Hvorfor kompass kan være unøyaktig

Foto: I 1960-årene, astronautene ble utstyrt med små kompasser som thisas en del av deres overlevelse utstyr slik at de skulle vite hvor de var når de kom tilbake til Jorden.Foto: NASA Johnson Space Center (NASA-JSC).

Kompass er briljant nyttig, men de kan noen ganger føre oss på villspor, på grunn av twoquite ulike problemer kalt deklinasjon (eller variasjon) anddeviation. Her er hvorfor.,

Deklinasjon (variasjon)

Jorden snurrer rundt en akse (et slags usynlig stang) kjører gjennom nordpolen(noen ganger kalt den geografiske nordpolen, på «toppen» av theplanet) og sydpolen (eller geografiske sydpolen, på «bunnen»av kloden). Men jordas magnetfelt er litt wonky og ikke’tquite linje opp med sin rotasjonsakse. Så den magnetiske nordpolen(the place kompasset peker mot) ikke nettopp coincidewith den virkelige nordpolen (det er flere hundre km/miles) awayand det samme gjelder for den magnetiske sydpolen.,

I praksis, forskjellen mellom «true north» og «magnetic north» er liten og generelt (når du er ute og farter med acompass og kart) du kan behandle nord et kompass viser deg asthough det var peker til den virkelige, geografiske nordpolen.Hvis vi blir mer nøyaktig, forskjellen mellom «magnetic north» og «true north» er anangle som varierer litt fra sted til sted (og fra år toyear, fordi plasseringen av Jordens magnetiske nord er constantlychanging) og det heter avviket eller variasjon.,Når det virkelig nøyaktig navigasjon er viktig (for eksempel, på skip),må du ta avviket hensyn og riktig for det.

Avvik

Et kompass er utformet for å reagere på det magnetiske feltet som genereres av virvlende masse varme ofrock tusenvis av kilometer/km dypt inne i Jorden, men det arelots av andre ting som skjer, mye nærmere kompasset, som canthrow det godt og virkelig ut av klask. Hvis du er inne i et strykejern shipor en bil, for eksempel, alle som metall kan gjøre en stor forskjell., Theaccuracy av et kompass måling i en bestemt situasjon er calledthe avvik, og det er vinkelen mellom hvor compasswould poeng hvis det var helt nøyaktig (magnetisk nord) og whereit faktisk poeng. Hvis det er en magnet i nærheten, eller du er i nærheten aparticularly magnetiske bit av jordskorpen, eller det er fluctuatingelectric strøm genererer magnetiske felt, din kompassnål isgoing til å bli berørt og nøyaktighet er kommer til å bereduced., De mest sofistikerte kompass har kompensere magnetsor stykker av jern bygget inn i dem som du kan justere for å utjevne eventuelle lokale magneticeffects.

Foto: En skjebnesvanger kompass: Dette er kompasset som skuespiller John Wilkes Booth brukes til å navigere i Potomac-Elven, som han laget hans flukt etter opptak AMERIKANSKE Presidenten Abraham Lincoln i 1865. Foto: Carol M. Highsmith Amerika, Library of Congress, trykk og Fotografier Divisjon.,

Skipets kompass

Misvisning og avvik ikke saken så mye hvis du er til fots med et kart eller i acar; generelt, det er andre ting du kan bruke til å hjelpe deg findyour måte, og det er neppe katastrofalt hvis du tar en feil sving ortwo. På et skip, langt fra land og i dårlig vær (så du kan’tnavigate av himmelen), det er en helt annen sak. Beforetechnological fremskritt som GPS andradar kom, folk er livesdepended på å navigere nøyaktig ved compass alene., Det er derfor skipet’scompasses (noen ganger kalt mariner ‘ s kompasser) var mye moresophisticated enn de folk som vanligvis brukes onland. I en moderne skip er kompass, kompass kortet er koblet til en flåte med en rekke ofmagnetic nåler under det og spinner fritt inne i en stor glassbowl fylt med en blanding av alkohol og vann (for å minimere frictionand absorbere vibrasjoner fra å flytte skipet)., Det hele ismounted på gimbals (dreier) i en stand som kalles en binnacleso det forblir horisontal selv når skipet er pitching (flytte opp anddown) og rullende (vuggende fra side til side) i bølger.

