waarom kompassen onnauwkeurig kunnen zijn

Foto: in de jaren 1960 werden astronauten uitgerust met kleine kompassen zoals deze als onderdeel van hun overlevingsuitrusting zodat ze zouden weten waar ze waren toen ze terug op aarde kwamen.Foto met dank aan NASA Johnson Space Center (NASA-JSC).

kompassen zijn briljant bruikbaar, maar ze kunnen ons soms op een dwaalspoor brengen, vanwege twee verschillende problemen die declinatie (of variatie) en defiatie worden genoemd. Dit is waarom.,

declinatie (variatie)

aarde draait om een as (een soort onzichtbare staaf) die door de Noordpool(soms de geografische noordpool genoemd, aan de “top” van de planeet) en de Zuidpool (of de geografische zuidpool, aan de “onderkant”van de planeet) loopt. Maar het magnetische veld van de aarde is een beetje wankel en komt niet overeen met zijn draaias. Dus de magnetische noordpool(de plaats waar je kompas naar wijst) valt niet precies samen met de echte Noordpool (het is enkele honderden km/mijl) en hetzelfde geldt voor de magnetische zuidpool.,

in de praktijk is het verschil tussen “echt noorden” en “magnetisch noorden” klein en over het algemeen (als je op pad bent met een kompas en kaart) kun je het noorden behandelen een kompas laat je zien hoe het naar de echte, geografische noordpool wees.Als we nauwkeuriger zijn, is het verschil tussen “magnetisch noorden” en “waar noorden” een hoek die enigszins varieert van plaats tot plaats (en van jaar tot jaar, omdat de positie van het magnetische noorden van de aarde constant verandert) en het wordt de declinatie of variatie genoemd.,Wanneer echt nauwkeurige navigatie belangrijk is (bijvoorbeeld op schepen), moet je rekening houden met de declinatie en corrigeren.

afwijking

een kompas is ontworpen om te reageren op het magnetische veld dat wordt gegenereerd door de wervelende hete massa van rots duizenden kilometers/mijl diep in de aarde, maar er zijn veel andere dingen aan de hand, veel dichter bij uw kompas, die het goed en echt uit balans kunnen brengen. Als je bijvoorbeeld in een ijzeren schip of in een auto zit, kan al dat metaal een groot verschil maken., De nauwkeurigheid van een kompasmeting in een bepaalde situatie wordt de afwijking genoemd, en het is de hoek tussen waar de kompas zou wijzen als het perfect accuraat was (magnetisch noorden) en waar het eigenlijk wijst. Als er een magneet in de buurt is, of je in de buurt bent van een specifiek magnetisch stukje aardkorst, of er fluctuerende elektrische stromen zijn die magnetische velden genereren, wordt je kompasnaald aangetast en wordt de nauwkeurigheid ervan verminderd., De meest geavanceerde kompassen hebben compenserende magnetof stukjes ijzer ingebouwd in hen die u kunt aanpassen om eventuele lokale magnetischeeffecten te elimineren.

Foto: een noodlottig kompas: dit is het kompas dat acteur John Wilkes Booth gebruikte om door de Potomac rivier te navigeren, toen hij ontsnapte na het neerschieten van de Amerikaanse President Abraham Lincoln in 1865. Foto met dank aan Carol M. Highsmith ‘ s America, Library of Congress, prints and Photographs Division.,

scheeps kompassen

declinatie en afwijking maken niet zoveel uit als je te voet met een kaart of in acar bent; over het algemeen zijn er andere dingen die je kunt gebruiken om je weg te vinden en het is nauwelijks catastrofaal als je een verkeerde afslag of twee neemt. Op een schip, ver van het land en bij slecht weer (dus je kunt niet door de lucht varen), is het een heel andere zaak. Voordat technologische vooruitgang, zoals GPS andradar, voorbij kwam, ging het leven van mensen alleen al door het kompas nauwkeurig te navigeren., Daarom waren de scheepskompassen (ook wel Mariner ‘ s kompassen genoemd) veel geavanceerder dan de schepen die men gewoonlijk op het land gebruikte. In een modern scheepskompas wordt de kompas bevestigd aan een vlotter met een aantal magnetische naalden eronder en draait vrij in een grote glazen kom gevuld met een mengsel van alcohol en water (om wrijving te minimaliseren en trillingen van het bewegende schip te absorberen)., Het hele ding is gemonteerd op gimbalen (pivots) in een standaard genaamd een binnacleso het blijft horizontaal, zelfs wanneer het schip is pitching (omhoog en omlaag) en rollen (schommelen van links naar rechts) in de golven.

