Компас как он выглядит

Компас

Ко́мпас — прибор для определения горизонтальных направлений на местности. Применяется для определения направления, в котором движется морское, воздушное судно, наземное транспортное средство; направления, в котором идет пешеход; направления на некоторый объект или ориентир. Компасы подразделяются на два основных класса: магнитные компасы типа стрелочных, которыми пользуются топографы и туристы, и немагнитные, такие, как гирокомпас и радиокомпас.

Вам будет интересно: Сульфирование бензола: строение, свойства и структурная формула

И все-таки изобретателями первого навигатора принято считать китайцев. В первых приборах использовался металл, обладающий магнитными свойствами – руда. Древние китайцы приписывали ему чудодейственные свойства и называли камнем материнской любви. Кусочку руды придавали форму двояковыпуклого продолговатого предмета. Повесив на нитку, определяли, что одной выпуклостью он показывает на юг, а другой — на север. Использовали первый компас при передвижении по пустыне. Часто у путешественников не было возможности распознать звезды на небе. В такие ночи и пользовались компасом.

Стрелка магнитного компаса

Главной деталью магнитного компаса является магнитная стрелка.

Она представляет собой миниатюрный магнит, который взаимодействует с магнитным полем земного шара, поворачиваясь вдоль силовых магнитных линий. Если не вдаваться в тонкости, то магнитная стрелка указывает на северный и южный магнитные полюса Земли. А благодаря тому, что магнитные полюса находятся не так уж далеко от истинных (географических) полюсов, с некоторой оговоркой можно говорить, что магнитный компас показывает на географические север и юг.

Подробно вопрос о том, куда именно указывает стрелка компаса, рассмотрен на сайте в отдельном материале…

Стрелки в разных моделях компасов выполняются в разных формах, но везде они металлические

Тем не менее, при необходимости точно определить направления сторон света и, например, сориентировать карту для дальнейшей работы с ней, компас используют с учетом значений магнитного склонения, которое, в свою очередь, находят на карте местности либо на специализированных сайтах.

Для того, чтобы не путаться в сторонах света при использовании компаса, северную и южную части магнитной стрелки красят в разные цвета либо придают им особую форму. Так, например, северная часть стрелки компаса «Азимут» покрашена в красный цвет, а северная часть стрелки компаса Адрианова сделана в виде наконечника стрелы.

В современных компасах стрелки либо их части делают из очень сильных магнитов, благодаря чему такие стрелки быстро стабилизируются, а пользоваться компасом становится возможно даже на бегу. В частности, такие стрелки используются при сборке компасов российского производства компании «Москомпас».

Какие бывают компасы, и почему на корабле нужны все

Обычный, магнитный

Обыкновенный магнитный компас (компас Адрианова) знаком каждому школьнику. Положил на ладонь, отпустил стопор (арретир), дождался, пока стрелка покажет на север – и все дела! А в темноте он ещё и светится, что ужасно круто!

Существуют более сложные разновидности этого прибора – артиллерийский компас, горный компас, морской компас в кардановом подвесе.

Принцип работы у них у всех одинаковый – намагниченная стрелка поворачивается в магнитном поле Земли.

Достоинства у всех у них тоже одинаковые – конструкция простая, стоимость относительно невысокая, работать с ними легко.

Недостатки у магнитных компасов тоже одни и те же. Во-первых, они «боятся» металлических предметов – показания компаса могут испортить обычные ножницы или нож. Они «сходят с ума» в местах магнитных аномалий (например, крупных залежей железных руд). Наконец, они показывают направление на магнитный полюс Земли, а не на географический – то есть далеко не всегда правильно указывают направление. В высоких широтах (например, в Арктике или в Антарктиде) магнитный компас «врёт» так сильно, что прокладывать по нему курс/путь становится нереально.

Индукционный, он же электромагнитный

В школе на уроках физики в 8 классе учительница показывает очень интересный опыт: берёт магнит, катушку из проволоки и эту катушку двигает вдоль магнита – и в ней откуда ни возьмись вдруг появляется электрический ток! Это интереснейшее явление называется электромагнитной индукциейв проводнике, движущемся поперёк линий магнитного поля, возникает электрический ток.

Учёные подумали: «Но ведь корабль или самолёт тоже движутся внутри магнитного поля Земли! Значит, в катушке из провода внутри этого корабля или самолёта должен возникать слабый ток, причём его сила зависит от того, в какую сторону направлена катушка!». Так появился на свет индукционный компас – в нём используются две или три катушки, в которых ток «наводится» магнитным полем нашей планеты.

