háček na ryby.
Více o tom, jak vyrobit kompas z odpadových materiálů, si můžete přečíst v tomto článku.
Mimochodem, ve staré Číně, kde byl vynalezen první magnetický kompas, se jako šíp používala speciální magnetizovaná lžíce, volně rotující na hladké desce.
Jak navigovat pomocí střelky kompasu
Pomocí fungující magnetické jehly můžete řešit různé problémy, ale pro orientaci jsou důležité především dva – určení světových stran a určení směru, kterým se musíte pohybovat.
Chcete-li určit hlavní směry, musíte pomocí šipky najít směr na sever a postavit se čelem k němu. Nyní bude jih pozadu, východ bude vpravo a západ vlevo.
Abyste mohli vybrat směr dalšího pohybu pomocí šipky kompasu, když znáte azimut, musíte určit severní směr z údajů šipky a poté změřit úhel z něj ve směru hodinových ručiček, který odpovídá požadovanému magnetickému azimutu.
Jak vidíme, v práci magnetické jehly, stejně jako jehly samotné, není nic tajemného nebo rozporuplného. Vše je plně vysvětleno fyzikálními zákony a znalostmi o světě kolem nás. Právě tyto znalosti, nashromážděné předchozími generacemi, umožnily lidem přežít a vedly k rozkvětu lidské civilizace, a právě tyto znalosti dnes přicházejí na pomoc těm, kteří se ocitli v nouzových podmínkách daleko od civilizace nebo se prostě ztratili. v lese při cestě na houby.