andere soorten kompassen

gyrokompassen

als magnetische kompassen lastig te gebruiken zijn in Schepen, stel je dan eens voor hoeveel slechter ze zijn in snel bewegende vliegtuigen. Daarom zijn vliegtuigen (plus grote schepen en sommige landvoertuigen) afhankelijk van gyrocompassen., In tegenstelling tot een magnetisch kompas, die dezelfde kant op wijst vanwege magnetische aantrekking, gebruikt agyrocompass een gyroscoop—een sneldraaiend wiel, gemonteerd op gimbalen, dat in dezelfde richting blijft draaien, ongeacht de kant waarop je hem draait. Gyrocompassen zijn beter in staat om te gaan met de meer “dynamische omgeving” aan boord van schepen en vliegtuigen en een ander voordeel is dat ze kunnen worden ingesteld op het ware noorden (de Noordpool) in plaats van magnetisch noorden.,

kunstwerk: Hoe werkt een gyrocompass: een zware draaiende gyroscoop (geel, midden) aangedreven door een elektromotor (paars, onder) draait in twee loodrechte montageringen genaamd gimbalen (rood en groen). Deze zijn bevestigd door veren aan een buitenmantel (blauw), zelf stevig bevestigd aan het lichaam van een schip of een vliegtuig. Het basisidee is dat de draaiende gyroscoop een indicator in dezelfde richting houdt, ongeacht hoe het schip of vliegtuig buigt en drijft., Het hier getoonde model is ontwikkeld door Hans Usener Uit Kiel Duitsland, uit zijn US Patent 1.136.566: Gyrocompass, gepatenteerd op 20 April 1915, met dank aan het US Patent and Trademark Office.de gyrocompas werd in het begin van de 20e eeuw met succes ontwikkeld door de Amerikaanse ingenieur Elmer Sperry (1860-1930), gepatenteerd in 1908, en voor het eerst gedemonstreerd op een schip in 1911., Sperry ‘ s gyrocompas was echter eigenlijk gebaseerd op een eerdere uitvinding (1906) van de Duitse wetenschapper Hermann Anschütz-Kaempfe (1872-1931), die Sperry met succes aanklaagde voor octrooi-inbreuk in Duitsland met de hulp van Albert Einstein (1879-1955). Later patent inbreukzaken in het Verenigd Koninkrijk en de VS gevonden in het voordeel van Sperry, echter, dat is waarom hij grotendeels gecrediteerd met de uitvinding vandaag.,

Astrokompassen

terwijl magnetische kompassen en gyrokompassen worden ingesteld volgens de aarde,worden astrokompassen uitgelijnd met de positie van hemellichamen(vaste punten aan de hemel, zoals de zon of sterren) en geven vervolgens de positie van het ware noorden aan. Ze zijn complexer en moeilijker te gebruikendan magnetische kompassen, maar bieden een goed alternatief op plaatsen zoals de poolgebieden waar magnetische kompassen en gyrokompassen onrendabel zijn.

Foto: Gyrocompass en navigatieapparatuur op een vrachtwagen. Foto met dank aanus Geological Survey.,

Radiokompassen

ook wel radiorichtingsvinders (RDF) genoemd, deze pikken directionele signalen op die van radiozenders worden uitgestraald.Het basisidee is dat een ontvangende antenne (aan boord van iets als een schip of vliegtuig) een sterker of zwakker signaal oppikt afhankelijk van hoe het naar de zendantenne wijst.Met originele RDF-apparatuur moest je de ontvangende antenne op de een of andere manier draaien om het signaal te maximaliseren of te minimaliseren, waardoor je erachter kon komen waar de zender was. Met signalen van meer dan één zender kunt u uw eigen positie configureren., Automatic direction finders (ADF) op moderne vliegtuigen zijn radiokompassen die automatisch uit te vinden en weer te geven richtingen met behulp van een wijzer en wijzerplaat vergelijkbaar met een traditionele, magnetische kompas.

Wie heeft het kompas uitgevonden?

niemand weet wanneer of waar kompassen werden uitgevonden, maar dit is wat we wel weten:

  • ~300-200BCE: primitieve magnetische richtingsvinders worden verondersteld te zijn uitgevonden in China.,
  • 12e eeuw: meer geavanceerde kompassen worden onafhankelijk uitgevonden in China, de Arabische wereld en Europa en hebben kompasnaalden die voor het eerst op pennen zijn gemonteerd.
  • 13e eeuw: kompassen bevatten kompaskaarten gemarkeerd met de nu bekende hoofdpunten en onderverdelingen.15de eeuw: Navigators realiseren zich dat kompassen naar de magnetische noordpool van de aarde wijzen in plaats van naar de ware (geografische) noordpool.
  • 16e eeuw: Zeekompassen zijn gemonteerd in gimbalen om problemen veroorzaakt door de beweging van schepen te verminderen.,17de eeuw: de Engelsman William Gilbert publiceert een uitgebreid wetenschappelijk verslag over het magnetisme van de aarde en gebruikt het om uit te leggen waarom kompassen naar het noorden wijzen.1880: de Schotse natuurkundige William Thompson (Lord Kelvin) ontwikkelt kompassen die kunnen worden aangepast om te werken in schepen met een ijzeren romp.1880: Marinus Gerardus van den Bos patenteert een gyrocompas. Anderen ontwikkelen en verfijnen de uitvinding in de komende decennia.
  • 1900: Radio direction finding (RDF) is ontwikkeld door de Italiaanse ingenieurs Ettore Bellini en Alessandro Tosi.,1906: Hermann Anschütz-Kaempfe (1872-1931) vindt de moderne gyrocompas uit.1911: Elmer Sperry ‘ s verbeterde gyrocompas is voor het eerst met succes getest op een schip.
  • 1900-1920: Radiokompassen (radio direction finders, RDFs) worden ontwikkeld.1973: het GPS-satellietnavigatieproject van de Verenigde Staten markeert het begin van een gestage verschuiving van traditionele navigatie naar meer geautomatiseerde, gemakkelijker te gebruiken methoden om de weg te vinden.,