Главный плюс такого компаса – он не боится металлических предметов и деталей вблизи. Под такой можно сколько хочешь подкладывать топор – а он всё равно будет точно показывать направление! Главный минус – индукционный компас работает только в движении, причём желательно с высокой скоростью. Прочие минусы – требует электропитания, сложная конструкция и, как обычный магнитный компас, очень сильно «врёт» в высоких широтах.

Астрокомпас, он же солнечный и звёздный

Приблизительно определять направление «по солнцу» и «по звёздам» люди умели уже тысячи лет назад. Скажем, в полдень солнце показывает на юг. А ночью полярная звезда показывает на север. Нельзя ли на основе этого принципа сделать точные компасы, пригодные для лётчиков и судоводителей? – задумались специалисты. Оказалось, можно! Так появился на свет астрокомпас. Астрокомпасы бывают солнечные и звёздные.

Один из первых в нашей стране солнечных компасов («солнечный указатель курса», сокращённо «СУК») был установлен на самолёт АНТ-25, на котором лётчики Чкалов, Байдуков и Беляков совершили первый в мире межконтинентальный перелёт через северный полюс. Там, где магнитный компас не справлялся, солнечный компас отработал безукоризненно.

Основа любого астрокомпаса – подвижный визир и часовой механизм. Если астрокомпас солнечный, штурману достаточно указать широту, точное время и навести визир на солнце; в результате прибор тут же покажет точное направление на север и позволит установить нужный курс корабля или самолёта. Если астрокомпас звёздный, штурману нужно предварительно выбрать определённую яркую звезду (навигационную звезду) и настроить астрокомпас под её небесные координаты. Дальнейший ход работы полностью совпадает с солнечным компасом.

Преимущества астрокомпаса понятны – он точен, он показывает истинный север, ему не страшны никакие магнитные аномалии или металлические предметы. Однако недостатки тоже есть – он довольно сложен в конструкции, для работы с астрокомпасом нужен опытный штурман, знающий звёздное небо. Астрокомпас не работает в условиях шторма, сильной болтанки и банальной облачной погоды. Если небо закрыто тучами – самый лучший астрокомпас становится бесполезным. Наконец, солнечный компас бесполезен ночью, а звёздный – днём, сами понимаете почему.

Гирокомпас, или что можно сделать из детской игрушки

Была ли у вас в детстве юла? Она же волчок? Да наверняка была – это одна из самых древних и популярных во всём мире детских игрушек. Даже в «Азбуке» какое слово на букву «Ю» всегда рисуют? Раскрути юлу – и она стоит ровно, не падает, сохраняет своё положение в пространстве, даже если её толкнуть или осторожно перенести в другое место.

«А нельзя ли свойство юлы удерживать постоянное направление использовать для определения направления на север?» – подумали изобретатели. Дело было не простое и успехом увенчалось далеко не с первой попытки – но в результате на свет появился «компас-юла». Научное название юлы – гироскоп, поэтому новый прибор назвали гирокомпас.

Внутри гирокомпаса – массивный быстро вращающийся ротор в кардановом подвесе. Ротор стремится сохранять положение в пространстве. Но ведь наша с вами Земля тоже вращается, верно? Поэтому угол наклона ротора в подвесе постепенно изменяется. Если специальным противовесом перевести ротор в горизонтальную плоскость, он как бы сам по себе медленно повернётся и укажет нам на север – то есть ось его вращения встанет в плоскости оси вращения Земли. Сложно, но эффективно.

Достоинства гирокомпаса – он показывает истинный север, ему не страшны магнитные помехи, он не зависит от погоды или времени суток. Недостатки? Он требует электропитания, он очень тяжёлый (больше 25 килограммов!), он сложен в обращении и настройке.

Радиокомпас, или сплошная автоматика

Сразу после открытия радио в конце XIX века учёным стало ясно, что радио можно использовать для определения пеленга – то есть направления на источник радиосигнала. Достаточно создать поворачивающуюся антенну – если развернуть её к источнику «лицом», сигнал будет самым сильным, если повернуть «боком», то самым слабым. Если установить на земле постоянно работающий радиопередатчик (радиомаяк), а вращающуюся антенну и приёмник поставить на корабль или самолёт, то штурман, зная частоту радиомаяка и его координаты (из специального справочника), может быстро определить направление на маяк – и, соответственно, направление на север и курс судна. Созданное устройство назвали автоматическим радиокомпасом.

