Warum Kompasse ungenau sein können

Foto: In den 1960er Jahren wurden Astronauten mit kleinen Kompassen wie thisas Teil ihrer Überlebensausrüstung ausgestattet, damit sie wissen, wo sie waren, als sie zur Erde zurückkamen.Foto mit freundlicher Genehmigung von NASA Johnson Space Center (NASA-JSC).

Kompasse sind brillant nützlich, aber sie können uns manchmal in die Irre führen, wegen zweiviele verschiedene Probleme genannt Deklination (oder Variation) anddeviation. Hier ist warum.,

Deklination (Variation)

Die Erde dreht sich um eine Achse (eine Art unsichtbarer Stab), die durch den Nordpol(manchmal auch als geografischer Nordpol bezeichnet, an der“ Spitze „derPlanet) und der Südpol (oder geografischer Südpol, am“Boden“ des Planeten). Aber das Magnetfeld der Erde ist ein bisschen wackelig und stimmt nicht ganz mit seiner Rotationsachse überein. Der magnetische Nordpol (der Ort, auf den Ihr Kompass zeigt) stimmt also nicht genau mit dem realen Nordpol (er ist mehrere hundert km/Meilen entfernt) überein und das gleiche gilt für den magnetischen Südpol.,

In der Praxis ist der Unterschied zwischen „wahrer Norden“ und „magnetischer Norden“ klein und im Allgemeinen (wenn Sie unterwegs sind mit acompass und Karte) können Sie den Norden behandeln Ein Kompass zeigt Ihnen, wiewohl er auf den realen, geografischen Nordpol zeigt.Wenn wir genauer sind, ist der Unterschied zwischen „magnetischem Norden“ und „wahrem Norden“ ein Indikator, der von Ort zu Ort leicht variiert (und von Jahr zu Jahr, weil die Position des magnetischen Nordens der Erde konstant ist). und es heißt die Deklination oder Variation.,Wenn wirklich genaue Navigation wichtig ist (zum Beispiel auf Schiffen), müssen Sie die Deklination berücksichtigen und korrigieren.

Abweichung

Ein Kompass soll auf das Magnetfeld reagieren, das durch die wirbelnde heiße Masse von Tausenden von Kilometern / Meilen tief in der Erde erzeugt wird, aber es gibt noch viele andere Dinge, die Ihrem Kompass viel näher kommen und ihn gut und wirklich aus dem Gleichgewicht bringen können. Wenn Sie in einem Eisenschiff sindoder ein Auto, zum Beispiel, all das Metall kann einen großen Unterschied machen., Die Genauigkeit einer Kompassmessung in einer bestimmten Situation wird genanntdie Abweichung, und es ist der Winkel zwischen dem, wo der Kompass zeigen würde, wenn es vollkommen genau wäre (magnetischer Norden) und woes tatsächlich Punkte. Wenn sich ein Magnet in der Nähe befindet oder Sie sich in der Nähe eines magnetischen Teils der Erdkruste befinden oder schwankende elektrische Ströme Magnetfelder erzeugen, wird Ihre Kompassnadel beeinträchtigt und ihre Genauigkeit wird beeinträchtigt., Die anspruchsvollsten Kompasse haben Kompensationsmagnetisierungoder Eisenstücke in sie eingebaut, die Sie einstellen können, um alle lokalen magnetischen Effekte aufzuheben.

