Что такое компас?

Компас – это устройство для ориентирования на местности путём указания на магнитные полюса Земли, стороны света, и другие объекты.

В настоящее время существуют несколько принципиально различных видов компаса: магнитный компас, гирокомпас, астрономический компас, а также компасы, ориентирующиеся на положение искусственных объектов: радиокомпас, спутниковый компас.

История компаса.

Компас это одно из величайших изобретений человечества. Трудно переоценить значение этого изобретения. Появление компаса произвело настоящий переворот в истории путешествий и мореплавании.

Первым появился магнитный компас.

Согласно историческим данным, изобретение компаса произошло в Китае, в 3-ем веке до н.э., в эпоху правления династии Сун, и использовалось для ориентирования в пустынях.

Китайский философ Хэнь Фэй Цзы так описал устройство компаса данной эпохи: компас представлял собой шарообразную ложку с тонким черенком, изготовленную из магнетита и тщательно отполированную в выпуклой части.

Ложку устанавливали своей выпуклой частью на тщательно отполированную медную или деревянную пластину так, чтобы черенок не касался пластины, а располагался над ней свободно. При этом ложка могла свободно вращаться вокруг оси своего основания.

На пластину были нанесены обозначения сторон света. Ложку приводили во вращение, подталкивая черенок ножки. Когда ложка останавливалась, черенок, выполняющий роль магнитной стрелки, указывал направление на юг.

В 11-ом веке в Китае изобрели уже плавающую стрелку компаса, ее делали из искусственного магнита. Намагниченный железный компас, обычно в форме рыбки, нагревался до красноты, а затем опускался в сосуд с водой. Здесь она начинала свободно плавать, а ее голова поворачивалась в сторону юга.

Ученый Шэнь Гуа, живший и творивший в Китае в том же ХI веке, долгое время изучал свойства магнитной стрелки. Им было предложено несколько разновидностей компаса. Используя намагниченную иглу, которую нужно прикрепить воском в центре корпуса к висящей шелковой нити, он установил, что такой компас более точно указывает направление по сравнению с плавающим. Им была предложена и более усовершенствованная конструкция, в которой намагниченная иголка крепилась на шпильку.

В 12-ом веке китайской иглой (компасом) начали пользоваться арабы, от них в 13-ом веке китайская игла стала известна итальянским морякам, затем испанцам, португальцам, французам, немцам и англичанам.

Происхождение слова «компас», по-видимому, связано со старинным английским словом «compass», которое означало в 13-14 веках «круг».

Если вначале компас представлял собой намагниченную иглу на куске дерева, помещенную в сосуд с водой, то позже сосуд стали закрывать стеклом, чтобы защитить поплавок (стрелку компаса) от воздействия ветра.

В 14 веке магнитную стрелку компаса разместили на острие в середине бумажного круга, названного картушкой. Позже итальянец Флавио Джулио  сделал огромный шаг на пути усовершенствования компаса, поделив картушку на 16 частей (румбов). Позже круг разделили на 32 сектора. В 16-ом веке стрелку компаса начали крепить на кардановый подвес, что уменьшило воздействие от качки.

В17-ом веке компас дополнили вращающейся диаметральной линейкой с визирами на концах, укреплённой своим центром на крышке коробки над стрелкой, это дало возможность для более точного расчета направления.

***

Другая версия истории создания компаса.

В древние времена на острове Самофракия проходили Самофракийские мистерии (богослужения), в ходе которых мореплавателям предоставляли защиту в море, и выдавали поклоняющимся кольца из магнитного железняка. Служили ли эти кольца всего лишь символом духовной связи с божествами, либо в качестве компаса, - увы, теперь сказать трудно.

Цитата из «Аргонавтики» Аполлона Родосского (III век до н. э.) обретает дополнительный смысл, если предположить, что во время инициации в Самофракийские мистерии, посвященных обучали искусству навигации по компасу.

«Вечером по предложению Орфея они пристали к Самофракии, острову Электры, дочери Атласа. Он посоветовал им с помощью священной инициации, научится чему-то из тайных ритуалов, что помогло бы им с большой уверенностью продолжить свой путь через необъятное море».

Сам Аполлон Родосский знал о чём идет речь, вероятно потому, что он был инициирован в Самофракийские мистерии, так как дальше Аполлон добавляет, что ему запрещено раскрывать тайну этих мистерий.

