Компас как работает: Как пользоваться компасом: устройства и принцип работы компаса

Как работает компас? — Hi-News.ru

Если когда-нибудь вы захотите поехать в Антарктиду, чтобы увидеть Южный полюс, то первым, что вы возьмете с собой в путешествие, станет компас. Ну и немного теплой одежды. Однако знаете ли вы, что компасы не только способны привести вас к магнитному полюсу, но и сбить вас с толку, заставив заблудиться рядом с практически достигнутой вами целью? Как же работают компасы и почему им нельзя доверять, находясь рядом с магнитным полюсом?

Компасы впервые были изобретены в Древнем Китае в качестве приборов для определения сторон света при дальних путешествиях

Что такое компас и как он работает?

Компас — древний навигационный прибор, который был придуман в Китае во втором тысячелетии до нашей эры. Первые компасы представляли из себя кусочки намагниченного металла, которые находились в сосуде с водой и были закреплены в нем при помощи специальной планки из дерева. Известно, что из Китая компасы постепенно перекочевали в арабский мир, где их применяли при путешествиях через пустыни, а спустя несколько веков устройство смогло впервые попасть в Европу.

Читайте также: Что будет, если магнитное поле исчезнет?

Из-за того, что магнитное поле Земли постоянно притягивает намагниченное окончание компаса к Северному полюсу, пользователи устройства всегда могут знать, в какой именно стороне лежит магнитный север. Вместе с тем, вы можете быть сильно удивлены, узнав, что компасы способны вести себя более чем странно, в том случае, если они находятся близко к Южному полюсу планеты.

Компасы ориентируются по направлениям линий магнитного поля Земли

Что же, как известно, планета Земля имеет как географические, так и магнитные полюса. Географические Северный и Южный полюса увенчивают противоположные концы центральной магнитной оси планеты, вдоль которой вращается Земля. Вместе с тем, положение Северного и Южного магнитных полюсов не является фиксированным, а расстояние от них до соответствующих географических полюсов может варьироваться на целых несколько тысяч километров.

Что такое магнитное поле Земли?

Магнитное поле планеты представляет из себя особое силовое поле, которое оказывает определенное воздействие на электрические заряды. Так, именно его наличие помогает Земле бороться с губительными для всего живого ионизированными частицами солнечного ветра, без которого жизнь в знакомом нам виде просто не могла бы существовать. Кроме того, подобная необходимость резко сужает число потенциально обитаемых экзопланет, которые будут доступны на детального изучения в будущем.

Известно, что магнитное поле Земли возникает в результате постоянного вращения планеты, которое приводит к кипению вязкой железистой жидкости в ее ядре, благодаря чему магнитные полюса планеты постепенно смещаются в ответ характер движения и скорость внутрипланетной жидкости.

Из-за того, что магнитное поле Земли не располагается по прямым линиям, ведущим от Северного полюса до Южного, по мере их движения к Южному полюсу, магнитные линии поля будут постепенно изгибаться для того, чтобы в конечном итоге попасть прямо под землю. Столь необычная особенность влечет за собой довольно неприятный эффект, вводящий в заблуждение любого отважного путешественника, решившего в одиночку отыскать заветный Южный полюс планеты: стрелка компаса попросту указывает неверное направление и уводит горе-путешественника от нужной цели.

Если вам понравилась данная статья, приглашаю вас присоединиться к нашему официальному каналу на Яндекс.Дзен, где вы сможете найти еще больше полезной информации из мира популярной науки и техники.

Из-за того, что компасы часто отличаются непредсказуемым поведением рядом с магнитными Северным и Южным полюсами, полярные исследователи все чаще используют технологию GPS, позволяющую отыскать правильное направление на север. Поэтому если однажды вы загоритесь желанием непременно посетить Антарктиду и Южный полюс, то советуем вам приобрести качественный GPS навигатор, а старый добрый компас оставить для путешествий к экватору, ведь только там все линии магнитного поля планеты являются полностью горизонтальными и параллельными поверхности планеты.

Как пользоваться компасом: принцип работы

 

 Если вы отправляетесь в путешествие самостоятельно, то в вашем арсенале просто обязан быть специальный прибор, указывающий верное направление выбранного пути. Компактный компас не занимает много места в багаже, но практичное средство навигации поможет вам точно ориентироваться в пространстве и определить текущее местоположение. В этой статье мы расскажем вам о самой популярной модели прибора, а также о том, как пользоваться компасом Адрианова.

 

 Довольно простое в эксплуатации устройство активно используется туристами и любителями путешествий уже много десятков лет. Несмотря на существование более современных экземпляров, портативный компас Адрианова готов похвастаться множеством преимуществ:

 

1. Компактность. Изделие дополняется удобным ремешком, за счет чего изделие возможно надевать на руку. Таким образом, можете в любое удобное вам время сверить правильность движения. Но даже в том случае, когда вы не планируете надевать устройство на руку, его удобно закинуть в рюкзак и не беспокоиться о том, что займет много места.
2. Надежность. Вы всегда получаете точные сведения о своем положении, и если внутрь колбы попадает влага или воздух он продолжит свою работу.
3. Универсальность. Этот компас, прибор для навигации, может похвастаться разметкой, сделанной при помощи светящейся в темноте краски, за счет чего вы не собьетесь с пути в темное время суток.

 

 Благодаря эргономичной конструкции, компас и работа с ним настолько удобны, что опытные путешественники отдают предпочтение только этому прибору и не рассматривают другие более прогрессивные варианты.

 

Конструктивные особенности компаса Адрианова

 

 Итак, компас Адрианова – это наручный прибор, который считается военным навигационным устройством вооруженных сил уже много лет. Зачастую этот практичный девайс применяют военные, туристы, моряки, альпинисты, спасатели и геологи. Неотъемлемый атрибут каждого человека, отправляющегося в поход, путешествие или на неизвестную местность для изучения ее особенностей.

 

 

 А теперь давайте ознакомимся с его конструкцией более детально, чтобы понять, как устроен компас Адрианова:

 

• Расположение внешнего и внутреннего кольцевого лимба (шкалы) на корпусе дает возможность применять девайс без лишних манипуляций. Также необходимо отметить, что внешняя шкала поделена на 12 равных секций, а разметка осуществляется в тысячных, при этом располагается она против часовой стрелки. Что касается внутреннего лимба, то он разбивается на 120 делений, а фиксируется ваше местоположение в градусах.
• Целик и мушка, расположенные в устройстве, свободно вращаются, тем самым упрощают определение месторасположения объекта.
• Прибор также снабжается арретиром. Специальный рычажок механического типа предназначен для того, чтобы фиксировать стрелку в неподвижном состоянии.

 

 Использовать компас максимально легко, ведь он состоит из прочного круглого корпуса, оснащенного прозрачным стеклом, внутри которого имеется вращающаяся магнитная стрелка, окрашенная в синий и красный цвет. Конец синего цвета указывает на север, а красного – на юг.

 

Компас «Классический»

Купить

 

 За все время существования практичного инструмента стрелки компаса еще ни разу не подводили пользователей. Применяя навигационный прибор, можно легко определять стороны света. На самом деле сфера использования этого полезного девайса гораздо обширнее. При помощи данного приспособления у вас получится проложить путь по карте. Но помимо этого, имея при себе карманный компас, вы определите азимут и направление движения на любой территории, в том числе и на пересеченной местности. Стоит также отметить простоту применения прибора, справиться с ним под силу даже новичкам.

 

 За последнее столетие устройство компаса не подвергалось кардинальным изменениям. Стороны легко определяются за счет реакции стрелок на магнитное поле Земли. При проведении простых вычислений и правильном использовании информации, у вас появляется возможность достаточно точно определить локализацию объекта в абсолютно любом пространстве.

 

 Таким образом, магнитный компас – это довольно простой в эксплуатации прибор, благодаря которому вы будете легко ориентироваться в любом месте, независимо от того, где вы находитесь – в горах или лесу.

 

Ориентация в пространстве по компасу Адрианова

 

 Взяв в руки устройство для навигации, начинающие пользователи думают, что для точной локализации на местности достаточно знать, где находится север. Однако такое мнение довольно ошибочное, ведь если вы не понимаете, как работает компас, то вряд ли сможете получить точную информацию о своем расположении в пространстве.