Foto: Ein schicksalhafter Kompass: Dies ist der Kompass, mit dem Schauspieler John Wilkes Booth durch den Potomac River navigierte, als er 1865 nach der Erschießung von US-Präsident Abraham Lincoln flüchtete. Foto mit freundlicher Genehmigung von Carol M. Highsmith ‚ s America, Library of Congress Drucke und Fotografien Division.,

Schiffskompasse

Deklination und Abweichung spielen keine große Rolle, wenn Sie zu Fuß mit einer Karte oder in acar sind; Im Allgemeinen gibt es andere Dinge, die Sie verwenden können, um Ihnen zu findenIhr Weg und es ist kaum katastrophal, wenn Sie eine falsche Wendung oderzwei. Auf einem Schiff, weit weg von Land und bei schlechtem Wetter (damit Sie nicht am Himmel schweben können), ist es eine ganz andere Sache. Bevor technologische Fortschritte wie GPS und Radar eintraten, hing das Leben der Menschen davon ab, allein mit dem Kompass genau zu navigieren., Das ist der Grund, warum Schiffskompasse (manchmal mariner Kompasse genannt) waren viel moresophisticated als die, die Menschen in der Regel onland verwendet. In einem modernen Schiffskompass ist die Kompasskarte an einem Schwimmer mit einer Reihe vonmagnetischen Nadeln darunter befestigt und dreht sich frei in einem großen Glasbowl, der mit einer Mischung aus Alkohol und Wasser gefüllt ist (um Reibungen zu minimierenund Vibrationen vom sich bewegenden Schiff zu absorbieren)., Das Ganze istmontiert auf Gimbals (Pivots) in einem Stand namens binnacleso es bleibt horizontal, auch wenn das Schiff in den Wellen Pitching (auf und ab bewegt) und Roll (Schaukeln von Seite zu Seite).

Andere Arten von Kompassen

Gyrocompasses

Wenn magnetische Kompasse in Schiffen schwierig zu verwenden sind, stellen Sie sich vor, wie viel schlimmer sie in sich schnell bewegenden Flugzeugen sind. Deshalb Flugzeuge (plus große Schiffeund einige Landfahrzeuge) verlassen sich auf Gyrocompasses., Im Gegensatz zu einem Magneticcompass, der aufgrund magnetischer Anziehung auf die gleiche Weise zeigt, verwendet Agyrocompass ein Gyroskop—ein sich schnell drehendes Rad, das auf Gimbals montiert ist und sich in die gleiche Richtung dreht, je nachdem, wie Sie es drehen. Gyrocomputer sind besser in der Lage, mit der „dynamischeren Umgebung“ an Bord von Schiffen und Flugzeugen umzugehen, und ein weiterer Vorteil ist, dassSie so eingestellt werden können, dass sie den wahren Norden (den Nordpol) anstelle des magnetischen Nordens anzeigen.,

Grafik: Wie ein Gyrocompass funktioniert: Ein schweres rotierendes Gyroskop (gelb, Mitte), das von einem Elektromotor (lila, unten) angetrieben wird, dreht sich in zwei senkrechten Befestigungsringen, Gimbals (rot und grün). Diese werden durch Federn an einem äußeren Gehäuse (blau) befestigt, das selbst fest am Körper eines Schiffes oder Flugzeugs befestigt ist. Die Grundidee ist, dass das sich drehende Gyroskop einen Indikator in die gleiche Richtung zeigt, egal wie sich das Schiff oder Flugzeug bewegt und driftet., Das hier gezeigte Modell wurde von Hans Usener aus Kiel entwickelt, aus seinem US-Patent 1,136,566: Gyrocompass, patentiert am 20. April 1915, mit freundlicher Genehmigung des US Patent and Trademark Office.Jahrhunderts vom amerikanischen Ingenieur Elmer Sperry (1860-1930) erfolgreich entwickelt, 1908 patentiert und 1911 erstmals auf einem Schiff demonstriert., Sperrys Gyrocompass basierte jedoch tatsächlich auf einer früheren (1906) Erfindung des deutschen Wissenschaftlers Hermann Anschütz-Kaempfe (1872-1931), der Sperry mit Hilfe von Albert Einstein (1879-1955) erfolgreich wegen Patentverletzung in Deutschland verklagte. Spätere Patentverletzungsfälle in Großbritannien und den USA fanden jedoch zugunsten von Sperry statt, weshalb ihm die Erfindung heute weitgehend zugeschrieben wird.,

Astrokompasse

Während Magnetkompasse und Gyrokompasse entsprechend der Erde eingestellt sind, werden Astrokompasse auf die Position von Himmelskörpern(feste Punkte am Himmel, wie Sonne oder Sterne) ausgerichtet und dann anzeigendie Position des wahren Nordens. Sie sind komplexer und schwerer zu verwendenals Magnetkompasse, bieten aber eine gute Alternative an Orten wie den Polarregionen, in denen Magnetkompasse und Gyrokompasse unzuverlässig sind.