Автоматический радиокомпас – штука очень удобная. Достаточно просто задать частоту и «поймать» сигнал маяка, а дальше радиокомпас сам определит направление и покажет верный курс пилоту на приборной доске. Сейчас по всей Земле установлены тысячи радиомаяков, позволяющих судам и самолётам уверенно держать курс даже в самую ненастную погоду. Работа с радиомаяками настолько удобна и эффективна, что даже появившиеся в последние 30 лет навигационные спутниковые системы GPS и ГЛОНАСС не смогли их вытеснить.

Достоинства радиокомпаса – удобство, автоматический режим работы, высочайшая точность. Недостатки – требует электропитания, а главное – требует «видимости» хотя бы одного радиомаяка. Если из-за атмосферных помех (например, во время гроз или магнитных бурь) или дальности ни один радиомаяк «не слышен», радиокомпас превращается в бесполезный набор металла и электроники.

Нетрудно догадаться, что у всех типов компасов есть как достоинства, так и недостатки. Именно поэтому на всех современных судах и самолётах такие системы дублируются, иногда многократно. Например, на судне может стоять и проверенный столетиями магнитный компас, и гирокомпас, и радиокомпас, и астрономический компас, и ультрасовременный GPS-навигатор – причём хороший штурман (и капитан тоже) просто обязаны уметь обращаться со всеми этими приборами. Выйдет из строя один – воспользуемся другим, не уверены в показаниях вот этого – сравним с показаниями вот того. Глубокие разносторонние знания – вот основа безопасности вождения судов и самолётов, даже в наш компьютерный век. Автоматическая прокладка курса – это хорошо, но автоматику тоже необходимо постоянно проверять и перепроверять человеку! Иначе может случиться беда – скажем, как с круизным лайнером Costa Concordia в 2012 году.

От XIV века и до наших дней

Старый компас в его первоначальном виде просуществовал с III века до нашей эры вплоть до IX века. Затем его сменила банка с плавающим магнитом в виде рыбки. В XII столетии он распространился на территории арабских и европейских стран.

Именно с того момента ученые начали раздумывать над возможными видоизменениями, которые облегчат взаимодействие с этим прибором и повысят точность.

Существенный вклад в развитие внесли итальянцы. Они отказались от сосуда с водой. В XIV веке под крышку стали помещать бумажное полотно с указанием сторон света. Стрелку поместили на острие.

Спустя некоторое время, для уменьшения колебаний иглу, служившую стрелкой размещали на кардановом подвесе. Это позволило пользоваться компасом на кораблях даже во время шторма и сильной качки. Это произошло в XVI веке. А уже в XVII столетии компас дополнили линейкой и визиром.

С тех пор прибор претерпевал лишь незначительные доработки. Магнитный компас, каким мы знаем его сегодня, был запатентован в 1908 году и носил название Эйнштейна-Аншютца. Эти приборы отличаются от своих предшественников:

  • они компактны;
  • точность результата;
  • простота использования;
  • дополнение вспомогательными элементами.

С тех пор они были запущены в массовое производство.

Дальнейшее распространение компаса

Наряду с изучением природы магнетизма и магнитных полей, путешественники и ученые придумывали всевозможные варианты доработки. Современные модели значительно отличаются от древнего компаса.

Они компактны, просты в использовании, дают точный результат за более короткий промежуток времени. Многие из них снабжаются дополнительными элементами такими как:

  • лупа;
  • визир;
  • линейка и так далее.

Некоторые модели, а именно те, что выдаются военным и армейцам, изготовлены из ударопрочного и водонепроницаемого материала. Однако, суть их осталась неизменной. Компас все так же применяется для определения сторон света и для ориентирования на местности. Однако, сегодня выдвигаются все более жесткие требования.

Разберемся с обозначениями на компасе

Буквами на компасе обозначены стороны света. Внимательно рассмотрим лимб: точка начала отсчета, направление на север, обычно обозначается буквой С, затем по часовой стрелке через равные промежутки буквами В, Ю и З отмечены восток, юг и запад. На некоторых компасах стороны света обозначены английскими буквами: N, S, E, W — они означают стороны света на английском языке:

  • North — Север
  • South — Юг
  • East — Восток
  • West — Запад

Как известно из курса геометрии, круг делится на 360⁰, следовательно, между сторонами света 90⁰. Если отметить каждый градус соответствующей цифрой, видимой невооруженным глазом, размеры компаса будут слишком велики, поэтому на шкале нанесены риски через каждые 5⁰, а подписаны только значения кратные двадцати.

