Магнитный компас — что это за прибор, строение и виды

Магнитный компас — что это за прибор, строение и виды

Магнитный компас — это навигационный прибор, используемый для определения сторон света за счет ориентирования магнитной стрелки вдоль магнитных линий Земли.

  1. История изобретения и какими были старинные компасы
  2. Виды компасов
  3. Виды креплений для компасов
  4. Как устроен современный компас
  5. Погрешности компаса и как их минимизировать
  6. Как пользоваться компасом: краткая инструкция
  7. Магнитный компас своими руками — видео

Как пользоваться компасом правильно

Чтобы не сбиться с пути, важно иметь представление, как ориентироваться по компасу. Перед тем как брать компас с собой в поход, советуем проверить его.

Для этого выполняйте простые действия:

  1. Разместите компас на ровной поверхности лицевой стороной вверх.
  2. Когда стрелка станет неподвижной, поднесите к прибору магнит или металл. Стрелка должна потянуться в сторону намагниченного предмета.
  3. Уберите магнит/металл. Стрелка сразу вернулась в исходное положение? Компас рабочий. Смело его используйте.

Перейдем к практике. Ориентирование по компасу — задача не такая сложная, как может показаться. Чтобы не заблудиться, сделайте так:

  1. Положите компас на ровную поверхность.
  2. Снимите стрелку с фиксатора.
  3. Когда намагниченная стрелка перестанет покачиваться, посмотрите на циферблат: синяя часть магнита укажет на север (N).
  4. Определившись с маршрутом, зафиксируйте стрелку.

Не забывайте время от времени сверяться с показаниями компаса и двигайтесь в определенном направлении (север, северо-запад). Когда захотите вернуться, идите в противоположную сторону — на юг или юго-восток. В отправную точку попасть вряд ли удастся, но правильно выбранное направление выведет в район искомой местности.

Случаи, когда нужно идти прямо на юг или север, — редкость. Чтобы ходить по компасу по разным маршрутам, необходимо вычислить азимут — угол, образуемый заданным направлением движения и направлением на север.

Зачем нужен компас и как им пользоваться: Pixabay

Если есть карта местности, выполните следующие действия, чтобы достичь нужного пункта:

  1. Отметьте на карте две точки — место теперешнего нахождения и пункта назначения. Соедините их прямой линией. Из точки, где находитесь, проведите луч на север. Угол между этими двумя линиями — это азимут.
  2. Установите компас на карте, чтобы его центр лежал на точке вашего пребывания, а буква N — на проведенной черте. Поверните карту, чтобы стрелка указывала на север. Посмотрите, на какое значение она смотрит. Если находится между двумя цифрами, берите меньшую величину. Посчитайте количество делений от числа до стрелки (каждое из них — 5⁰, поэтому умножьте полученное число на 5). Прибавьте полученный результат к величине, прочитанной на шкале.
  3. Высчитав азимут в градусах, запишите показания.
  4. Так же поступите со всеми точками по маршруту, отметив их значения.
  5. Двигайтесь в выбранном направлении, не забывайте сверяться с компасом. Держите компас перед собой и следите, чтобы конец стрелки, который изначально был направлен на север, совпадал с буквой N. Идите в направлении, которое указывает устройство.
  6. Когда решите вернуться, двигайтесь по обратному азимуту.

При использовании прибора учитывайте такие нюансы:

  1. Вблизи (200 км) от магнитных полюсов Земли магнитный компас бесполезен.
  2. Если движетесь на много километров вперед, обращайте внимание на разницу координат географического и магнитного полюсов.
  3. Магнитный компас будет давать неверные показания, если он находится рядом с железом, ферромагнитными материалами, намагниченными предметами.

Магнитный компас — полезное устройство, которое поможет найти правильный путь в экстремальных условиях. Принцип его действия основан на взаимодействии намагниченной стрелки прибора и электромагнитного поля Земли. Если удастся понять, как пользоваться компасом, то заблудиться с таким устройством нереально.

Узнавайте обо всем первыми

Подпишитесь и узнавайте о свежих новостях Казахстана, фото, видео и других эксклюзивах.

Технические параметры и механизм компаса

Человечество изобрело компас много веков назад, но этот вполне обычный прибор до сих пор считается одним из самых совершенных. Дело в том, что его намагниченная стрелка работает в точном соответствии с законами физики и разворачивается строго вдоль силовых линий Земли, окутанной магнитным полем.

Рисунок 2. Работа прибора основана на действии магнитного поля Земли

Несмотря на то, что сейчас на рынке появились более современные модели компасов, прибор по-прежнему работает по принципам, установленным нашими предками.

Рассмотрим механизм работы одной из самых распространенных моделей – компаса Адрианова:

  1. Корпус прибора обычно выполняют из пластика, но допускается и использование немагнитного металла.
  2. Корпус представляет собой циферблат с делениями от 0 до 360 градусов, что представляет собой полный охват окружности.
  3. Большинство моделей оснащены арретиром – специальным механическим рычажком, который удерживает стрелку. Перед определением местоположения его отпускают, и стрелка, под действием магнитного поля Земли, начинает указывать на север.

При этом важно учитывать и некоторые особенности работы с прибором, в частности места, где компас не работает. В первую очередь, чтобы точно определить свое местоположение и направление дальнейшего движения нужно держать прибор строго горизонтально. В идеале, его следует положить на плоскую поверхность, хотя в походных условиях это не всегда возможно. Кроме того, нельзя пользоваться компасом рядом с железнодорожными путями или линиями электропередач. Их излучение слишком сильное, и стрелка просто будет показывать неправильное направление (рисунок 2).

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.

Ссылка на основную публикацию
Статьи на тему:

Adblock
detector