 

 

 Для начала предлагаем вам разобраться с некоторыми теоретическими основами. Для ориентации на местности специалисты используют четыре традиционных направления: Север, Юг, Запад и Восток. Для более точного определения навигации было введено такое понятие, как азимут. Эта величина угла измеряется в градусах, расположенных по часовой стрелке от Севера и до выбранного направления. Ориентирование компасом позволяет туристам переместиться из текущей точки в нужный пункт маршрута, но для этого понадобится точно знать азимут и промежуток до конечного места, а также определить, где находится Север. Если первые параметры можно узнать заранее или найти их по карте, то для последнего вам и понадобится навигационный прибор.

 

 Принцип работы компаса заключается в следующих действиях. Для начала вытяните арретир, чтобы освободить магнитную стрелку и подождите, пока она успокоится. После этого расположите девайс в горизонтальном положении, чтобы он находился параллельно земле и перпендикулярно телу. Не знаете, как понять компас? В этом случае все довольно просто. Выше уже говорилось, что на северную часть указывает синий конец стрелки, поэтому после того, как указатель остановился, вам потребуется вращать прибор до тех пор, когда синяя стрелка укажет, где север на компасе. Теперь у вас получилось определить основные стороны света, но на этом манипуляции с устройством не заканчиваются.

 

Компас с календарём «Калиостро»

Купить

 

 Далее вам понадобиться определить азимут и в этом вам поможет инструкция по компасу. По ней вы сможете узнать цену деления шкалы циферблата, но если таковая отсутствует, следуйте следующим правилам. Вся окружность приравнивается 360 градусам. Найдите рядом расположенные метки с показаниями и от большего отнимите меньшее число, а полученный результат разделите на количество отрезков между ними. Таким образом, вы сможете вычислить величину угла в градусах.

 

 Изучив компас и правила пользования им, у вас получится действовать далее. От Севера, который считается нулевой точкой, в направлении часовой стрелки откладывается нужный азимут. Для этого вам понадобится вращать кольцо с визирами. После этого сквозь прорези визиров вы увидите точное направление маршрута по заданному азимуту.

 

 Если у вас имеется под рукой компас и карта, то ваши действия должны быть следующими:

 

1. Разложите карту на горизонтальной поверхности. Для ориентирования по компасу лучше использовать чертеж с крупным масштабом, чтобы было легче сориентироваться.
2. Положите прибор для навигации поверх изображения. Медленно поворачивайте карту таким образом, чтобы ее направляющие линии совпали с направляющими стрелки устройства.
3. Определите свое местоположение по таким ориентирам, как гора, река, овраг или линии электропередач.
4. Визуально соедините краем девайса точку, где вы находитесь и место, куда необходимо попасть. Далее вращайте шкалу делений до тех пор, пока ориентирные линии и нулевая точка не совпадут с Севером на карте.

 

 

 Используя компас с картой, вы сможете добраться до конечного пункта назначения, не заблудившись даже в незнакомом вам месте.

 

Ориентирование по компасу без карты

 

 Если вы попали в непредвиденную ситуацию и не знаете, где находитесь, то даже в этом случае работа с компасом без карты поможет вам найти нужное направление. Опытные путешественники рекомендуют самостоятельно составлять простую карту движения на любом носителе или обычном листе бумаги. Даже в том случае, когда ваш путь окажется неверным, всегда можно вернуться к исходной точке и осуществить попытку еще раз.

 

Компас в кожаном футляре «Доллонд»

Купить

 

 Если вы не знаете, как пользоваться компасом в лесу, рекомендуем действовать по следующим правилам:

 

• Отметьте на бумаге направление, в котором вы зашли в лес. Далее определите стороны света. Если вам понадобится вернуться в исходную точку, передвигайтесь в противоположную сторону.
• В том случае, когда в процессе поиска верного пути вы отклоняетесь от прямой, необходимо высчитывать азимут и записывать приблизительное расстояние на самодельной карте, указав количество совершенных шагов.
• Чтобы ориентирование по компасу в лесу было максимально точным, следует фиксировать количество делений, на которые отклонялась стрелка на выбранном вами отрезке дороги.

 

 Применяя компактный компас для леса, вы всегда сможете найти дорогу домой даже без карты, при этом потратите относительно немного времени. Полезный девайс не займет много места в рюкзаке, но станет верным спутником и компаньоном, куда бы вы не отправились.

 

 Довольно часто случается, что любители грибов отправляются на поиск этого лакомства, а потом не находят обратной дороги домой. И если вы не желаете, чтобы подобные приключения произошли с вами, рекомендуем приобрести практичный компас для грибника. Его удобно надеть на руку или положить в карман, а при необходимости воспользоваться им. Зато вы будете уверены в том, что сможете попасть домой в ближайшее время, и не придется ждать, когда группа спасателей отправится на поиск сбившегося с пути почитателя грибочков.

 

 

 Компас для похода – это неотъемлемый атрибут путешественников, которые любят наслаждаться прекрасным видом заката с вершины горы. И если вы уверены в своих способностях ориентации на местности по природным признакам и явлениям, например, солнцу, звездам или мху, все равно не забывайте брать с собой в поход компас без карты. Поверьте, лучше взять его с собой, чем жалеть об упущенных возможностях.

 

Виды современных компасов

 

 Сегодня производители навигационных приборов предлагают колоссальное многообразие моделей, которые разнятся между собой не только визуальным решением, но и техническими характеристиками. Кто-то отдает предпочтение современным экземплярам электронного типа, а другие доверяют поиск своего месторасположения специальным телефонным приложениям. Однако прогрессивные модели вряд ли смогут заменить механический компас, ведь он считается самым надежным и долговечным устройством.

 

 Поскольку в нынешнее время абсолютно у каждого есть смартфон, то знать, как пользоваться компасом в телефоне просто необходимо. И пусть мы не живем по сценарию боевиков и прочих остросюжетных фильмов, но ситуации случаются разные. Даже в чужом городе возможно заблудиться. Функция навигатора доступна в предустановленных приложениях многих устройств, и работает при помощи технологии GPS встроенных датчиков. Понятные и удобные программы радуют гибкостью, доступностью и своим интерфейсом. Ознакомиться с принципом работы каждого из этих приложений можно благодаря специальной инструкции.

 

 А теперь поговорим о преимуществах, которым обладает электронный компас. Данная категория устройств работает на быстро передвигающихся объектах таких, как квадрокоптеры, катеры или самолеты. Что касается надежности, то в сравнении со своим механическим собратом, он более ударопрочен и виброустойчив. С пользовательской точки зрения данный прибор интересен своими компенсационными и сервисными функциями, встроенными в программное обеспечение. Это может быть автоматическая фиксация фактического месторасположения или компенсация влияния локальных внешних полей, а также возможность записи маршрута.

 

 

 Ручной компас не может похвастаться такой функциональностью, но, несмотря на это, он не утратил своей актуальности в современном мире. Многие туристы, грибники и альпинисты по-прежнему используют практичный прибор для ориентирования на местности.

 

 Также необходимо отметить, что вы можете презентовать компас как подарок, который будет принят с особым удовольствием и благодарностью. А колоссальный ассортимент этих изделий позволяет выбрать наиболее подходящий вариант. Лаконичная модель с эффектом искусственного состаривания или стильный экземпляр в кожаном футляре – выбор зависит от ваших личных предпочтений и характера виновника торжества.

 

 У нас вы найдете подарочный компас, который обязательно будет использоваться по назначению, и станет тематическим украшением практически любого интерьера. А его обладатель будет вспоминать о вас добрым словом, и радоваться этому полезному и практичному прибору. Кто знает, возможно, именно подаренный вами прибор, поможет выбраться заблудившемуся другу из густого леса.

 

 

Автор статьи:

Виктория Дударь

Что такое электронный компас и как он работает

В последнее время в печати появились материалы об электронном компасе, как правило, эти материалы предполагают использование в таких приборах магниторезистивных датчиков магнитного поля [2, 4, 5].

Ниже предлагается рассмотреть отдельные вопросы создания электронного компаса с применением магниточувствительных интегральных схем, именуемых в зарубежной печати “схемами Холла”.Такие схемы сегодня доступны для радиолюбителей, проживающих в странах СНГ [1,3].

В настоящее время для определения координат относительно сторон света используются различные навигационные приборы и оборудование. К таким приборам относятся: магнитный и радиокомпас, радиополукомпас, гирокомпас и гирополукомпас, приемники системы GPS и др.

Каждому из этих приборов присущи как определенные преимущества, так и очевидные недостатки. Следует отметить, что ни один из известных навигационных приборов не может обеспечить точного определения азимута во всех районах Земли при любой погоде, различных состояниях магнитосферы и радиопомехах.

Точное определение положения объектов на поверхности Земли и в пространстве представляет собой достаточно сложную техническую задачу, которая решается при помощи магнитометрических систем контроля пространственного положения (МСКПП) с учетом многих факторов.