Andre typer kompass

Gyrocompasses

Hvis magnetisk kompass kan være vanskelig å bruke i skip, tenk på hvor mye verre de er i rask bevegelse fly. Det er derfor fly (pluss store shipsand noen landkjøretøyer) stole på gyrocompasses., I motsetning til en magneticcompass, som peker på samme måte på grunn av magnetisk tiltrekning, agyrocompass bruker et gyroskop—en rask spinnende hjulet, montert ongimbals, som roterer i samme retning uansett hvilken vei youturn det. Gyrocompasses er bedre i stand til å takle mer «dynamicenvironment» om bord i skip og fly, og en annen fordel er thatthey kan bli satt til å indikere true north (nordpolen) heller thanmagnetic nord.,

Kunstverk: Hvordan en gyrocompass fungerer: en kraftig roterende gyroskop (gul, center) drevet av en elektrisk motor (lilla, nederst) spinn inne i to vinkelrette montering ringer kalles gimbals (rød og grønn). Dette er løst ved springs til en ytre deksel (blå), seg godt festet til kroppen av et skip eller et fly. Den grunnleggende ideen er at spinning gyroskop holder en indikator peker i samme retning, uansett hvor skipet eller flyet svinger og fonner., Modellen som er vist her, ble utviklet av Hans Usener av Kiel i Tyskland, fra hans US Patent 1,136,566: Gyrocompass, patentert April 20, 1915, courtesy of US Patent and Trademark Office.

gyrocompass ble vellykket utviklet i begynnelsen av det 20. århundre av Amerikansk ingeniør Elmer Sperry (1860-1930), patentert i 1908, og første gang påvist på et skip i 1911., Imidlertid, Sperry er gyrocompass var faktisk basert på en tidligere (1906) oppfinnelsen av tysk vitenskapsmann Hermann Anschütz-Kaempfe (1872-1931), som klarer å saksøkt Sperry for patentinngrep i Tyskland med hjelp av Albert Einstein (1879-1955). Senere inngrep i patent tilfeller i STORBRITANNIA og USA funnet i favør av Sperry, imidlertid, og det er derfor han er i stor grad kreditert med oppfinnelsen i dag.,

Astrocompasses

Mens magnetiske kompass og gyrocompasses er angitt i henhold til Jorden,astrocompasses er i samsvar med plasseringen av himmellegemer(faste punkter på himmelen, slik som Solen eller stjernene) og deretter indicatethe posisjon for sann nord. De er mer komplekse og vanskeligere å usethan magnetisk kompass, men tilbyr et godt alternativ på steder likethe polare områder der magnetiske kompass og gyrocompasses areunreliable.

Foto: Gyrocompass og navigasjons-utstyr på en lastebil. Foto: ofUS Geologiske Undersøkelse.,

Radio kompass

Også kalt radio peileapparater (RDF), disse plukke opp retningsbestemt signaler strålte outfrom radiosendere.Den grunnleggende ideen er at en får antenne (ombord noe som eit skip eller fly) plukker opp en sterkere eller svakere signal i henhold til hvordan den peker mot overføring av antennen.Med originale RDF utstyr du måtte slå motta antenne en eller annen måte for å maksimere eller minimere signal, som tillot deg å finne ut hvor senderen var. Med signaler fra mer enn en sender, kan du couldfigure ut din egen posisjon., Automatisk peileapparater (ADF) på moderne fly er radio kompass som automatisk regne ut og vise retninger ved hjelp av en pointer og slå ligner en tradisjonell, magnetisk kompass.

Som oppfant kompasset?

Ingen vet når eller hvor du kompass ble oppfunnet, men dette er hva vi vet:

  • ~300–200BCE: Primitive magnetiske peileapparater er antatt å ha blitt oppfunnet i Kina.,
  • 12. århundre CE: Mer sofistikerte kompass er oppfunnet uavhengig i Kina, den arabiske verden, og i Europa og har compass nåler montert på pinnene for første gang.
  • 13. århundre: Kompass innlemme kompass-kort som er merket med nå-kjent himmelretninger og undergrupper.
  • 15. århundre: Navigatører innse at kompass peker til Jordens magnetiske nordpolen, heller enn dens sanne (geografisk) nordpolen.
  • 16. århundre: Marine kompass er montert i gimbals for å redusere problemer som er forårsaket av bevegelse av skip.,
  • 17. århundre: Engelskmannen William Gilbert utgir en omfattende vitenskapelige hensyn til Jordens magnetisme og bruker det til å forklare hvorfor kompass punkt nord.
  • 1880: Skotske fysikeren William Thompson (Lord Kelvin) utvikler kompass som kan justeres til arbeid i jern-avskallet skip.
  • 1880: Dutchman Marinus Gerardus van den Bos patenter en gyrocompass. Andre utvikle og forbedre oppfinnelsen løpet av de neste tiårene.
  • 1900-tallet: Radio retning å finne (RDF) er utviklet av italienske ingeniører Ettore Bellini og Alessandro Tosi.,
  • 1906: Hermann Anschütz-Kaempfe (1872-1931) oppfinner moderne gyrocompass.
  • 1911: Elmer Sperry er forbedret gyrocompass er testet på et skip for første gang.
  • 1900-1920: Radio kompass (radio peileapparater, RDFs) er utviklet.
  • 1973: Usa GPS-navigasjon prosjektet markerer begynnelsen på en jevn skifte bort fra tradisjonell navigasjon til mer automatiserte, som er enklere å bruke metoder for å finne din måte.,