Por bússolas podem ser imprecisas

Foto: Na década de 1960, os astronautas foram equipados com pouco bússolas como thisas parte de seus equipamentos de sobrevivência, de modo que gostaria de saber onde eles estavam quando chegaram de volta à Terra.Foto cortesia do Centro Espacial Johnson da NASA (NASA-JSC).

as bússolas são brilhantemente úteis, mas podem, por vezes, desviar-nos, devido a dois problemas diferentes chamados declinação (ou variação) e servidão. Eis o porquê.,

Declinação (variação)

a Terra gira sobre um eixo (uma espécie de invisível haste) atravessa o pólo norte(às vezes chamado de pólo norte geográfico, no “topo” da theplanet) e o polo sul (ou polo sul geográfico, no “fundo”do planeta). Mas o campo magnético da Terra é um pouco instável e não se alinha com o seu eixo de rotação. Assim, o pólo norte magnético (o lugar para onde a bússola aponta) não coincide precisamente com o Pólo Norte real (são várias centenas de km/milhas) e o mesmo se aplica ao pólo sul magnético.,

na prática, a diferença entre o “norte verdadeiro” e o “norte magnético” é pequena e geralmente (quando você está fora e por aí com um compasso e um mapa) você pode tratar o norte uma bússola mostra que você estava apontando para o pólo norte geográfico real.Se estamos sendo mais precisos, a diferença entre “norte magnético” e “norte verdadeiro” é anangulo que varia ligeiramente de lugar para lugar (e de ano para ano, porque a posição do Norte magnético da terra está em constante mudança) e é chamado de declinação ou variação.,Quando a navegação realmente precisa é importante (por exemplo,em navios), você tem que levar em conta a declinação e corrigir para ela.

Desvio

Uma bússola é concebido para reagir ao campo magnético gerado pelo redemoinho quente de massa ofrock milhares de quilômetros/milhas de profundidade no interior da Terra, mas não arelots outras coisas acontecendo, muito mais próxima de sua bússola, que canthrow bem e verdadeiramente fora do lugar. Se você está dentro de um navio de ferro ou um carro, por exemplo, todo esse metal pode fazer uma grande diferença., A precisão da medição de uma bússola em uma determinada situação é chamada de desvio, e é o ângulo entre onde a bússola apontaria se ela fosse perfeitamente precisa (norte magnético) e onde ela realmente aponta. Se há um íman por perto, ou se está perto de um pedaço magnético da crosta terrestre, ou se há correntes eléctricas flutuantes que geram campos magnéticos, a agulha da bússola vai ser afectada e a sua precisão vai ser reduzida., Os compassos mais sofisticados têm magnetos compensadores ou peças de ferro incorporadas neles que você pode ajustar para cancelar quaisquer efeitos magnéticos locais.

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 cortesia de Carol M. Highsmith’s America, Library of Congress, Prints and Photographs Division.,

as bússolas do navio

declinação e desvio não importam muito se você está a pé com um mapa ou em acar; geralmente, existem outras coisas que você pode usar para ajudá-lo a encontrar o seu caminho e não é catastrófico se você tomar um caminho errado ou dois. Num navio, longe da terra e com mau tempo (por isso não se pode navegar pelo céu), é uma questão completamente diferente. Antes de avanços tecnológicos como o GPS e o radar surgirem, a vida das pessoas dependia da navegação com precisão apenas pela bússola., É por isso que as bússolas dos navios (às vezes chamadas bússolas de mariner) eram muito mais sofisticadas do que aquelas que as pessoas normalmente usavam na terra. Na bússola de um navio moderno, a bússola está ligada a um flutuador com uma série de agulhas magnéticas por baixo e gira livremente dentro de um grande tanque de vidro cheio de uma mistura de álcool e água (para minimizar a fricção e absorver as vibrações do navio em movimento)., A coisa toda é eontada em gimbais (pivots) em um estande chamado binnacleso ele permanece horizontal, mesmo quando o navio está lançando (se movendo para cima e para baixo) e rolando (balançando de lado para lado) nas ondas.

outros tipos de bússolas

Girocompassas

Se as bússolas magnéticas podem ser difíceis de usar em navios, imagine quanto pior elas são em aeronaves em movimento rápido. É por isso que os aviões (além de grandes navios e alguns veículos terrestres) dependem de girocompassas., Ao contrário de uma magneticcompass, que aponta da mesma maneira por causa da atração magnética, agyrocompass usa um giroscópio—uma roda de fiação rápida, montada em mímbalos, que mantém a rotação na mesma direção, qualquer que seja o caminho que você a vira. Os giroscompassos são mais capazes de lidar com o ambiente mais “dinâmico” a bordo dos navios e dos aviões e outra vantagem é que podem ser definidos para indicar o verdadeiro norte (o pólo norte) em vez de um norte magnético.,