Древнегреческий учёный Геродот пишет: «Итак, о гипербореях сказано достаточно. Я не хочу ведь упоминать сказание об Абарисе, который, как говорят, также был гипербореем: он странствовал по всей земле со стрелкой в руке…».

Из этого можно предположить, что хотя официально считается, что использование магнитного компаса в Европе для навигации началось приблизительно в 12-ом веке нашей эры, тем не менее судя по косвенным указаниям античных историков средиземноморья, устройства подобные магнитному компасу использовались для ориентации в пространстве различными народами Средиземноморья и Европы уже во втором тысячелетии до нашей эры.

То, что для такого устройства не было определенного общепринятого названия в те годы, и авторы вынуждены были описывать этот прибор по разному, говорит о том, что действительно секрет навигации по компасу хранился в строгой тайне и передавался только избранным. Широкому распространению использования компаса наверное мешало и то, что намагниченный материал был большой редкостью в то время.

***

Виды компасов и принципы работы.

Магнитный компас. Принцип действия магнитного компаса. 

Принцип действия основан на взаимодействии поля постоянных магнитов компаса с горизонтальной составляющей магнитного поля Земли. Свободно вращающаяся магнитная стрелка поворачивается вокруг оси, располагаясь вдоль силовых линий магнитного поля. Таким образом, стрелка всегда параллельна направлению линии магнитного поля.

Магнитный компас начинает давать неверные значения вблизи других магнитов (в частности, вблизи другого компаса), и ферромагнитных (в частности, железных, стальных) предметов.

Электромагнитный компас. Принцип действия.

Электромагнитный компас является «развёрнутым» электрогенератором, в котором магнитное поле Земли играет роль статора, а одна или несколько рамок с обмотками - ротора. Соотношение напряжений, наводимых в обмотках при движении в магнитном поле, показывает курс, либо одна обмотка устанавливается под заранее заданным углом к продольной оси самолёта или корабля, и для поддержания курса пилоту или рулевому следует рулём направления удерживать стрелку на нуле.

Преимущество электромагнитного компаса перед обычным магнитным - в отсутствии девиации от ферромагнитных деталей транспортного средства, так как они неподвижны относительно обмоток и не наводят в них токов.

Для работы простого варианта электромагнитного компаса с индикатором в виде гальванометра требуется быстрое движение, поэтому первое применение электромагнитный компас нашёл в авиации.

Первый электромагнитный компас был использован Чарльзом Линдбергом при перелёте через Атлантику в 1927 году.

Гирокомпас. Принцип действия гирокомпаса.

Гирокомпас - это прибор, указывающий направление на земной поверхности либо в пространстве, в его состав входит один или несколько гироскопов. Гирокомпас используется почти повсеместно в системах навигации и управления крупных морских судов, и летающих аппаратов.

Прототип современного гирокомпаса первым создал Герман Аншютц-Кэмпфе (запатентован в 1908), вскоре подобный прибор построил Э. Сперри (запатентован в 1911). В последующие годы разрабатывалось множество гирокомпасов различных модификаций, но наиболее удачные из них принципиально почти не отличались от устройств Аншютца и Сперри. Приборы современной конструкции значительно усовершенствованы по сравнению с первыми моделями; они отличаются высокой точностью и надёжностью и удобнее в эксплуатации.

В отличие от магнитного компаса показания гирокомпаса связаны с направлением на истинный географический (а не магнитный) Северный полюс. Обычно гирокомпас применяется как опорное навигационное устройство в судовых рулевых системах с ручным или автоматическим управлением, а также при решении различных задач иного рода, например, для определения точного направления при наводке орудий боевого корабля.

Морской гирокомпас, как правило, очень тяжел. В некоторых конструкциях вес морского гироскопического ротора превышает 25 кг.

Авиационные гирокомпасы наоборот делают малогабаритными и легкими.

Принцип действия гирокомпаса.

Простейший гирокомпас состоит из гироскопа, подвешенного внутри полого шара, который плавает в жидкости, либо расположенного на кардановом подвесе. Ротор гироскопа вращается вокруг оси с большой скоростью (частотой), что обеспечивает фиксацию этого направления в пространстве и измерения отклонений от этой оси.

Компас. Что такое компас? История компаса.

Женский сайт: Я-самая-красивая.рф (www.i-kiss.ru)