В связи с этим в морском деле, в авиации, в военном деле применяют совместно компасы различных типов, и на их основе созданы единые (комплексные) курсовые системы.

Однако, в «бытовых целях” наибольшее распространение получили устройства, предназначенных для регистрации магнитного поля Земли (МПЗ) и ориентирования различной аппаратуры на плоскости и в пространстве относительно направления МПЗ.

Наиболее распространенными и доступными (по стоимости) для “обычного пользователя» являются устройства, использующие принцип магнитного компаса.

Немного теории. Для понимания принципов ориентирования по магнитному полю Земли ниже приведем некоторые основные понятия и принципы.

Магнитное поле Земли

Магнитное поле Земли (часто называемое еще и геомагнитным — ГМП) в каждой точке пространства характеризуется вектором напряженности Т, направление которого определяется тремя составляющими X, Y, Z (северной, восточной и вертикальной составляющей) в прямоугольной системе координат (рис. 1), или тремя элементами Земли: горизонтальной составляющей напряженности Н, магнитным склонением D (угол между Н и плоскостью географического меридиана) и магнитным наклонением I (угол между Т и плоскостью горизонта).

Для изучения пространственного распределения основного геомагнитного поля, измеренные в разных местах значения Н, D, I наносят на специальные карты (которые носят наименование магнитных карт Земли) и соединяют линиями точки равных значений элементов. Такие линии называют соответственно изодинамами, изогонами, изоклинами.

Линия (изоклина) I = 0, т.е. магнитный экватор, не совпадает с географическим экватором. С увеличением широты значение I возрастает до 90° в магнитных полюсах. Полная напряженность Т от экватора к полюсу растет от 33,4 до 55,7 А/м (от 0,42 до 0,7 э или от 42 до 70 мкТл).

Ось центрального диполя не совпадает с осью вращения Земли. Северный магнитный полюс расположен в Гренландии близ города Туле (78° северной широты, 69° западной долготы), а южный магнитный полюс расположен в Антарктиде (78° северной широты, 249° западной долготы).

Таким образом, магнитная ось наклонена на 12° к оси вращения Земли. Следует отметить, что понятие “северный магнитный полюс» и «северный магнетизм», как и “южный магнитный полюс” и “южный магнетизм» не совпадают.

Северный магнитный полюс Земли включает понятие южного магнетизма, а южный магнитный полюс — северного. Материковое магнитное поле Земли имеет среднюю напряженность Н около 0,45 э.

Рис. 1. Составляющие магнитного поля Земли.

Однако на земном шаре существуют области магнитных аномалий, где напряженность магнитного поля может превышать среднюю в 2-3 раза. Обычно сильные магнитные аномалии связываются с залежами магнетитовых (FeO, Fe203) и гитаномагнетитовых (примеси ТiO2) руд, с залежами других пород, обогащенных магнетитом, с некоторыми пирроктиловыми (FeS) месторождениями.

Приметами таких аномалий являются Кривой Рог, Кольские аномалии, аномалии на Урале и т.п. Наиболее сильной аномалией на земном шаре является аномалия в районе г. Курска и г. Белгорода, получившая наименование Курской магнитной аномалии (КМА).

Напряженность поля КМА (вертикальная составляющая) достигает здесь 1,Б…1,91 э (150…190 мкТл), Эта аномалия объясняется наличием большого рудного тела под поверхностью Земли. Наиболее известным применением явления земного магнетизма является компас, изобретенный в Китае более 2000 лет тому назад, который начал использоваться примерно в XII веке.

Принцип действия компаса основан на взаимодействии магнитного поля постоянных магнитов компаса с горизонтальной составляющей магнитного поля Земли.

Простейший компас представляет собой круглую коробку из немагнитного материала, в центре которой располагается магнитная стрелка, установленная на остром основании (например, на игле).

Свободно вращающаяся магнитная стрелка поворачивается вокруг оси, располагаясь вдоль силовых линий магнитного поля. Таким образом, стрелка всегда указывает одним из концов в направлении Северного магнитного полюса.

Для определения азимута компас должен находиться в строго горизонтальном положении. Точность определения направления (или азимута) простым компасом составляет З…5п.

Точность современных судовых магнитных компасов в средних широтах и при отсутствии качки достигает 0,3…0,5°. К недостаткам магнитного компаса относится необходимость внесения поправки в его показания на несовпадение магнитного и географического меридианов (поправка на магнитное склонение) и поправки на девиацию (вращение Земли).

Вблизи магнитных полюсов Земли и крупных магнитных аномалий точность показаний магнитного компаса резко снижается, в этих районах приходится пользоваться навигационными приборами других типов [1].

В связи с бурным развитием микромагнитоэлектроники в последнее время широкое распространение получили т.н. электронные компасы. Электронные компасы имеют массу преимуществ перед традиционными (стрелочными).

Они вибро- и удароустойчивы, к тому же конструкции современных компасов предусматривают: возможность введения местоположения пользователя, установку магнитного склонения, автоматическую компенсацию при воздействии внешних полей, установку маршрута и его запись, прямой интерфейс с электронной системой навигации и т.д.

Рис. 2. Разложение вектора магнитного поля Земли на составляющие.

Точность определения азимута электронным компасом может достигать 0,1°. В таких приборах роль “магнитной стрелки” выполняет преобразователь магнитного поля.

Принципы определения направления вектора МПЗ

На практике определение направления вектора магнитного поля Земли (Н) сводится к измерению напряженности двух его составляющих Нx и Нy (рис. 2) с дальнейшим вычислением угла. Угол ф, в общем случае, определяется по формуле:

Следует отметить, что значения напряженности магнитного поля, определенные преобразователем (датчиком) МП, могут колебаться как по амплитуде (дельта Н), так и по постоянной составляющей (Hy0 и Hx0). С учетом этого уравнение (1) принимает следующий вид (2) (см. врезку).

Так как абсолютные значения синуса и косинуса угла равны при 45 градусах, то вычисления производят только в этой области. Если предположить, что погрешность измерения H составляет 1 %, то при угле 45 градусов получают максимальное отклонение 1,1 градуса.

Для достижения необходимой точности при определении направления менее 1% в работе (2) были сформулированы следующие основные требования к Измерительной системе, предназначенной для определения вектора МПЗ (формула):

• Должны использоваться, как минимум, два датчика МПЗ. При этом их магниточувствительные элементы располагаются перпендикулярно друг к другу Один датчик МП регистрирует другой
• Диапазон измерений должен составлять от 20 до ЮОА/м {от 0,25 до 1,25 гс или от 25 до 125 мкТп).
• Отклонение амплитуды смещения не должно превышать 1% от максимального значения.

Структурная схема электронного компаса

В последние годы на отечественном рынке появилось достаточно много моделей электронных компасов, выпускаемых зарубежными производителями. Эти модели имеют различные характеристики, различный набор функций и различное конструктивное оформление. Стоимость таких устройств составляет от 20 до 1000 USD.

Рис. 3. Возможный вариант структурной схемы электронного компаса.

В зависимости от назначения структурные и электрические схемы электронных компасов могут быть весьма разнообразными. Однако все они содержат некоторые общие узлы уі блоки.

Возможный вариант структурной схемы электронного компаса приведен на рис, 3. Структурная схема электронного компаса содержит следующие основные узлы и блоки:

• Два канала для измерения напряженности МПЗ по осям X и Y
• Канал определения угла наклона устройства.
• Микропроцессор
• Блок ввода местоположения пользователя.
• Блок памяти.
• Интерфейс,
• Графический и (или) цифровой индикаторы.
• Стабилизированный источник питания.

Назначение основных узов и блоков

Каналы определения азимута. Представляют собой измерители напряженности магнитного поля Земли по осям X и Y. Выходной сигнал каждого канала выдается через АЦП в цифровой форме и поступает в микропроцессор. Конструктивно каналы могут быть реализованы в виде ИМС.

Канал определения угла наклона, Представляет собой устройство, определяющее угол наклона устройства относительно Земли. Задача данного канала заключается в вы работке специальной поправки в данные канала определения азимута, при углах наклона до ±45° относительно Земли.

Выходной сигнал данного канала выдается через АЦП в цифровой форме и поступает в микропроцессор. Конструктивно канал может быть реализован в виде ИМС.

Микропроцессор служит для обработки сигналов, поступающих с каналов определения азимута и угла наклона, выработки соответствующих поправок и передаче выходных данных, через интерфейс, на графический и цифровой индикаторы направления. Обычно реализуется в виде БИС. Блок ввода местоположения пользователя.

