varför kompasser kan vara felaktiga

foto: på 1960-talet var astronauterna utrustade med små kompasser som thisas del av deras överlevnadsutrustning så att de skulle veta var de var när de kom tillbaka till jorden.Foto med tillstånd av NASA Johnson Space Center (NASA-JSC).

kompasser är briljant användbara men de kan ibland leda oss vilse, på grund av tvåor olika problem som kallas deklination (eller variation) ochavvikelse. Här är varför.,

Deklination (variation)

jorden snurrar runt en axel (en slags osynlig stav) som löper genom nordpolen(ibland kallad den geografiska nordpolen, vid ”toppen” av theplanet) och Sydpolen (eller den geografiska sydpolen, vid ”botten”av planeten). Men jordens magnetfält är lite wonky och inte ’ tquite linje upp med sin rotationsaxel. Så den magnetiska nordpolen(platsen din kompass pekar mot) sammanfaller inte exakt med den verkliga Nordpolen (det är flera hundra km/miles) borta och detsamma gäller för den magnetiska sydpolen.,

i praktiken är skillnaden mellan ”true north” och ”magnetic north” liten och i allmänhet (när du är ute och handlar om med acompass och karta) kan du behandla norr en kompass visar dig somhough det pekade på den verkliga, geografiska nordpolen.Om vi skall vara mer exakt, skillnaden mellan ”den magnetiska nordpolen” och ”true north” är anangle som varierar något från plats till plats (och från och med år toyear, eftersom positionen av Jordens magnetiska nordpolen är constantlychanging) och det kallas missvisning eller variation.,När riktigt noggrann navigering är viktig (till exempel på fartyg) måste du ta hänsyn till deklinationen och korrigera för den.

avvikelse

en kompass är utformad för att reagera på magnetfältet som genereras av den virvlande heta massan ofrock tusentals kilometer / miles djupt inne i jorden, men det finns massor av andra saker som händer, mycket närmare din kompass, som kanka det bra och verkligen ur whack. Om du är inne i ett järnskeppeller en bil, till exempel, kan all den metallen göra stor skillnad., Korrektheten hos en kompassmätning i en viss situation kallasavvikelsen, och det är vinkeln mellan var kompasset skulle peka om det var helt korrekt (magnetisk norr) och varDet faktiskt pekar. Om det finns en magnet i närheten, eller om du är nära en speciellt magnetisk bit av jordskorpan, eller om det finns fluktuerande elektriska strömmar som genererar magnetfält, kommer din kompassnål att påverkas och dess noggrannhet kommer att bli klar., De mest sofistikerade kompasserna har kompenserande magnetereller järnstycken inbyggda i dem som du kan justera för att avbryta eventuella lokala magnetiskaeffekter.

foto: en ödesdiger kompass: det här är kompassen som skådespelaren John Wilkes Booth brukade navigera i Potomacfloden, eftersom han gjorde sin flykt efter att ha skjutit USA: s President Abraham Lincoln 1865. Foto med tillstånd av Carol M. Highsmith ’ s America, Library of Congress, tryck och fotografier Division.,

fartygets kompasser

deklination och avvikelse spelar ingen roll så mycket om du är till fots med en karta eller i acar; i allmänhet finns det andra saker du kan använda för att hjälpa dig att hittaditt sätt och det är knappast katastrofalt om du tar fel tur ellertwo. På ett fartyg, långt från land och i dåligt väder (så att du kan ’ tnavigate av himlen), det är en helt annan sak. Före tekniska framsteg som GPS andradar kom, människors livberor på att navigera exakt med kompass ensam., Det var därför fartygets kompasser (ibland kallade Mariners kompasser) var mycket mersofistikerade än de som vanligtvis används påland. I ett modernt fartygs kompass är kompasskortet fäst vid en flottör med ett antalmagnetiska nålar under den och snurrar fritt inuti en stor glaskål fylld med en blandning av alkohol och vatten (för att minimera friktionenoch absorbera vibrationer från det rörliga skeppet)., Hela saken ärmonterad på gimbaler (svänger) i ett stativ som kallas en binnacleso det förblir horisontellt även när fartyget pitching (rör sig upp och ner) och rullande (gunga från sida till sida) i vågorna.

andra typer av kompasser

Gyrokompasser

om magnetiska kompasser kan vara svåra att använda i fartyg, föreställ dig hur mycket värre de är i snabbflyttande flygplan. Därför är flygplan (plus stora fartygoch vissa landfordon)beroende av gyrokompass., Till skillnad från en magnetiskkompass, som pekar på samma sätt på grund av magnetisk attraktion, använder agyrocompass ett gyroskop—ett snabbt snurrande hjul, monterat pådimbaler, som fortsätter att rotera i samma riktning oavsett hur duvända det. Gyrokompasser kan bättre klara av den mer” dynamiska miljön ” ombord på fartyg och flygplan och en annan fördel är att de kan ställas in för att indikera sant norr (nordpolen) snarare änmagnetisk norr.,

