Компас – что это такое, как выглядит, как работает, для чего нужен, история, приложение компас
Одним из самых великих изобретений человечества можно по праву считать компас. В наши дни такой прибор имеет несколько разновидностей в зависимости от конструкции и области применения. Каждым из них важно правильно пользоваться и знать нюансы эксплуатации.
Что такое компас?
Для многих профессий и занятий очень важно понимание своего местонахождения и направления движения. Для этой цели еще несколько тысячелетий назад было сконструировано особое устройство – компас. Из школьных уроков географии многие помнят, что компас – это специализированный прибор для горизонтального ориентирования на местности. Он может указывать на магнитные полюса нашей планеты, стороны света и другие объекты.
Как выглядит компас?
Современные компасы могут существенно отличаться друг от друга устройством, однако самый простой прибор выглядит следующим образом:
- В прозрачном корпусе располагается закрепленная подвижная металлическая намагниченная стрелка, которая и указывает на Северный магнитный полюс Земли, свободно вращаясь вокруг своей оси.
- Под стрелкой обязательно располагается картушка. Это подвижный диск с нанесенными по окружности делениями градусов или румбов. Ее еще могут именовать лимбом.
- Каждый компас имеет специальные обозначения сторон света, на которые указывает стрелка север, юг, восток и запад.
- На боковой стороне корпуса имеется металлическая пластина, которую называют тормоз или арретир. Она необходима для фиксации стрелки в неподвижном положении.
Как работает компас?
Для точного понимания того, как работает компас, важно знать о строении магнитного поля нашей планеты. Оно является силовым и возникает из-за постоянного вращения Земли, оказывая воздействие на электрические заряды. На основе этих знаний и был изобретен прибор для ориентирования:
- В наши дни основной материал из чего сделана стрелка компаса – это алюминий, на который нанесено специальное покрытие разнополярного магнита.
- Под воздействием силового поля земли на намагниченную стрелку, она свободно вращается и всегда располагается вдоль магнитных линий.
- Стоит понимать, куда показывает стрелка компаса. Синий ее конец всегда направлен на северный магнитный полюс Земли, а красный – на южный.
Для чего нужен компас?
Основная функция того, для чего был разработан прибор для ориентирования – это точное определение нужного направления движения:
- В древние времена их использовали мореплаватели и пустынные караваны для того чтобы не сбиться с пути и прийти в точку назначение.
- В наши дни компас не потерял свой актуальности. Он нужен путешественникам для правильного прокладывания маршрута, геологам и геодезистам, пилотам и представителям многих других профессий, которым важно быстро и точно ориентироваться на местности.
История компаса
Это прибор считается одним из самых древних и полезных изобретений человечества:
- Изобретение компаса впервые описал в III в. до н.э. китаец Хань Фэй-цзы. В своих трудах он рассказывал о ложке из магнетита, установленной на медной и деревянной пластине. Ее раскручивали, а после остановки конец ложки всегда указывал на юг.
- Позже в Китае намагниченную стрелку в форме рыбы опускали в емкость со шкалой и водой. Голова рыбы всегда указывала на юг. Китаец Шэнь Гуа намагничивал швейную иглу и подвешивал ее на шелковой нити.
- Позже изобретение переняли арабы, которые использовали его для путешествий через пустыню.
- В XIII в. о приборе узнали европейцы. Тогда он представлял собой пробку с плавающей внутри намагниченной иглой. Чуть позже для защиты содержимого от ветра прибор стали помещать в стеклянный корпус.
- Несколько позже стрелку стали устанавливать на круг из бумаги, который сначала разделили на 16, а затем 32 части.
- В дальнейшем систему совершенствовали для того чтобы увеличить точность показаний при проведении измерений при качке, на корабле или верхом на лошади, к примеру.
Виды компасов
В наши дни существует несколько видов компаса. Каждый из них был сконструирован для использования в тех или иных условиях:
- Магнитный или самый простой прибор.