В центре лимба установлена вращающаяся стрелка, две половины которой раскрашены в синий и красный цвета. Красная стрелка показывает на Юг, синяя на Север. Многие путают, но запомнить легко: Юг — там где тепло — обозначен «горячим» красным цветом, а Север — «холодным» синим. В большинстве приборов стрелка, так же, как и основные точки шкалы, покрыта фосфором и светится в темноте.

Рассчитываем азимут

На карте проложены истинные меридианы, встречающиеся в точке истинного географического полюса. В связи с этим угол между тем меридианом, который идет на север, и курсом пути, полученного по карте, будет разниться с углом, найденным по прибору, поскольку стрелка компаса находится вдоль магнитного меридиана, а совсем не географического.

Если в этой местности существует восточное магнитное склонение, то величину его необходимо вычесть от азимута, который получен при помощи компаса на месте, для того чтобы его значение сошлось с истинным азимутом, который найден по карте. Вот для чего оно обозначается знаком «—” (минус).

В случае, если в этой местности наблюдается отклонение западное, то его протяженность необходимо прибавить к магнитному азимуту — затем, чтобы получить значение истинного. Вот почему оно отмечено знаком + (плюс).

Можно быть спокойным за расчеты, потому что поправки на магнитное склонение обеспечивают гарантию, что путешествие пройдет в запланированных границах и будет совпадать истинным географическим показателям, а маршрут не будет отклонен от карты.

Пусть прогресс и балует человеческое общество цифровыми приемами навигации, но классический компас с намагниченной стрелкой, как и прежде, популярен и надежен. Его функционирование не предполагает питания, наличия спутника или сотовой башни, а это значит, что этот прибор никогда не подведет: не сломается, не разрядится и т. д. А стороны света на компасе способен определить даже ребенок.

Компас и навигация с ним

В современном мире компасом надо уметь пользоваться всем на начальном уровне на случай потери/порчи/посадки навигатора, а на более продвинутом уровне:

  • увлекающимся спортивным ориентированием;
  • любителям Old School;
  • выживальщикам, готовящимся к БП. (да, через месяц примерно после того, как наземные станции сопряжения GPS и ГЛОНАСС сгорят в огне ядерных взрывов, спутниковые навигаторы потеряют свою точность).

Любителям теории полезно прочитать про магнитное склонение, но на практике знание о нем вам крайне редко пригодится.

Существуют разные модификации компасов.

Как ими пользоваться, расскажу. Обычно все просто, но постоянно возникают вопросы, зачем там разные крутящиеся части.

Но для начала возьмем карту. Предположим, что мы находимся в точке 34 и хотим прийти к точке 40.

Для начала возьмем

Спортивный планшетный компас

У него быстро вращается и успокаивается стрелка, а его основание прозрачное. Кладем его на карту так, чтобы соединить одной из его продольных линий СТАРТ и ФИНИШ.

Можно и не линию эту искать, а просто соединить наши точки ребром плашки компаса

Важный момент! ФИНИШНАЯ точка должна располагаться НА КОНЦЕ компаса. Если мы соединим точки наоборот, то и отправимся потом в противоположную сторону.

Теперь нам надо сделать так, чтобы северная стрелка компаса показывала ровно на север на карте. Север у нас на всех картах наверху (за исключением карт выходов из московского метро…).

В этом нам поможет крутящаяся круглая штука — картушка компаса — и синие линии, начерченные сверху вниз на этой карте (магнитные меридианы).

Теперь можно карту убрать даже. Начинаем крутиться на месте с компасом/крутить карту вместе с компасом так, чтобы стрелка компаса показывала на север на картушке (на букву N).

Конечно, можно и не крутить картушку, и поставить стрелку компаса ориентированной на верхнюю границу карты на глазок, но края карты, параллельно которым должна встать стрелка, на границе поля зрения, и накопить отклонение легко. А а у нас еще ж есть магнитное склонение, местные магнитные аномалии, неточность карт, кривые руки, зрение и т. д., так что там, где можно избежать ошибки, лучше избежать.

Спортивный напальчный компас

Прикладывается к нашему Старту и финишу соответствующим образом.

Компас собранный под правую руку Компас собранный под левую руку

Далее действия аналогичны действиям с планшетным компасом.

Военный компас

Военный он потому, что помимо деления круга на градусы, привычные со школы, этот компас имеет еще риски, делящие круг на 6400 делений. С помощью этого деления снайперы и артиллеристы могут быстро определить расстояние до цели, зная её габариты. Подробнее об этом можно прочитать, например, здесь, или загуглив «мера измерения углов тысячная».

