por qué las brújulas pueden ser inexactas

foto: en la década de 1960, los astronautas estaban equipados con pequeñas brújulas como esta como parte de su equipo de supervivencia para que supieran dónde estaban cuando regresaron a la Tierra.Foto Cortesía del Centro Espacial Johnson de la NASA (NASA-JSC).

las brújulas son brillantemente útiles, pero a veces pueden llevarnos por mal camino, debido a dos problemas diferentes llamados declinación (o variación) y desviación. He aquí por qué.,

declinación (variación)

La Tierra gira alrededor de un eje (una especie de varilla invisible) que corre a través del Polo Norte(a veces llamado el Polo Norte geográfico, en la «parte superior» del planeta) y el polo sur (o polo sur geográfico, en la «parte inferior»del planeta). Pero el campo magnético de la Tierra es un poco torcido y no se alinea con su eje de rotación. Por lo tanto, el polo norte magnético(el lugar hacia el que apunta su brújula) no coincide precisamente con el polo norte real (es de varios cientos de km/millas) y lo mismo ocurre con el polo sur magnético.,

en la práctica, la diferencia entre «norte verdadero» y «norte magnético» es pequeña y generalmente (cuando estás fuera de casa con un compás y un mapa) puedes tratar el norte que una brújula te muestra aunque apuntaba al Polo Norte geográfico real.Si estamos siendo más precisos, la diferencia entre «norte magnético» y «norte verdadero» es un ángulo que varía ligeramente de un lugar a otro (y de un año a otro, porque la posición del Norte magnético de la Tierra cambia constantemente) y se llama declinación o variación.,Cuando la navegación realmente precisa es importante (por ejemplo, en barcos),hay que tener en cuenta la declinación y corregirla.

desviación

Una brújula está diseñada para reaccionar al campo magnético generado por el remolino de masa caliente de roca a miles de kilómetros / millas de profundidad dentro de la Tierra, pero hay montones de otras cosas que suceden, mucho más cerca de su brújula, que la empujan bien y verdaderamente fuera de control. Si estás dentro de un barco de hierro o un coche, por ejemplo, todo ese metal puede hacer una gran diferencia., La precisión de una medición de compás en una situación determinada se denomina desviación, y es el ángulo entre donde la compás apuntaría si fuera perfectamente precisa (norte magnético) y donde realmente apunta. Si hay un imán cerca, o estás cerca de un pedazo magnético de la corteza terrestre, o hay corrientes eléctricas fluctuantes que generan campos magnéticos, la aguja de la brújula se verá afectada y su precisión se verá reducida., Las brújulas más sofisticadas tienen magnetos de compensación o piezas de hierro incorporadas que puede ajustar para cancelar cualquier efecto magnético local.

Photo: a fateful compass: This is the compass that actor John Wilkes Booth used to navigate the Potomac River, as he made his escape after shooting US President Abraham Lincoln in 1865. Foto Cortesía de Carol M. Highsmith’s America, Library of Congress, Prints and Photographs Division.,

brújulas de barco

La declinación y la desviación no importan tanto si estás a pie con un mapa o en acar; generalmente, hay otras cosas que puedes usar para ayudarte a encontrar tu camino y no es catastrófico si tomas un giro equivocado o dos. En un barco, lejos de tierra y con mal tiempo (por lo que no puedes navegar por el cielo), es un asunto completamente diferente. Antes de que llegaran los avances tecnológicos como el GPS y radar, la vida de las personas dependía de navegar con precisión solo con la brújula., Es por eso que las brújulas de Barco (a veces llamadas brújulas de marinero) eran mucho más sofisticadas que las que la gente solía usar en tierra. En la brújula de un barco moderno, la tarjeta de brújula está unida a un flotador con una serie de agujas magnéticas debajo de él y gira libremente dentro de una gran caja de vidrio llena de una mezcla de alcohol y agua (para minimizar la fricción y absorber las vibraciones de la nave en movimiento)., Todo está montado en gimbals (pivotes) en un soporte llamado binnacleso permanece horizontal incluso cuando el barco está lanzando (moviéndose hacia arriba y hacia abajo) y rodando (balanceándose de lado a lado) en las olas.