Предназначен для ручного («клавиатурного”) ввода информации о местоположении (например, страны или города) пользователя. Сигнал с этого блока поступает в микропроцессор, где сравнивается с фиксированной информацией о местоположении стран и городов, хранящейся в блоке памяти.

Блок памяти. Энергонезависимое электронное устройство, предназначенное для хранения сведений о географических координатах стран и городов. Может хранить данные о 500 и более объектах. Интерфейс или блок сопряжения.

Представляет собой электронное устройство, преобразующее выходной сигнал микропроцессора в форму, необходимую для работы графического и цифрового индикаторов.

Основную проблему при разработке электронных компасов составляет оптимальный выбор типа датчика или преобразователя магнитного поля (ПМП).

В качестве датчиков МП в таких устройствах могут использоваться различные типы преобразователей магнитного поля: магниторезисторы, высокочувствительные элементы Холла, магнитодиоды и магнитотранзисторы, магниточувствительные интегральные схемы, миниатюрные индуктивные и феррозондовые датчики и т.п.

Выбор типа ПМП осуществляется с учетом требуемых параметров и характеристик разрабатываемой аппаратуры, условий ее эксплуатации и целого ряда экономических факторов.

Основное требование, предъявляемое к ПМП, предназначенных для этих целей, — это высокая и явно выраженная координатная магнитная чувствительность.

В настоящее время наиболее широкое применение в составе электронных компасов получили тонкопленочные магниторезисторы и миниатюрные индуктивные датчики МП.

Принцип действия таких устройств рассматривается в работах [1,2,4,5]. Следует отметить, что разработка современного электронного компаса в “домашних условиях” представляет собой достаточно сложную задачу даже для квалифицированного радиолюбителя.

Однако, для понимания принципов работы и оценки возможностей подобных приборов, ниже рассматриваются два простейших варианта “электронного компаса», реализованных с применением магниточувствительной ИС, построенной с использованием элемента Холла.

М. Бараночников. г. Москва. E-mail: baranochnikov[a]mail.ru РМ-07-17.

Литература:

1. Бараночников М.Л. Микромагнитоэлектроника. Том 1. — ДМК Пресс, Москва, 2001 г., 544 с.
2. Wellhausen Н. Elecktronischer Kompab // Elektronic, 8/14, 4, 1987. — рр. 85 — 89.
3. Бараночников М. Л. Микромагнитоэлектроника. Том 1. Том 2. — Лазерный диск. ДМК Пресс, Москва, 2002 г.
4. Электронный компас, — Радиохобби, №2, 2002 г, с. 18.
5. Бузыканов С. Применение магниторезистивных датчиков в системах навигации. — Chip news, №5, 2004 г., с. 60 — 62.

Что такое магнитный компас? | Судовой компас.

Судовой магнитный компас и другие виды судовых компасов

Магнитный компас — незаменимая составляющая навигационного оборудования

Магнитный компас – это навигационный прибор, реализующий физический принцип способности магнитной стрелки ориентироваться вдоль магнитных линий Земли, при помощи которого определяется судовой курс, а также направления на объекты, непосредственно наблюдаемые судоводителем. Идеальный магнитный компас указывает направление на север вдоль магнитного меридиана Земли, проходящего через магнитные полюса. Точность магнитных компасов уменьшается по мере приближения к магнитным полюсам.

При определении направления движения судна учитывается, что магнитный и географический полюс не совпадают, и угол между соответствующими магнитным и истинным меридианами, называемый магнитным склонением, отличен от нуля. Кроме этого, колебания магнитосферы Земли и собственное магнитное поле судов, в конструкции которых присутствуют магнетики, вносят в показания магнитного компаса помехи, именуемые девиацией магнитного компаса. Направление, указываемое магнитным компасом, соответствует компасному меридиану, поэтому девиация магнитного компаса определяется как угол между магнитным меридианом и компасным. Для определения истинного курса учитывается магнитное склонение и девиация магнитного компаса.

Состав судового магнитного компаса:

• Котелок с картушкой
• Нактоуз
• Пеленгатор
• Девиационный прибор

Котелок магнитного компаса представляет собой цилиндрическую ёмкость из двух частей, расположенных друг под другом. Верхняя содержит свободно перемещаемую в растворе этилового спирта картушку — немагнитный диск с нанесенной шкалой и магнитными стрелками, а нижняя — компенсирует изменение объема компасной жидкости, зависящие от внешних причин, например, температуры окружающей среды. Карданный подвес компенсирует судовую качку.

Нактоуз магнитного компаса – по сути, корпус с защитным колпаком, амортизирующим подвесом и  подсветкой, внутри него также расположен девиационный прибор, назначение которого – «уничтожение» девиации магнитного компаса. Однако даже с учетом «уничтожения» в расчетах направления учитывается остаточная девиация, изменяющаяся по мере движения судна.

Пеленгатор магнитного компаса определяет угловые направления на видимые объекты. Упрощенно пеленгатор состоит из закрепленных на основании мишеней (глазная и предметная) и чашки дефлектора. Пеленгатор вращается относительно азимутального круга. Предметная мишень имеет откидное зеркало для получения пеленга небесных объектов.

Виды судовых компасов:

Магнитный компас – не единственный вариант конструкции судового компаса. Также производителями судового оборудования предлагаются гироскопические компасы (на основе гироскопа), указывающие направление истинного полюса, а не магнитного, и гарантирующие точность показаний в высоких широтах, однако чувствительные к ускорениям судна; электронные компасы, работающие через интерфейсы передачи данных, передавая информацию на совместимое судовое оборудование; спутниковые компасы – устройства, работа которых основана на информации спутникового позиционирования – распространенный вид судовых компасов, предлагаемый большим числом производителей навигационного оборудования и обеспечивающий точность измерений. Выбор конструктивного типа судового компаса зависит от типа судна и оснащения, экономической целесообразности и благосостояния судовладельца.

Чтобы выбрать и купить судовой компас, надо либо понимать отрасль, либо обратиться в компанию Маринэк, инженеры которой реализовали десятки проектов оснащения судов любых типов всеми видами судового оборудования, включая магнитные компасы, характерные для маломерного флота.

На страницах каталога Интернет-магазина Маринэк представлены магнитные компасы производителей мирового уровня, а также не уступающие по качеству российские приборы. Компания принимает заказы на оснащение судов магнитными компасами мировых брендов, таких как:

Российские устройства аналогичного функционала представлены моделями: Азимут-90М, КМ145, КМ69-М, УКПМ-М и другими. Перечисленные модели одобрены сертификатом как Морского, так и Речного Регистров, что говорит о  соответствии сегодняшним требованиям рынка.

Обращаясь в компанию Маринэк, заказчик получит информацию как по техническим, так и юридическим аспектам использования требуемого судового оборудования, целесообразности выбора того или иного устройства, совместимости и т.д. Магнитные компасы, купленные в Маринэк, проверены практикой и временем.

Рынок судовых компасов широк, поэтому при выборе конкретной модели будет полезным послушать мнение инженеров. Оснащая собственное судно оборудованием, помните, что комфорт на борту складывается из безотказной работы всех судовых систем, включая магнитный компас и прочие «мелочи», без которых невозможно представить современное судно.

Компас (использование компаса) iPhone руководство (Айфон)

     

Ориентирование по компасу

Встроенный компас показывает направление, а также географические координаты текущего местоположения. Можно выбрать магнитный север или режим, в котором программа «Компас» настраивает отклонение и показывает географический север.

Важно: На точность показаний цифрового компаса могут негативно влиять магнитные поля и другие условия окружающей среды, в том числе воздействие магнитов, находящихся в наушниках iPhone. [Цифровой компас следует применять только для основной навигационной ориентировки, не следует полагаться на его показания для определения точного местоположения, близости, расстояния или направления.

При первом использовании компаса необходимо выполнить его калибровку, в дальнейшем также может потребоваться периодически выполнять калибровку. iPhone сообщит Вам об этом.

Примечание: Если при запуске программы «Компас» Службы геолокации отключены, на экране появится запрос об их включении. «Компас» можно использовать без включения Служб геолокации. См. «Службы геолокации» 25.

Калибровка iPhone. Возьмите iPhone в руки и опишите им в воздухе восьмерку. Также может потребоваться отойти от источника помех.

Определение направления. Держите iPhone на уровне земли. Стрелка компаса поворачивается и указывает на север. Ваше текущее направление появляется в верхней части экрана. Координаты текущего местоположения отображаются в нижней части экрана.