Konstverk: Hur en gyrokompass fungerar: en tung roterande gyroskop (gul, center) som drivs av en elektrisk motor (lila, botten) snurrar inne två vinkelrät montering av ringar som kallas balansupphängning (röd och grön). Dessa är fixerade av fjädrar till ett yttre hölje (blått), själv fastsatt på ett fartygs eller ett flygplans kropp. Grundidén är att det spinnande gyroskopet håller en indikator som pekar i samma riktning, oavsett hur fartyget eller planet svänger och driver., Modellen som visas här utvecklades av Hans Usener Kiel, Tyskland, från hans AMERIKANSKA Patent 1,136,566: Gyrokompass, patenterade 20 April 1915, artighet av US Patent and Trademark Office.

gyrokompasset utvecklades framgångsrikt i början av 1900-talet av amerikansk ingenjör Elmer Sperry (1860-1930), patenterad 1908 och demonstrerades först på ett fartyg 1911., Sperrys gyrokompass var dock faktiskt baserat på en tidigare (1906) uppfinning av den tyska forskaren Hermann Anschütz-Kaempfe (1872-1931), som framgångsrikt stämde Sperry för patentintrång i Tyskland med hjälp av Albert Einstein (1879-1955). Senare patentintrång fall i Storbritannien och USA fann till förmån för Sperry, dock, vilket är anledningen till att han till stor del krediteras med uppfinningen idag.,

Astrocompasses

medan magnetiska kompasser och gyrokompasser är inställda enligt jorden,är astrokompasser i linje med positionen för himmelska kroppar(fasta punkter på himlen, såsom solen eller stjärnorna) och indikerar sedanpositionen för true north. De är mer komplexa och svårare att användaän magnetiska kompasser, men erbjuder ett bra alternativ på platser som polarregionerna där magnetiska kompasser och gyrokompasser är opålitliga.

foto: gyrokompass och navigationsutrustning på en lastbil. Foto med tillstånd AVUS Geological Survey.,

Radio kompasser

även kallad radio direction finders (RDF), dessa plocka upp riktningssignaler strålas ut från radiosändare.Grundtanken är att en mottagarantenn (ombord något som ett fartyg eller flygplan) plockar upp en starkare eller svagare signal beroende på hur den pekar mot den sändande antennen.Med original RDF-utrustning var du tvungen att vrida mottagarantennen på ett eller annat sätt för att maximera eller minimera signalen, vilket gjorde det möjligt för dig att räkna ut var sändaren var. Med signaler från mer än en sändare kunde dufigur ut din egen position., Automatisk riktning finders (ADF) på moderna flygplan är radio kompasser som automatiskt räkna ut och visa riktningar med hjälp av en pekare och ringa liknar en traditionell, magnetisk kompass.

vem uppfann kompassen?

ingen vet när eller var kompasser uppfanns, men det är vad vi vet:

  • ~300–200BCE: primitiva magnetiska riktningsfinnare tros ha uppfunnits i Kina.,
  • 12th century CE: mer sofistikerade kompasser uppfanns oberoende i Kina, den arabiska världen och Europa och har kompassnålar monterade på stiften för första gången.
  • 13th century: kompasser innehåller kompasskort markerade med de nu bekanta kardinalpunkterna och underavdelningarna.
  • 15th century: Navigatörer inser att kompasser pekar på jordens magnetiska nordpolen snarare än dess sanna (geografiska) nordpolen.
  • 1500-talet: Marina kompasser är monterade i gimbaler för att minska problem som orsakas av fartygens rörelse.,
  • 17th century: engelsmannen William Gilbert publicerar en omfattande vetenskaplig redogörelse för jordens magnetism och använder den för att förklara varför kompasser point north.
  • 1880s: skotsk fysiker William Thompson (Lord Kelvin) utvecklar kompasser som kan anpassas för att arbeta inuti järnskrovade fartyg.
  • 1880-talet: Holländaren Marinus Gerardus van den Bos patent en gyrokompass. Andra utvecklar och förfina uppfinningen under de närmaste decennierna.
  • 1900-talet: Radio direction finding (RDF) är utvecklad av italienska ingenjörer Ettore Bellini och Alessandro Tosi.,
  • 1906: Hermann Anschütz-Kaempfe (1872-1931) uppfinner den moderna gyrokompass.
  • 1911: Elmer Sperrys förbättrade gyrokompass testas framgångsrikt på ett fartyg för första gången.
  • 1900-1920: Radio kompasser (Radio direction finders, RDF) utvecklas.
  • 1973: USA: s GPS – satellitnavigeringsprojekt markerar början på en stadig övergång från traditionell navigering till mer automatiserade, enklare att använda metoder för att hitta vägen.,