otros tipos de brújulas

girocompases

Si las brújulas magnéticas pueden ser difíciles de usar en barcos, imagine lo mucho peor que son en aviones de rápido movimiento. Es por eso que los aviones (además de los grandes barcos y algunos vehículos terrestres) dependen de los girocompases., A diferencia de un magneticcompass, que apunta de la misma manera debido a la atracción magnética, agyrocompass utiliza un giroscopio—una rueda de giro rápido, montado ongimbals, que sigue girando en la misma dirección sea cual sea la forma en que gira. Los girocompases son más capaces de hacer frente al «entorno más dinámico» a bordo de los buques y aviones y otra ventaja es que pueden configurarse para indicar el norte verdadero (el Polo Norte) en lugar del Norte magnético.,

ilustraciones: cómo funciona un girocompás: un giroscopio giratorio pesado (amarillo, centro) alimentado por un motor eléctrico (púrpura, parte inferior) gira dentro de dos anillos de montaje perpendiculares llamados cardanes (rojo y verde). Estos se fijan mediante resortes a una carcasa exterior (azul), firmemente unida al cuerpo de un barco o un avión. La idea básica es que el giroscopio giratorio mantenga un indicador apuntando en la misma dirección, Sin importar cómo el barco o el avión se desvíe y se desvíe., El modelo que se muestra aquí fue desarrollado por Hans Usener de Kiel Alemania, a partir de su patente estadounidense 1,136,566: Gyrocompass, patentado el 20 de abril de 1915, cortesía de la Oficina de Patentes y marcas de Estados Unidos.

el girocompás fue desarrollado con éxito a principios del siglo XX por el ingeniero estadounidense Elmer Sperry (1860-1930), patentado en 1908, y demostrado por primera vez en un barco en 1911., Sin embargo, el girocompás de Sperry se basó en una invención anterior (1906) del científico alemán Hermann Anschütz-Kaempfe (1872-1931), que demandó con éxito a Sperry por infracción de patentes en Alemania con la ayuda de Albert Einstein (1879-1955). Sin embargo, los casos posteriores de infracción de patentes en el Reino Unido y los Estados Unidos se encontraron a favor de Sperry, por lo que hoy en día se le atribuye en gran medida la invención.,

Astrocompases

mientras que las brújulas magnéticas y los girocompases se establecen de acuerdo con la Tierra,los astrocompases están alineados con la posición de los cuerpos celestes(puntos fijos en el cielo, como el sol o las estrellas) y luego indican la posición del norte verdadero. Son más complejos y más difíciles de usar que las brújulas magnéticas, pero ofrecen una buena alternativa en lugares como las regiones polares donde las brújulas magnéticas y los girocompases no son confiables.

Foto: Girocompás y equipos de navegación en un camión. Foto Cortesía de US Geological Survey.,

radio compasses

También llamados radio direction finders (RDF), estos captan señales direccionales enviadas desde transmisores de radio.La idea básica es que una antena receptora (a bordo de algo como un barco o avión) capta una señal más fuerte o más débil de acuerdo con cómo apunta hacia la antena transmisora.Con el equipo RDF original, tenía que girar la antena receptora de una manera u otra para maximizar o minimizar la señal, lo que le permitía averiguar dónde estaba el transmisor. Con las señales de más de un transmisor, usted podría determinar su propia posición., Los buscadores de dirección automáticos (ADF) en los aviones modernos son brújulas de radio que calculan y muestran direcciones automáticamente utilizando un puntero y un dial similar a una brújula magnética tradicional.

¿Quién inventó la brújula?

nadie sabe cuándo o dónde se inventaron las brújulas, pero esto es lo que sabemos:

  • ~300-200bce: se cree que los buscadores de Dirección magnética primitivos se inventaron en China.,
  • siglo XII CE: las brújulas más sofisticadas se inventan de forma independiente en China, el mundo árabe y Europa y cuentan con agujas de brújula montadas en alfileres por primera vez.
  • 13th century: Compasses incorporate compass cards marked with the now-familiar cardinal points and subdivisions.
  • siglo 15: Los Navegantes se dan cuenta de que las brújulas apuntan al polo norte magnético de la Tierra en lugar de su verdadero polo norte (geográfico).
  • siglo XVI: las brújulas marinas se montan en cardanes para reducir los problemas causados por el movimiento de los barcos.,
  • siglo XVII: el inglés William Gilbert publica un relato científico exhaustivo del magnetismo de la Tierra y lo utiliza para explicar por qué las brújulas apuntan hacia el norte.
  • década de 1880: el físico escocés William Thompson (Lord Kelvin) desarrolla brújulas que se pueden ajustar para trabajar dentro de barcos con casco de hierro.
  • década de 1880: el holandés Marinus Gerardus van den Bos patenta un girocompás. Otros desarrollan y refinan la invención en las próximas décadas.
  • 1900s: radio direction finding (RDF) es desarrollado por los ingenieros italianos Ettore Bellini y Alessandro Tosi.,
  • 1906: Hermann Anschütz-Kaempfe (1872-1931) inventa el girocompás moderno.
  • 1911: el girocompás mejorado de Elmer Sperry se prueba con éxito en un barco por primera vez.
  • 1900-1920: se desarrollan brújulas de Radio (Radio direction finders, RDF).
  • 1973: el proyecto de navegación por satélite GPS de los Estados Unidos marca el comienzo de un cambio constante de la navegación tradicional a métodos más automatizados y fáciles de usar para encontrar su camino.,