Переключение между географическим севером и магнитным севером.

Нажмитеи выберите нужную настройку.

«Компас» и «Карты»

с помощью «Компаса» можно определить текущее местоположение в программе «Карты». В программе «Карты» используется встроенный цифровой компас, с которым Вы всегда можете определить направление.

Просмотр текущего местонахождения в программе «Карты». Нажмите в нижней части экрана. Открывается программа «Карты», и синим маркером указывается Ваше текущее местоположение.

См. «Поиск и просмотр местонахождений» 62.

Определение направления. В программе «Карты» дважды нажмитеЗначок изменит свой вид наУгол показывает точность показаний компаса — чем меньше угол, тем выше точность.

Suunto Traverse Alpha — Функции

Компас

Устройство Suunto Traverse Alpha снабжено цифровым компасом, который позволяет ориентироваться относительно магнитного севера. Благодаря компенсации наклона этот компас выдает точные показания, даже не находясь в горизонтальном положении.

Чтобы показать или скрыть дисплей компаса, перейдите в начальное меню ДИСПЛЕИ » Компас.

На заданном по умолчанию дисплее компаса отображается следующая информация:

• средняя строка: направление по компасу в градусах
• нижняя строка: нажмите VIEW для просмотра текущего времени, направление движения в главных румбах или пустой строки (без значений)

Чтобы изменить сведения, отображаемые на дисплее компаса, воспользуйтесь меню параметров Общиe » Форматы » Ед. изм. компаса. Выберите, какое основное значение должно отображаться в центре дисплея компаса: градусы, милы или главные румбы.

Через минуту компас автоматически переходит в режим энергосбережения. Снова включите его, нажав START.

Калибровка компаса

При первом использовании компаса необходимо провести его калибровку. Поворачивайте и наклоняйте часы в различных направлениях, пока не раздастся звуковой сигнал завершения калибровки.

В случае успешного завершения калибровки отображается текстовое сообщение Калибровка выполнена успешно. Если калибровка не выполнена, отображается сообщение Калибровка не удалась. Чтобы повторить попытку калибровки, нажмите кнопку START.

Если после калибровки компаса возникла необходимость выполнить ее повторно, калибровку можно запустить вручную.

Чтобы запустить калибровку компаса вручную:

1. Нажмите и удерживайте кнопку NEXT, чтобы открыть меню параметров.
2. Прокрутите вниз до НАВИГАЦИЯ нажатием кнопки START и нажмите NEXT.
3. Прокрутите вниз до Параметры нажатием кнопки LIGHT и нажмите NEXT.
4. Прокрутите вниз до Компас нажатием кнопки LIGHT и нажмите NEXT.
5. Кнопкой NEXT выберите пункт Калибровка.

Установка склонения

Для обеспечения правильности показаний компаса следует задать точное значение магнитного склонения.

Бумажные карты ориентированы на истинный север. Стрелки компасов указывают на северный магнитный полюс — область над поверхностью Земли, в которой сходятся линии магнитного поля планеты. Так как географический север и северный магнитный полюс расположены в разных местах, необходимо задать склонение компаса. Угол между северным магнитным полюсом и географическим севером и составляет значение склонения.

Значение склонения приводится на большинстве карт. Местоположение северного магнитного полюса с каждым годом изменяется, поэтому самую точную и актуальную информацию о величине склонения можно найти в Интернете (например, на сайте www.magnetic-declination.com).

Однако карты для спортивного ориентирования составляются относительно магнитного севера. Это означает, что при использовании карт для спортивного ориентирования необходимо отключить функцию корректировки склонения, установив для склонения значение 0 градусов.

Чтобы установить значение склонения, выполните следующие действия.

1. Нажмите и удерживайте кнопку NEXT, чтобы войти в меню параметров.
2. Прокрутите вниз до НАВИГАЦИЯ нажатием кнопки START и нажмите NEXT.
3. Прокрутите вниз до Параметры нажатием кнопки LIGHT и нажмите NEXT.
4. Прокрутите вниз до Компас нажатием кнопки LIGHT и нажмите NEXT.
5. Прокрутите вниз до Склонение нажатием кнопки LIGHT и нажмите NEXT.
6. Отключите склонение, выбрав —, либо выберите З (запад) или В (восток). Задайте значение склонения кнопкой START или LIGHT.

7. Чтобы сохранить настройки, нажмите NEXT.

СОВЕТ:

Также можно перейти в меню навигации и настроек компаса, нажав кнопку START во время навигации.

Настройка блокировки азимута

Функция блокировки склонения позволяет отметить направление на целевой объект относительно северного магнитного полюса.

Чтобы заблокировать азимут:

1. Переведите компас в активный режим, затем удерживайте его перед собой и поворачивайтесь по направлению к целевому объекту.
2. Нажмите BACK LAP, чтобы зафиксировать текущее значение азимута, отображаемое на дисплее в градусах.
3. Пустой треугольник обозначает угол между заблокированным азимутом и индикатором магнитного северного полюса (закрашенный треугольник).
4. Нажмите BACK LAP. чтобы обнулить значение заблокированного азимута.

ПРИМЕЧАНИЕ:

При использовании компаса во время записи, кнопка BACK LAP только блокирует и обнуляет значение азимута. Чтобы создать этап с помощью BACK LAP следует выйти из режима компаса.

Использование Компаса на Apple Watch (только на Apple Watch SE и Apple Watch Series 5 и новее)

Приложение «Компас»  показывает, куда направлены Ваши Apple Watch SE, Apple Watch Series 5 или Apple Watch Series 6, Вашу текущую геопозицию и высоту над уровнем моря.

Примечание. При удалении приложения «Компас» с iPhone оно также удаляется с Apple Watch.

Просмотр курса, высоты, уклона и координат

Ваш курс показан в левом верхнем углу. Прокрутите колесико Digital Crown, чтобы увидеть уклон, высоту и координаты.

1. Откройте приложение «Компас»  на Apple Watch.

2. Для точного определения курса держите Apple Watch параллельно земле, чтобы выровнять перекрестие в центре компаса.

3. Чтобы добавить курс, поворотом колесика Digital Crown прокрутите вверх, коснитесь «Добавить магнитный курс», поверните Apple Watch по направлению курса и коснитесь «Готово».

   Чтобы изменить курс, поворотом колесика Digital Crown прокрутите вверх, коснитесь «Изменить магнитный курс», поверните Apple Watch по направлению нового курса и коснитесь «Готово».

4. Чтобы очистить курс, поворотом колесика Digital Crown прокрутите вверх и коснитесь «Очистить магнитный курс».

Добавление расширения «Высота» на циферблат (только на Apple Watch SE и Apple Watch Series 6)

На Apple Watch SE и Apple Watch Series 6 альтиметр всегда включен и позволяет отслеживать текущую высоту без задержек. Добавьте расширение «Высота» на циферблат, чтобы быстро проверять текущую высоту над уровнем моря.

1. Когда отображается циферблат, коснитесь дисплея и удерживайте палец, затем выберите «Изменить».

2. Смахните влево до конца.

   Если на циферблат можно добавить расширения, они будут перечислены на последнем экране.

3. Коснитесь расширения, чтобы выбрать его, поворачивайте колесико Digital Crown, пока не увидите слово «Компас», затем выберите вариант «Высота».

4. Нажмите колесико Digital Crown, чтобы сохранить изменения, затем коснитесь циферблата, чтобы перейти к нему.

Примечание. Приложение «Компас» не отображает высоту и координаты, если отключены службы геолокации. Чтобы включить или выключить службы геолокации, откройте приложение «Настройки»  на Apple Watch, коснитесь «Конфиденциальность», затем коснитесь «Геолокация».

Чтобы компас указывал направление на истинный север, а не на магнитный северный полюс, откройте приложение «Настройки» на Apple Watch, коснитесь «Компас», затем включите параметр «Истинный север».

Примечание. На точность показаний компаса могут влиять магнитные материалы, используемые в некоторых ремешках для часов. См. статью службы поддержки Apple Использование компаса на Apple Watch .

Блог

— Dalvey

Северное сияние — Северное сияние — является результатом магнитного поля, окружающего планету. Когда солнечный ветер сталкивается с магнитным полем Земли, энергия проходит по многим линиям этого поля. и зажигает их, чтобы было видно наше магнитное одеяло.

Магнитное поле Земли

Компас — один из самых старых навигационных инструментов, которые у нас есть.С тех пор, как человечество стало больше разбираться в навигации, компасы сыграли решающую роль в достижении таких великих достижений, как первая трансокеанская плавания и кругосветное плавание. Все это было бы невозможно без помощи компаса при выполнении навигационных расчетов на больших расстояниях.