Нас же интересует его гражданское применение и его визиры (лупа и крышка с прорезью и струной).

Сначала все точно также, как и со спортивным компасом: кладем его, соединяя точки СТАРТ и ФИНИШ, передом (крышкой) по направлению финишу.

Картушку тут крутить бесполезно, поэтому, надеясь только на наш глазомер, сразу начинаем вращаться так, чтобы северная стрелка указывала на север карты. В принципе, и так уже ясно, куда идти: крышка компаса нам показывает направление. Но у нас же не обычный компас, а с наворотами! Запоминаем на всякий случай азимут на наш объект (265 градусов), потому что сейчас мы будем много двигать компас и все собьем. Поднимаем крышку со струной на 90°, а кронштейн с лупой приблизительно на 45°, так, чтобы в лупу было видно желтую риску и шкалы азимутов, а в прорезь со струной — объекты местности.

И подносим компас к лицу

Первое осознанное селфи

Видим мы примерно следующее

То есть мы видим одновременно: желтую риску, под которой крутится диск с указанием градусов (нам надо повернуться так, чтобы было 265), две прорези (на кронштейне с лупой и на крышке компаса), струну, натянутую посредине прорези в крышке (на фото из-за фокусировки не видна), и приметную березу, которая находится на одной линии со всем вышеперечисленным.

Потом компас можно убрать и спокойно идти к примеченному в прорези объекту. У объекта процедуру с прикладыванием компаса к лицу повторить (тут надо не забыть про наши 265 градусов) и так далее, пока не придем куда надо.

Конкретно этот компас, что у меня , очень медленный, не рекомендую его для спортивного ориентирования и вообще, если вам важна скорость.

Обычный компас без наворотов

Любой брелок, встроенный в нож/огниво, любое другое место, куда китайцы его вставили, тоже применим. Тут нет никаких крутящихся картушек, визиров и прочего. Зато он легкий, валяется с непринужденным видом на дне рюкзака/висит на шее и достается при необходимости, когда GPS сдох.

Обычно я даже не ориентирую карту на север, это и в уме делается. В нашем примере по карте видно, что нам надо идти почти что на запад (налево от стрелки, указывающей на север).

Кому-то может показаться удобным вот такой компас, вешающийся как наручные часы, на запястье

Компас в электронных устройствах

Например в некоторых GPS приемниках, таких например как мой Garmin Etrex 30.

Вот как выглядит экран с ним (пользоваться компасом надо в горизонтальном положении прибора)

Умный прибор сразу пишет мне что его передняя часть направлена по магнитному азимуту 309 градусов.

А если я включу навигацию на какую-то точку, то появится стрелка, показывающая направление на мою цель

Мне надо повернуть немного налево чтобы моя цель оказалась прямо передо мной.

Практически любой современный смартфон оборудован компасом — надо только поставить приложение. Одно из самых простых GPS Status & Toolbox. А вот например экран компаса в приложении Locus Map.

Ввиду того, что на компас в электронике электромагнитное излучение оказывает особое влияние, для корректной работы компасов в таких приборах надо проводить их калибровку, причем чем чаще, тем лучше. В продукции Garmin надо в меню компаса выбрать пункт “Калибровать компас” и следовать инструкциям на экране (Программа покажет как покрутить прибор в разных плоскостях). Чтобы откалибровать компас на Android, надо или так же выбрать соответствующий пункт в меню приложения, или, если он отсутствует, запустить компас, а потом делать телефоном вот такие движения.

Помня о надежности и обычных компасов, не храните их вблизи с железными вещами, сильными магнитами (есть в динамиках например) и подольше от других компасов.

Чтобы освоить на практике процедуру навигации с компасом советую поучаствовать в соревнованиях по спортивному ориентированию. Например в Мосмеридиане.

Вот, пожалуй, и всё для тех, кто хотел узнать, какие компасы бывают, и научиться работать с ними.

PS: для диванных выживальщиков и теоретиков, ваяющих презентации в клубах спортивного туризма: теоретического бреда про построение дирекционных углов на карте Генштаба не будет. Кроме как на зачете по военной топографии мне это ни разу в жизни не пригодилось. Вам пригодилось? Реальный случай описываем в комментах.

PPS: Пока писал эту статью, пришла идея написать пост о способах нахождения сторон света без компаса и развеять пару устойчивых мифов. Вот она.

Ссылка на основную публикацию
Статьи на тему:

Adblock
detector