Foto: Gyrocompass und Navigationsgeräte auf einem LKW. Foto mit freundlicher Genehmigung der Geological Survey.,

Funkkompasse

Auch Radio Direction Finders (RDF) genannt, nehmen diese Richtungssignale von Funksendern auf.Die Grundidee ist, dass eine Empfangsantenne (an Bord eines Schiffes oder Flugzeugs) ein stärkeres oder schwächeres Signal aufnimmt, je nachdem, wie es auf die Sendeantenne zeigt.Bei Original-RDF-Geräten mussten Sie die Empfangsantenne in die eine oder andere Richtung drehen, um das Signal zu maximieren oder zu minimieren, sodass Sie herausfinden konnten, wo sich der Sender befand. Mit Signalen von mehr als einem Sender könnten SieKonfigurieren Sie Ihre eigene Position., Automatische Richtungsfinder (ADF) in modernen Flugzeugen sind Funkkompasse, die mit einem Zeiger und einem Zifferblatt, ähnlich einem herkömmlichen Magnetkompass, automatisch Richtungen ermitteln und anzeigen.

Wer hat den Kompass erfunden?

Niemand weiß, wann oder wo Kompasse erfunden wurden, aber das wissen wir:

  • ~300-200BCE: Es wird angenommen, dass primitive magnetische Richtungsfinder in China erfunden wurden.,Jahrhundert CE: Anspruchsvollere Kompasse werden unabhängig in China, der arabischen Welt und Europa erfunden und verfügen über Kompassnadeln, die zum ersten Mal auf Stiften montiert sind.Jahrhundert: Kompasse enthalten Kompasskarten, die mit den heute bekannten Kardinalpunkten und Unterteilungen gekennzeichnet sind.Jahrhundert: Navigatoren erkennen, dass Kompasse eher auf den magnetischen Nordpol der Erde als auf seinen wahren (geografischen) Nordpol zeigen.Jahrhundert: Marinekompasse werden in Gimbals montiert, um Probleme zu reduzieren, die durch die Bewegung von Schiffen verursacht werden.,Jahrhundert: Der Engländer William Gilbert veröffentlicht einen umfassenden wissenschaftlichen Bericht über den Magnetismus der Erde und erklärt damit, warum Kompasse nach Norden zeigen.
  • 1880er Jahre: Der schottische Physiker William Thompson (Lord Kelvin) entwickelt Kompasse, die an die Arbeit in eisernen Schiffen angepasst werden können.
  • 1880er Jahre: Der Niederländer Marinus Gerardus van den Bos patentiert einen Gyrocompass. Andere entwickeln und verfeinern die Erfindung in den nächsten Jahrzehnten.
  • 1900: Radio Direction Finding (RDF) wurde von den italienischen Ingenieuren Ettore Bellini und Alessandro Tosi entwickelt.,
  • 1906: Hermann Anschütz-Kaempfe (1872-1931) erfindet die moderne Gyro-Kompass.
  • 1911: Elmer Sperrys verbesserter Gyrocompass wird erstmals erfolgreich auf einem Schiff getestet.
  • 1900-1920: Funkkompasse (Radio Direction finders, RDFs) werden entwickelt.
  • 1973: Das GPS-Satellitennavigationsprojekt der Vereinigten Staaten markiert den Beginn einer stetigen Abkehr von der traditionellen Navigation zu automatisierteren, benutzerfreundlicheren Methoden, um Ihren Weg zu finden.,