Ранние исследователи должны были использовать местные ориентиры и звезды для навигации. Из-за этого было очень трудно путешествовать в далекие или неизвестные места.Компасы были одним из ключевых достижений, сделавших возможными такие путешествия. Итак, как именно работает компас?

Компас работает, обнаруживая естественные магнитные поля Земли и реагируя на них. У Земли есть железное ядро, которое частично является жидким, а частично — твердым кристаллом из-за гравитационного давления. Считается, что движение в жидком внешнем ядре создается магнитное поле Земли.Как и все подобные поля, магнитное поле Земли имеет два полюса — северный и южный. Эти магнитные полюса немного отклонены от оси вращения Земли, что составляет используется в качестве основы географических полюсов — однако магнитный и географический полюса достаточно близки, чтобы позволить компасу служить ценным инструментом навигации, особенно когда вносятся поправки на полярные различия — например, корректировки называются склонением.

Истинный Север против Магнитного Севера

В сентябре 2019 года впервые за 360 лет компасы в Гринвиче указали истинный север.Однако в большинстве случаев компасы на самом деле не указывают точно на Северный полюс.

Истинный север — это направление, которое указывает прямо на географический Северный полюс. Это фиксированная точка на земном шаре. Магнитный север совсем другой: это направление, на которое указывает стрелка компаса. поскольку он выравнивается с магнитным полем Земли.

Магнитный Северный полюс смещается и изменяется со временем в ответ на изменения в магнитном ядре Земли: это не фиксированная точка.

Эта разница между истинным севером и направлением на север по компасу образует угол, называемый склонением. Наклонение меняется от места к месту, потому что магнитное поле Земли неоднородно — оно падает и волнистый.

Статьи по теме:

Как работает компас

[/ caption]

Компасы — одни из старейших навигационных инструментов в истории.С тех пор, как человечество стало больше разбираться в навигации, они сыграли решающую роль в основных морских подвигах, таких как первые трансокеанские путешествия и кругосветное плавание. Все это было бы невозможно без помощи компаса при выполнении навигационных расчетов на больших расстояниях. Ранние исследователи должны были использовать местные ориентиры и звезды для навигации. Из-за этого было очень трудно путешествовать в далекие или неизвестные места. Компасы были одним из ключевых достижений, сделавших такие путешествия реальностью.Так как же работает компас?

Компас работает, обнаруживая естественные магнитные поля Земли. У Земли есть железное ядро, которое частично является жидким, а частично — твердым кристаллом из-за гравитационного давления. Считается, что движение в жидком внешнем ядре создает магнитное поле Земли. Как и все магнитные поля, магнитное поле Земли имеет два основных полюса: северный и южный. Эти магнитные полюса немного отклонены от оси вращения Земли, которая используется в качестве основы географических полюсов, но они достаточно близки, чтобы общие направления с поправкой на полярную разницу, называемую склонением, можно было использовать для навигации.

По сути, компас — это легкий магнит, обычно намагниченная стрелка, на свободно вращающемся стержне. Это позволяет игле лучше реагировать на близлежащие магнитные поля. Поскольку противоположности притягивают южный полюс, игла притягивается к естественному магнитному полюсу Земли. Так мореплаватели могут различать север. Самыми ранними компасами были водные компасы, изобретенные китайцами во времена династии Сун. Это был намагниченный кусок металла, плавающий в чаше с водой.Вода обеспечивает первую ось вращения без трения, необходимую для создания рабочего компаса.

Компас позже стал широко использоваться на западе в 14 веке нашей эры. Это привело к тому, что сейчас известно как Эпоха Исследований, когда крупные европейские державы начали дальнейшее исследование мира, включая Северную и Южную Америку. Хотя компас был лишь одним из устройств, которые привели к этому золотому веку исследований, он сыграл важную роль в его осуществлении. Даже сейчас современная навигация до некоторой степени все еще полагается на компасы и более точные карты, которые они помогли разработать.

Мы написали много статей о компасе для Universe Today. Вот статья об изобретениях Галилея, а вот статья о стержневых магнитах.

Если вам нужна информация о магнитном поле Земли, ознакомьтесь с руководством НАСА по исследованию солнечной системы на Земле. А вот ссылка на Обсерваторию Земли НАСА.

Мы также записали серию Astronomy Cast, посвященную магнетизму. Послушайте, Серия 42: Магнетизм повсюду.

Источники:
USGS
Как работает Stuff

Нравится:

Нравится Загрузка…

Как работает компас?

Если вы заблудились в лесу, ваш лучший шанс найти дорогу — это крошечный магнит.

Магнит — это то, что заставляет компас указывать на север: небольшой магнитный стержень в компасе подвешен так, что он может свободно вращаться внутри корпуса и реагировать на магнетизм нашей планеты.

Стрелка компаса выравнивается и указывает на верхнюю границу магнитного поля Земли, давая исследователям и заблудшим душам постоянное чувство направления.

Связано: Как компасы определяют направление на север на Южном полюсе?

Как это работает

Компас указывает на север, потому что все магниты имеют два полюса, северный полюс и южный полюс, а северный полюс одного магнита притягивается к южному полюсу другого магнита. (Возможно, вы видели это на примере пары простых стержневых магнитов или магнитов на холодильник, сдвинутых встык.)

Земля — ​​это магнит, который может таким образом взаимодействовать с другими магнитами, поэтому северный конец магнита компаса нарисован. для выравнивания с магнитным полем Земли.Поскольку магнитный Северный полюс Земли притягивает «северные» концы других магнитов, технически это «Южный полюс» магнитного поля нашей планеты.

Верный север

Хотя компас — отличный инструмент для навигации, он не всегда указывает точно на север. Это потому, что магнитный Северный полюс Земли не то же самое, что «истинный север» или географический Северный полюс Земли. Магнитный Северный полюс находится примерно в 1000 миль к югу от истинного севера, в Канаде.

И что еще больше усложняет работу навигатора с компасом, северный магнитный полюс даже не является стационарной точкой.Когда магнитное поле Земли изменяется, магнитный Северный полюс перемещается. По данным ученых из Университета штата Орегон, за последнее столетие он переместился более чем на 620 миль (1000 километров) в сторону Сибири.

Эта разница между истинным севером и курсом на север по компасу представляет собой угол, называемый склонением. Наклонение меняется от места к месту, потому что магнитное поле Земли неоднородно, оно наклоняется и колеблется.

Эти местные возмущения в поле могут привести к тому, что стрелка компаса будет указывать как от географического Северного полюса, так и от магнитного Северного полюса.По данным Геологической службы США, на очень высоких широтах стрелка компаса может указывать даже на юг.

Используя карты склонения или местную калибровку, пользователи компаса могут компенсировать эти различия и указать правильное направление.

Первоначально опубликовано на Live Science.

Как работает компас?

Представьте, что вы исследователь далекого прошлого. Возможно, вы соотечественник Дэниела Буна или участник экспедиции Льюиса и Кларка.Вы собираетесь покинуть свой речной лагерь и отправиться в густой лес в поисках того, что лежит на западе.

Пробравшись под густой кроной деревьев, вы быстро потеряете из виду реку. Вы также теряете из виду близлежащие достопримечательности, например горы, через которые вы только что прошли. Вскоре вы будете окружены деревьями, и вас будет легко развернуть.

Вы отвечаете за то, чтобы вести всех в правильном направлении, но как вы можете быть уверены, какое направление правильное? Если бы это было в наши дни, вы могли бы вытащить свое портативное устройство с глобальной системой позиционирования (GPS) и позволить спутникам, вращающимся вокруг Земли, определить ваше точное местоположение.

К сожалению, GPS — относительно новое изобретение. Исследователям границ пришлось полагаться на другую технологию, которая, как ни странно, до сих пор используется в качестве ценного инструмента современными исследователями. О чем мы говорим? Конечно же, компас!

Если вы когда-либо видели компас, вы знаете, что обычно это простой круглый предмет, содержащий небольшой легкий магнит (обычно называемый иглой из-за его формы), который сбалансирован на точке поворота, что позволяет ему свободно перемещаться. .Один конец стрелки часто обозначается буквой «N», обозначающей север, поскольку этот конец стрелки всегда указывает на северный полюс.

Как здорово, что существует такой простой магнитный объект, который может сказать вам, в каком направлении находится север. где бы вы ни находились на Земле? Компасы работают так легко, потому что их конструкция позволяет магниту свободно реагировать на магнитное поле Земли.

