Hvorfor kompasser kan være unøjagtige

Foto: I 1960’erne, astronauter blev udstyret med lidt kompasser som thisas en del af deres survival gear, så ville de vide, hvor de var, da de kom tilbage til Jorden.Foto Venligst udlånt af NASA Johnson Space Center (NASA-JSC).

Kompasser er glimrende nyttige, men de kan nogle gange føre os på afveje, på grund af twoquite forskellige problemer, kaldes deklinationen (eller variation) anddeviation. Her er hvorfor.,

Misvisningen (variation)

Jorden roterer om en akse (en slags usynlig stang), der kører gennem nordpolen(nogle gange kaldet den geografiske nordpol, på “toppen” af theplanet) og sydpolen (eller geografiske sydpol, på “bunden”af planeten). Men Jordens magnetfelt er lidt wononky og gør det ikkeret linje op med sin rotationsakse. Så den magnetiske nordpol(det sted, dit kompas peger mod) ikke netop coincidewith den virkelige nordpolen (det er flere hundrede km/miles) awayand det samme gælder for den magnetiske sydpol.,

i praksis er forskellen mellem “true north” og “magnetic north” lille, og generelt (når du er ude og om med acompass og map) kan du behandle Nord et kompas viser dig, selvom det pegede på den virkelige, geografiske nordpol.Hvis vi bliver mere præcise, og forskellen mellem “den magnetiske nordpol” og “true north” er anangle, der varierer lidt fra sted til sted (og fra år toyear, fordi placeringen af Jordens magnetiske nordpol er constantlychanging), og det kaldes for misvisning eller variationen.,Når virkelig nøjagtig navigation er vigtig (for eksempel på skibe), skal du tage hensyn til deklinationen og rette den.

Afvigelse

Et kompas er designet til at reagere på det magnetiske felt, der genereres af den hvirvlende hot masse ofrock tusindvis af kilometer/km dybt inde i Jorden, men der arelots af andre ting, der foregår, meget tættere på dit kompas, der canthrow det godt og grundigt ude af whack. Hvis du er inde i et jernskibeller en bil, for eksempel kan alt det metal gøre en stor forskel., Nøjagtigheden af en kompassmåling i en bestemt situation kaldesafvigelsen, og det er vinklen mellem hvor kompasserneville pege på, om det var helt nøjagtigt (magnetisk nord) og hvor det faktisk peger. Hvis der er en magnet i nærheden, eller du er i nærheden af aparticularly magnetisk bit af jordskorpen, eller der er fluctuatingelectric strømninger, der genererer magnetfelter, dit kompas nål isgoing at blive påvirket, og dens nøjagtighed kommer til at bereduced., De mest sofistikerede kompasser har kompenserende magnetsor stykker af jern indbygget i dem, som du kan justere for at annullere eventuelle lokale magneticeffects.

Foto: En skæbnesvanger kompas: Det er kompasset, at skuespilleren John Wilkes Booth, der bruges til at navigere Potomac-Floden, som han flygte efter at skyde den AMERIKANSKE Præsident Abraham Lincoln i 1865. Foto Venligst udlånt af Carol M. Highsmith Amerika, Library of Congress, Prints and Photographs Division.,

Skibets kompasser

Misvisning og deviation ikke så meget hvis du er på fod med en kort eller i acar; generelt er der andre ting, du kan bruge til at hjælpe dig findyour måde, og det er næppe katastrofale, hvis du tager en forkert drejning ortwo. På et skib, langt fra land og i dårligt vejr (så det kan du ikkenavigere ved himlen), det er en helt anden sag. Førteknologiske fremskridt som GPS andradar kom sammen, folks liveafhentet på at navigere præcist ved kompas alene., Derfor var skibskompasser (nogle gange kaldet Mariners kompasser) meget mere sofistikerede end dem, folk typisk brugte på land. I en moderne skibets kompas, og kompasset kort er fastgjort til en vogn med en række ofmagnetic nåle under det og drejer frit inde i en stor glassbowl fyldt med en blanding af alkohol og vand (for at minimere frictionand absorbere vibrationer fra skib i bevægelse., Det hele er monteret på gimbals (pivots) i et stativ kaldet en binnacleso det forbliver vandret, selv når skibet er pitching (bevæger sig op og ned) og rullende (rokkende fra side til side) i bølgerne.

andre former for kompasser

gyrokompasser

Hvis magnetiske kompasser kan være vanskelige at bruge i skibe, kan du forestille dig, hvor meget værre de er i hurtige fly. Derfor er fly (plus store skibeog nogle landkøretøjer) er afhængige af gyrokompasser., I modsætning til en magneticcompass, som peger på samme måde på grund af magnetisk tiltrækning, agyrocompass bruger et gyroskop-en hurtig-spinderok, monteret ongimbals, der holder roterende i samme retning, uanset hvordan du tænder det. Gyrocompasses er bedre i stand til at klare de mere “dynamicenvironment” om bord på skibe og fly, og en anden fordel er, gennemførelsen heraf. kan være indstillet til at angive, true north (nordpolen) snarere thanmagnetic nord.,