- Электромагнитное устройство для ориентирования, применяемое в машинах и самолетах.
- Жидкостный прибор.
- Электронный или современный.
- Гироскопический.
- Радиокомпас.
Магнитный компас
Самый простой и древний прибор для определения горизонтальных направлений – это магнитный компас. Еще его именуют Адриановым в честь российского ученого и инженера-изобретателя. Такой прибор состоит из:
- Корпуса из металла или пластика.
- Циферблата с нанесением делений градусов.
- Намагниченной стрелки, которая взаимодействует с магнитным полем Земли.
Такой стрелочный компас считается самым распространенным и часто используемым прибором туристов, путешественников и геологов. Однако стоит помнить, что прибор вблизи скопления металлов, линий электропередач, магнитных полюсов планеты и в зонах магнитных аномалий может указывать неверное направление.
Электромагнитный компас
Более совершенный прибор, указывающий направление и используемый в самолетах, автомобилях и кораблях, – это электромагнитный компас. Его действие основано на явлении магнитной индукции:
- Рамки с обмотками в нем выступают в роли ротора, а магнитное поле планеты – статора.
- Курс движения указывается благодаря соотношению напряжений, наводимых в обмотках в естественном магнитном поле.
К преимуществам прибора можно отнести отсутствие погрешностей вблизи ферромагнитных материалов и электрических приборов. Первым таким устройствам для работы требовалась большая скорость движения, поэтому они и были изначально использованы в авиации. Считается, что впервые его использовал Чарльз Линдберг в своем знаменитом перелете через Атлантику.
Электронный компас
Разобраться с тем, что это такое простейший компас, невозможно без упоминания более современных приборов для ориентирования на местности, к которым относится электронная разновидность. Устройство является неким аналогом знакомых всем навигаторов:
- Это аккумуляторный прибор, который получает специализированные сигналы от спутника.
- Главным преимуществом электронного компаса принято считать его высокую точность работы, так как в устройстве учитывается магнитное склонение и другие особенности, мешающие точно работать другим разновидностям.
- Основным минусом устройства является привязка к заряду аккумулятора, поэтому его не используют в длительных походах без возможности подзарядки.
Жидкостный компас
Популярное устройство магнитного компаса Андрианова имеет существенный недостаток. В нем стрелка в корпусе располагается в воздушной среде. От этого она долго стабилизируется и слабо применяется при постоянном движении. Поэтому туристу необходимо останавливаться и ждать, чтобы определить точное направление движения.
Эта проблема была решена в 1936 году Туомасом Вохлоненом. Он поместил стрелку в специальную незамерзающую жидкость, которая амортизирует колебания стрелки, увеличивая точность и скорость показания. На большой высоте или при экстремально низкой температуре в жидкости могут образовываться пузырьки, которые никак не влияют на точность показаний и исчезают при нормализации атмосферных параметров.
Радиокомпас
Еще одной разновидностью прибора для ориентирования является автоматический радиокомпас, который еще иногда именуют автоматическим бортовым радиопеленгатором. Этот прибор:
- Настраивается на несущую частоту и указывает не на стороны света, а на объект, излучающий радиоволны.
- Он работает вне зависимости от погодных условий и времени суток.
- Используется в основном в авиации для ориентирования и пространственного сканирования, определения точки нахождения радиопередатчика и выполняет функции резервного приемника радиосигнала.
- С появлением более современных GPS устройств постепенно утрачивает свое значение.
Гирокомпас
Еще один самый точный указатель направления – это гироскопический прибор. Его в основном применяют на морских судах и ракетостроении, в самолетах ведь прибор точнее других указывает на географический, а не магнитный полюс планеты, работает даже при сильном раскачивании морского или воздушного судна. В его основу встроен принцип свойств гироскопа и суточного вращения Земли на основе идей французского ученого Фуко:
- В нем в карданном подвесе встроено вращающееся колесо (ротор).
- Для указания направления ротор удерживается в горизонтальном положении относительно горизонта специальными грузами.