Сама Земля подобна гигантскому магниту, который создает собственное магнитное поле. Северный конец компаса нарисован так, чтобы выровняться с Северным магнитным полюсом Земли.Как всегда знали исследователи, вы можете ориентироваться и целенаправленно путешествовать в определенном направлении, если знаете, где находится север!

Если вам нужно использовать компас для навигации на тысячи миль, важно знать, что есть разница между Северным магнитным полюсом Земли (куда указывает компас) и «истинным севером», то есть географическим положением Земли, известным как Северный полюс. Магнитный Северный полюс Земли на самом деле находится примерно в 1000 миль к югу от географического Северного полюса.

Еще больше осложняет навигацию по компасу тот факт, что магнитный Северный полюс Земли может перемещаться. Магнитное поле Земли может со временем меняться. При этом движется северный магнитный полюс. Ученые из Университета штата Орегон считают, что за последнее столетие Северный магнитный полюс переместился на 620 миль в сторону Сибири.

Наконец, магнитное поле Земли неоднородно во всем мире. Изменения высоты и географического рельефа в определенных местах могут вызвать нарушения, влияющие на точность компаса.Разница между истинным севером и магнитным севером в определенной области измеряется углом, называемым склонением.

Несмотря на эти проблемы, компасы являются ценным инструментом, который поможет вам в путешествии. К счастью, передовые технологии сделали возможным навигацию с помощью множества различных средств. Тем не менее, если вы в душе исследователь, вам всегда захочется иметь компас и знать, как им пользоваться, когда вы путешествуете по тропе или в дикой природе!

Как работают компасы | HowStuffWorks

Причина, по которой работает компас, более интересна.Оказывается, вы можете думать о Земле как о гигантском стержневом магните, похороненном внутри. Чтобы северный конец компаса указывал на Северный полюс , вы должны предположить, что закопанный стержневой магнит имеет южный конец на Северном полюсе, как показано на диаграмме справа. Если вы подумаете о мире таким образом, то увидите, что нормальное правило магнитов «притяжение противоположностей» приведет к тому, что северный конец стрелки компаса будет указывать на южный конец закопанного стержневого магнита.Итак, компас указывает на Северный полюс.

Чтобы быть полностью точным, стержневой магнит не движется точно вдоль оси вращения Земли. Он немного смещен по центру. Этот перекос называется склонением , и на большинстве хороших карт показано, каково склонение в разных областях (поскольку оно немного меняется в зависимости от того, где вы находитесь на планете).

Магнитное поле Земли на поверхности довольно слабое. В конце концов, диаметр планеты Земля составляет почти 8000 миль, поэтому магнитное поле должно пройти долгий путь, чтобы повлиять на ваш компас.Вот почему компас должен иметь легкий магнит и подшипник качения . В противном случае магнитному полю Земли просто не хватит силы, чтобы повернуть стрелку.

Аналогия с «большим стержневым магнитом, погруженным в ядро» работает, чтобы объяснить, почему у Земли есть магнитное поле, но очевидно, что это не то, что на самом деле происходит. Так что же на самом деле происходит с и ?

Никто не знает наверняка, но есть работающая теория, которая в настоящее время обсуждается.Как видно из вышеизложенного, считается, что ядро ​​Земли состоит в основном из расплавленного железа (красный). Но в самом ядре давление настолько велико, что это сверхгорячее железо кристаллизуется в твердое тело. Конвекция, вызванная теплом, излучаемым из ядра, наряду с вращением Земли, заставляет жидкое железо двигаться по схеме вращения . Считается, что эти вращательные силы в слое жидкого железа приводят к слабым магнитным силам вокруг оси вращения.

Оказывается, из-за того, что магнитное поле Земли настолько слабое, компас — не что иное, как детектор очень слабых магнитных полей, создаваемых чем-либо.Вот почему мы можем использовать компас для обнаружения небольшого магнитного поля, создаваемого проводом, по которому проходит ток (см. Как работают электромагниты).

Теперь давайте посмотрим, как можно создать свой собственный компас.

Как работает компас: надежный магнитный провод

Предоставлено: Pixabay.

До появления карт Google и даже GPS люди использовали магнитные компасы более 900 лет для надежной навигации по всему миру.

Их длительное и широкое использование объясняется сочетанием факторов.С точки зрения удобства использования или UX-дизайна компас — гениальное произведение. Компас всегда будет указывать на север, поэтому пользователю нужно только ориентироваться на основе четырех основных точек: север (N), юг (S), запад (W) и восток (E). Вам не нужно уметь читать или писать, чтобы пользоваться компасом, что делает его доступным для всех возрастов, классов и национальностей.

Поскольку компасы используются так долго, в них должно быть что-то особенное. Давайте посмотрим поближе.

Что такое магнитный компас

Основной физический принцип компаса — магнетизм.Это фундаментальное физическое явление возникает из-за силы между объектами, которые создают магнитные поля, притягивающие или отталкивающие другие объекты.

Самый известный пример магнетизма — стержневой магнит, который притягивается магнитным полем и может притягивать или отталкивать другие магниты.

Каждый магнит имеет два полюса, северный и южный. Как полюса отталкиваются, а противоположные полюса притягиваются. Это то, что каждый, вероятно, испытал хотя бы раз в жизни, играя с магнитами на холодильник, сдвинутыми из стороны в сторону.

Первым ученым в истории, исследовавшим свойства магнетизма, был Фалес Милетский около 2500 лет назад. Примерно в то же время индийский хирург Сушрута проводил хирургические процедуры с помощью природных магнитов, таких как минеральный магнетит, а китайцы впервые описали использование магнитов для притягивания иглы в первом веке нашей эры.

Если этот последний бит звучит знакомо, это потому, что он описывает принцип работы компаса.У каждого компаса есть небольшой магнитный штифт, который подвешен на шарнире с низким коэффициентом трения, поэтому он может свободно перемещаться при выравнивании по направлению к верхнему краю магнитного поля Земли.

Самые первые компасы были сделаны из намагниченной иглы, прикрепленной к куску дерева или пробки, которая свободно плавала в миске с водой. Когда стрелка опустится, отмеченный конец будет указывать на магнитный север.

По сути, на нашей планете встроен один гигантский стержневой магнит. Внешнее ядро ​​планеты состоит из жидкого железа, которое постоянно движется по мере того, как внутренняя часть планеты постепенно остывает.Это движение создает электрические токи, поскольку электроны движутся через жидкость, и в процессе энергия жидкости преобразуется в магнитное поле. Если мы представим себе, что магнитное поле Земли похоже на стержневой магнит (или диполь), то мы сможем определить местоположение северного и южного полюсов геомагнитного поля. Это чрезмерное упрощение сложности и вариаций истинного магнитного поля Земли, но для данной конкретной темы этого достаточно.

Вы можете немного почесать голову, учитывая то, что я только что объяснил — i.е. противоположные полюса магнитов притягиваются, а аналогичные полюса отталкиваются. Эта путаница происходит из-за того, что магнит планеты перевернут, а ее южный магнитный полюс ориентирован вверх около географического северного полюса Земли и наоборот. Таким образом, компас технически указывает на магнитный Южный полюс Земли, но для целей навигации нас интересует географический Север.

Почему компас не указывает на истинный Северный полюс

Компас не указывает точное местоположение географического северного полюса Земли, который является «вершиной» планеты относительно ее оси вращения (представьте его как своего рода невидимый стержень, проходящий через планету).Вместо этого он указывает на северный магнитный полюс (технически южный магнитный полюс, но во избежание путаницы мы будем использовать то же обозначение), который сегодня находится где-то в центре Арктики.

Северный магнитный полюс Земли не является фиксированным, а, скорее, находится в постоянном движении, управляемом движением жидкого внешнего ядра планеты. За последние пару десятилетий ученые заметили, что северный магнитный полюс с беспрецедентной скоростью смещается от канадской Арктики в сторону Сибири.По сравнению с тем, где он был столетие назад, магнитный Северный полюс переместился примерно на 600 миль (1000 километров).

Предоставлено: Университет Киото.

До 1950-х годов северный магнитный полюс двигался со скоростью около 11 км (7 миль) в год, но с 1990-х годов эта скорость подскочила примерно до 54 км (34 миль) в год. Как ни странно, южный магнитный полюс за это время сместился очень мало.

Разница между северным магнитным полюсом и истинным северным полюсом называется углом склонения.Каждый компас снабжен шкалой склонения, которую вы можете настроить в зависимости от вашего местоположения и карты, которую вы используете, поэтому компас всегда указывает на истинный север.