Grafik: Sådan en gyrocompass værker: en tung roterende gyro (gul, center), der drives af en elektrisk motor (lilla, nederst) spins inde i to vinkelrette montering ringe kaldet kardanled (rød og grøn). Disse er fastgjort af fjedre til et ydre hus (blå), selv fast fastgjort til et skibs eller et flys krop. Den grundlæggende id.er, at det roterende gyroskop holder en indikator, der peger i samme retning, uanset hvordan skibet eller flyet svinger og driver., Modellen vist her blev udviklet af Hans Usener af Kiel Tyskland, fra hans US Patent 1,136,566: Gyrokompass, patenteret April 20, 1915, høflighed af US Patent and Trademark Office.

gyrokompasset blev med succes udviklet i begyndelsen af det 20.århundrede af den amerikanske ingeniør Elmer Sperry (1860-1930), patenteret i 1908 og først demonstreret på et skib i 1911., Men Sperry ‘ s gyrocompass var faktisk baseret på en tidligere (1906) opfindelse af den tyske forsker Hermann Anschütz-Kaempfe (1872-1931), som med succes sagsøgt Sperry for patentkrænkelse i Tyskland med hjælp af Albert Einstein (1879-1955). Senere patentovertrædelsessager i Storbritannien og USA fandt imidlertid fordel for Sperry, hvorfor han stort set krediteres opfindelsen i dag.,

Astrokompasser

mens magnetiske kompasser og gyrokompasser er indstillet i henhold til Jorden,er astrokompasser justeret med placeringen af himmellegemer(faste punkter på himlen, såsom solen eller stjernerne) og derefter indikerepositionen af sandt nord. De er mere komplekse og sværere at bruge end magnetiske kompasser, men tilbyder et godt alternativ i steder som polarområderne, hvor magnetiske kompasser og gyrokompasser ikke er pålidelige.

foto: Gyrokompass og navigationsudstyr på en lastbil. Foto Venligst udlånt afus Geological Survey.,

Radiokompasser

også kaldet radio retning finders (RDF), disse afhente retningsbestemte signaler strålede udfra radiosendere.Den grundlæggende id.er, at en modtagende antenne (ombord på noget som et skib eller fly) henter et stærkere eller svagere signal i henhold til, hvordan det peger mod den transmitterende antenne.Med originalt RDF-udstyr måtte du dreje modtageantennen på den ene eller den anden måde for at maksimere eller minimere signalet, hvilket gjorde det muligt for dig at finde ud af, hvor senderen var. Med signaler fra mere end en sender kunne dufinde ud af din egen position., Automatiske retningsfindere (ADF) på moderne fly er radiokompasser, der automatisk finder ud af og viser retninger ved hjælp af en markør og dial svarende til et traditionelt magnetisk kompas.

Hvem opfandt kompasset?

Ingen ved hvornår eller hvor kompasser blev opfundet, men dette er hvad vi ved:

  • ~300–200BCE: Primitive magnetiske radiopejlere menes at have været opfundet i Kina.,12. århundrede CE: mere sofistikerede kompasser opfindes uafhængigt i Kina, den arabiske verden og Europa og har kompasnåle monteret på stifter for første gang.13. århundrede: kompasser inkorporerer kompasskort markeret med de nu kendte kardinalpunkter og underafdelinger.15. århundrede: navigatører er klar over, at kompasser peger på jordens magnetiske nordpol snarere end dens sande (geografiske) nordpol.16. århundrede: Marine kompasser er monteret i gimbals for at reducere problemer forårsaget af bevægelse af skibe.,17. århundrede: engelskmanden Williamilliam Gilbert offentliggør en omfattende videnskabelig beretning om jordens magnetisme og bruger den til at forklare, hvorfor kompasser peger nord.
  • 1880’erne: den Skotske fysiker William Thompson (Lord Kelvin) udvikler kompasser, der kan justeres til at arbejde i jern-afskallet skibe.1880 ‘erne: hollænderen Marinus Gerardus van den Bos patenterer et gyrokompas. Andre udvikler og forfiner opfindelsen i løbet af de næste par årtier.
  • 1900 ‘ erne: Radio direction finding (RDF) er udviklet af italienske ingeniører Ettore Bellini og Alessandro Tosi.,
  • 1906: Hermann Anschtzt. – Kaempfe (1872-1931) opfinder den moderne gyrokompas.1911: Elmer Sperrys forbedrede gyrokompass testes med succes på et skib for første gang.
  • 1900-1920: Radiokompasser (radioretningsfindere, RDFs) er udviklet.1973: det amerikanske GPS-satellitnavigationsprojekt markerer begyndelsen på et konstant skift væk fra traditionel navigation til mere automatiserede, lettere at bruge metoder til at finde vej.,