- Сила земного притяжения создает крутящий момент под действием вращения планеты, и ось поворачивается строго на географический север.
Приложение компас
С распространением гаджетов определять направление движения можно и без специального прибора, используя лишь смартфон или планшет с возможностью выхода в интернет или датчиком GPS. Компас на телефоне может быть:
- Предустановленным. Такая функция есть практически на всех Android-устройствах. Работа осуществляется посредством встроенных датчиков и подключения к системе GPS.
- Дополнительно установленным пользователем. Существует большое количество бесплатных приложений, которые можно легко установить из официального магазина разработчика. Многие из них не требуют подключения к интернету, что удобно в путешествиях по местности с нестабильной мобильной сетью.
Как выбрать компас?
Для того чтобы выбрать оптимальный прибор для определенной цели путешествия, важно учитывать следующие его характеристики:
- Размер и характеристики корпуса. Туристический компас должен быть компактным и легким, снабженным противоударным корпусом и влагозащитой. Тогда как геодезический более масштабный с увеличением для мелких деталей.
- Тип прибора. Аккумуляторные модели хороши в кратковременных поездках, тогда как стандартные магнитные или жидкостные работают вне зависимости от условий.
- Наличие дополнительных возможностей. Это может быть гироскоп, инженерная линейка или лупа, подсветка, барометр или альтиметр. Все эти устройства применяются для различных исследований.
Как проверить компас?
Путешественникам важно, чтобы север на компасе четко совпадал с магнитным севером земли для точного определения направление маршрута. В некоторых ситуациях стрелка компаса может размагнититься и указывать неверное направление. Проверить работу прибора несложно, для этого нужно:
- Разместить оборудование на ровной гладкой поверхности.
- Отпустить фиксатор и дождаться стабилизации стрелки.
- Запомнить деление, на которое она указывает.
- Затем быстро поднести и убрать небольшой металлический предмет. Гвоздь, к примеру.
- Вновь дождаться стабилизации стрелки.
- Если после эксперимента деление, на которое указывает стрелка совпадает с тем, которое было до, то прибор исправен. Если же нет, то прибор лучше заменить.
Как пользоваться компасом?
Каждый турист и путешественник должен знать простые правила пользования компасом:
- Для измерения направления прибор по ходу движения нужно расположить на ровной горизонтальной поверхности или в руке строго параллельно земле. Металлические предметы и электрические устройства не должны находиться поблизости.
- Отпустить фиксатор стрелки.
- Дождаться ее стабилизации и отметить направление, которое она указывает.
- Дальше использование компаса сводится к повороту кольца с указанием севера непосредственно к указанию стрелки.
- Затем при необходимости можно подстроить карту по направлению компаса и скорректировать маршрут.
Как определить стороны света?
В основном руководстве, как ориентироваться по компасу, всегда указывается, что на поворотном кольце отмечаются как основные стороны света, так и промежуточные:
- Север обозначается буквой С русской или N латинской (north).
- Юг обозначается русской буквой Ю или латинской S (south).
- Восток маркируется буквой В или Е (east).
- Запад маркируется буквами З или W (west).
- Промежуточные значения маркируются, к примеру, ССВ или СВ и прочие.
Как сделать компас?
В экстремальных условиях многих путешественников выручали знания, как сделать компас своими руками. Это несложное задание по плечу каждому:
- Для этого нужно взять обычную швейную иглу.
- Один ее конец стоит намагнитить. Для этого можно потереть ее с любым магнитом. Заряд металлу может передать и трение с натуральным шелком. Заряженный конец обязательно маркируется краской.
- Другой конец важно размагнитить, подержав, например, над огнем.
- Затем нужно взять любую емкость с водой (не металлическую).
- Положить иголку на любую легкую плавающую поверхность: пенопласт, пробка.
- Опустить иголку на своеобразной подставке и немного подождать. Маркированный конец иглы будет указывать на север.
© Orphus