Artwork: How a gyrocompass works: a heavy rotating gyroscope (yellow, center) powered by an electric motor (purple, bottom) spins inside two perpendicular mounting rings rings called gimbals (red and green). Estes são fixados por molas a um invólucro exterior (azul), ele próprio firmemente fixado ao corpo de um navio ou de um avião. A idéia básica é que o giroscópio giratório mantém um indicador apontando na mesma direção, não importa como o navio ou plano Veer e drifts., O modelo mostrado aqui foi desenvolvido por Hans Usener da Alemanha Kiel, a partir de sua patente dos EUA 1.136.566: Gyrocompass, patenteado em 20 de abril de 1915, cortesia do escritório de Patentes e marcas dos EUA.

O girocompass foi desenvolvido com sucesso no início do século XX pelo engenheiro americano Elmer Sperry (1860-1930), patenteado em 1908, e demonstrado pela primeira vez em um navio em 1911., No entanto, o gyrocompass de Sperry foi realmente baseado em uma invenção anterior (1906) pelo cientista alemão Hermann Anschütz-Kaempfe (1872-1931), que processou com sucesso Sperry por violação de patente na Alemanha com a ajuda de Albert Einstein (1879-1955). Mais tarde, casos de infração de patentes no Reino Unido e nos EUA encontraram a favor de Sperry, no entanto, é por isso que ele é amplamente creditado com a invenção de hoje.,

Astrocompasses

Enquanto bússolas magnéticas e gyrocompasses são definidas de acordo com o Terra,astrocompasses estão alinhados com a posição dos corpos celestes(pontos fixos no céu, como o Sol ou as estrelas) e, em seguida, indicatethe posição do norte verdadeiro. Eles são mais complexos e mais difíceis de usar compassas magnéticas, mas oferecem uma boa alternativa em lugares como as regiões polares onde compassos magnéticos e girocompassas são pouco confiáveis.

Photo: Gyrocompass and navigational equipment on a truck. Foto cortesia da US Geological Survey.,

bússolas de rádio

também chamados radiotelefones (RDF), estes captam sinais direcionais enviados a partir de transmissores de rádio.A idéia básica é que uma antena receptora (a bordo de algo como um navio ou avião) pega um sinal mais forte ou mais fraco de acordo com como aponta para a antena transmissora.Com o equipamento RDF original, você teve que rodar a antena de recepção de uma maneira ou de outra para maximizar ou minimizar o sinal, o que lhe permitiu descobrir onde estava o transmissor. Com sinais de mais de um transmissor, você poderia calcular sua própria posição., Detectores automáticos de direção (ADF) em aeronaves modernas são bússolas de rádio que automaticamente percebem e exibem direções usando um ponteiro e dial semelhante a uma bússola magnética tradicional.quem inventou a bússola?

ninguém sabe quando ou onde foram inventadas bússolas, mas isto é o que sabemos:

  • ~300–200BCE: acredita-se que os primitivos Detectores de Direcção magnética tenham sido inventados na China.,as bússolas mais sofisticadas são inventadas independentemente na China, no mundo árabe e na Europa e apresentam agulhas montadas em alfinetes pela primeira vez.século XIII: bússolas incorporam placas de bússola marcadas com os agora conhecidos pontos cardinais e subdivisões.século XV: os navegadores percebem que as bússolas apontam para o polo norte magnético da terra ao invés do seu verdadeiro polo norte (geográfico).século XVI: as bússolas marinhas são montadas em gimbos para reduzir os problemas causados pelo movimento dos navios.,século XVII: o Inglês William Gilbert publica um relato científico abrangente do magnetismo da terra e usa-o para explicar por que as bússolas apontam para o norte.1880: o físico escocês William Thompson (Lord Kelvin) desenvolve bússolas que podem ser ajustadas para trabalhar dentro de navios de casco de ferro.1880: Dutchman Marinus Gerardus van den Bos patents a gyrocompass. Outros desenvolvem e aperfeiçoam a invenção nas próximas décadas.1900: Radio direction finding (RDF) é desenvolvido pelos engenheiros italianos Ettore Bellini e Alessandro Tosi.,
  • 1906: Hermann Anschütz-Kaempfe (1872-1931) inventa o gyrocompass moderno.
  • 1911: a girocompass melhorada de Elmer Sperry é testada com sucesso em um navio pela primeira vez.1900-1920: bússolas de rádio (radiocomunicadores, RDFs) são desenvolvidas.1973: o projeto de navegação por satélite GPS dos Estados Unidos marca o início de uma mudança constante da navegação tradicional para métodos mais automatizados e mais fáceis de usar para encontrar o seu caminho.,