Однако, если вы не путешествуете на корабле, а просто путешествуете по лесу, учет угла склонения чаще всего оказывается излишним. В большинстве случаев вы справитесь, рассматривая север, который показывает компас, как если бы он был точным указателем географического северного полюса. Однако, если ваш пункт назначения находится в сотнях километров, склонение становится очень важным фактором — в противном случае вы можете пропустить цель на десятки, если не сотни метров.

Как читать по компасу

Магнитный компас не был официально изобретен для навигации до 11 века в Китае и 1187 года в Европе. С тех пор его дизайн не сильно изменился, за исключением некоторых несущественных улучшений. Старая пословица гласит, что если он не сломан, не чините его. Хотя следует отметить, что существуют очень сложные компасы, такие как гирокомпасы, астрокомпасы и радиокомпасы.

Ваш обычный компас, однако, очень прост.Он поможет вам определить направление на север, а в сочетании с картой становится мощным инструментом для навигации. Никаких батарей или подключения к Интернету не требуется.

Несмотря на то, что были опубликованы целые книги о навигации с помощью компаса, каждый может изучить основы, используя всего несколько простых понятий.

Во-первых, полезно разобраться с основными компонентами компаса. Самая важная часть — это красная стрелка, которая вращается и указывает на северный магнитный полюс.Вы должны знать и другие компоненты:

.

• стрелка направления движения показывает направление, в котором вы хотите двигаться, или азимут, который вы принимаете. Он закреплен параллельно сторонам опорной плиты и совмещен с фиксированной индексной линией на краю корпуса компаса.
• циферблат градусов , также известный как азимутальное кольцо, представляет собой вращающийся циферблат, окружающий корпус с единицами измерения градусов.
• ориентирующие линии — это линии внутри корпуса, которые проходят параллельно ориентирующей стрелке.
• Ориентирующая стрелка закреплена на опорной плите и совмещена с отметкой «север».
• Кроме того, у некоторых компасов есть шкалы по краю опорной пластины для измерения расстояний на картах, а также светящиеся полосы и увеличительное стекло для облегчения навигации.

Теперь, когда вы знаете, что делает каждый компонент, пора правильно держать компас. Положите его на ладонь или прямо на карту, расположенную на плоской поверхности.

Поворачивайте шкалу градуса до тех пор, пока ориентирующая стрелка не совпадет с магнитной стрелкой так, чтобы обе указывали на север.Теперь, когда вы посмотрите на направление стрелки движения, вы узнаете, в каком направлении вы смотрите. Например, направление стрелки движения находится между N и E, что означает, что вы смотрите на северо-восток. Если вы хотите более точно определить направление, запишите отметки градусов на компасе.

Хорошая идея — скорректировать склонение. Помните, что склонение компенсирует смещение между положением географического северного полюса и магнитного северного полюса. Вы можете скорректировать склонение, добавив или вычтя величину склонения из вашего азимута в градусах, в зависимости от того, находитесь ли вы в зоне с восточным или западным склонением.Величина склонения должна быть указана на вашей карте, но убедитесь, что вы используете недавнее значение, потому что оно значительно меняется каждые несколько лет.

Чтобы точно следовать направлению стрелки движения, посмотрите прямо на стрелку, а затем сфокусируйтесь на удаленном объекте, таком как дерево или телефонный столб. Используйте это как руководство.

Для навигации по карте как можно точнее отметьте свое текущее положение, а также предполагаемый пункт назначения. Проведите прямую линию между двумя точками.Теперь совместите край компаса на этой линии так, чтобы стрелка движения указывала направление, в котором вы хотите двигаться. Поворачивайте шкалу градусов до тех пор, пока на карте север и стрелка направления не совпадут. Положив компас в ладонь, поворачивайте его до тех пор, пока ориентирующая стрелка и красная магнитная стрелка не совпадут. Поздравляю, теперь вы в правильном направлении.

Передовые технологии, такие как GPS, упростили навигацию. Но из-за этого мы очень плохо ориентируемся. Если вы в душе исследователь, то вам захочется научиться пользоваться компасом.

магнитный компас | Описание, история и факты

Магнитный компас , в навигации или геодезии, инструмент для определения направления на поверхности Земли с помощью магнитного указателя, который выравнивается с магнитным полем Земли.Магнитный компас — это самый старый и наиболее известный тип компаса, который используется в различных формах в самолетах, кораблях и наземных транспортных средствах, а также геодезистами.

Подробнее по этой теме

navigation: Магнитный компас

Неизвестно, где и когда было обнаружено, что магнитный камень (намагниченный минерал, состоящий из оксида железа) выстраивается с севера на юг…

Где-то в XII веке моряки Китая и Европы сделали открытие, по-видимому, независимо друг от друга, что кусок магнитного камня, магнитной руды природного происхождения, когда плавает на палке в воде, имеет тенденцию выстраиваться так, чтобы указывать направление. полярной звезды. За этим открытием, по-видимому, вскоре последовало второе, что железная или стальная игла, которой достаточно долго соприкасается магнитный камень, также имеет тенденцию выстраиваться в направлении север-юг. Зная, где север, конечно, можно найти любое другое направление.

магнитный компас

Намагниченная игла, проткнувшая кусок пробки, образует простой магнитный компас.

Encyclopædia Britannica, Inc.

Причина, по которой магнитные компасы работают так, как они работают, заключается в том, что сама Земля действует как огромный стержневой магнит с полем север-юг, которое заставляет свободно движущиеся магниты принимать ту же ориентацию. Направление магнитного поля Земли не совсем параллельно оси земного шара север-юг, но оно достаточно близко, чтобы неисправленный компас мог быть достаточно хорошим ориентиром.Погрешность, известная как вариация (или склонение), варьируется по величине от точки к точке на Земле. Отклонение стрелки компаса из-за местных магнитных воздействий называется отклонением.

За столетия в магнитный компас был внесен ряд технических усовершенствований. Многие из них были созданы англичанами, чья большая империя поддерживалась военно-морской мощью и, следовательно, в значительной степени полагались на навигационные устройства. К 13 веку стрелка компаса была закреплена на стержне, стоящем на дне чаши компаса.Сначала на чаше были отмечены только север и юг, но затем были заполнены остальные 30 основных точек направления. Карточка с нарисованными на ней точками была прикреплена непосредственно под иглой, что позволяло мореплавателям считывать свое направление сверху. карта. Сама чаша впоследствии была подвешена на карданы (боковые кольца, позволяющие ей свободно вращаться), чтобы карта всегда находилась на одном уровне. В 17 веке сама игла приняла форму параллелограмма, который было легче установить, чем тонкую иглу.

Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас

В 15 веке мореплаватели начали понимать, что стрелки компаса указывают не прямо на Северный полюс, а скорее на какую-то ближайшую точку; в Европе стрелки компаса указывали немного восточнее истинного севера. Чтобы преодолеть эту трудность, британские мореплаватели использовали обычные меридиональные компасы, в которых север на карте компаса и «стрелка севера» совпадали, когда корабль проходил точку в Корнуолле, Англия.(Магнитные полюса, однако, блуждают предсказуемым образом — в последние столетия европейцы обнаружили, что магнитный север находится к западу от истинного севера — и это необходимо учитывать при навигации.)

В 1745 году английский изобретатель Говин Найт, разработали метод намагничивания стали таким образом, чтобы она сохраняла свою намагниченность в течение длительных периодов времени; его улучшенная стрелка компаса имела форму стержня и была достаточно большой, чтобы нести на себе колпачок, с помощью которого ее можно было закрепить на оси. Компас Рыцаря получил широкое распространение.

У некоторых ранних компасов не было воды в чаше, и они были известны как компасы с сухими карточками; их показания легко нарушались сотрясениями и вибрацией. Несмотря на то, что они менее подвержены ударам, компасы, заполненные жидкостью, страдают от утечек, и их трудно ремонтировать, когда изнашивается стержень. Ни жидкостный, ни сухой картонный тип не был решающим преимуществом до 1862 года, когда был изготовлен первый жидкостный компас с поплавком на карте, который снимал большую часть веса с оси. Система сильфонов была изобретена, чтобы расширяться и сжиматься с жидкостью, предотвращая большинство утечек.Благодаря этим усовершенствованиям жидкие компасы к концу 19 века сделали сухие компасы устаревшими.

карты компаса

(слева) Карта компаса восемнадцатого века, разделенная на точки и имеющая орнамент в восточной точке. (Справа) Карта компаса ВМС США из металла с перфорированной градуировкой.

Encyclopædia Britannica, Inc.

No related posts.