Что такое компас и для чего он нужен? Когда и где именно был изобретен магнитный компас

Чтобы пользоваться предварительным просмотром презентаций создайте себе аккаунт (учетную запись) Google и войдите в него: https://accounts.google.com

Подписи к слайдам:

У читель начальных классов ГБОУ СОШ № 138 г.Санкт - Петербург Чубрикова Ирина Викторовна

Структура и навигация: Что такое компас? Определение термина «компас» в словарях. Сфера употребления термина. Назначение компаса. Виды. История возникновения компаса. Как пользоваться компасом. Это интересно! Литературная страничка. Заключение. Источники информации.

Сначала я заглянул в свой учебник «Окружающий мир» и прочитал там: Компас – это прибор для определения сторон горизонта. Слово «компас» пришло к нам из немецкого языка. Затем я решил посмотреть значение термина «компас» в различных словарях. И вот что я из них узнал. В словаре Ожегова: К о мпас -, -а (у моряков комп а с, -а), м. Прибор для определения стран света (сторон горизонта). Магнитный к. (с намагниченной стрелкой, всегда указывающей на север). || прил. компасный, -ая, -ое (у моряков компасный, -ая, -ое). далее

В Большом энциклопедическом словаре: -(нем. Kompass) - прибор, указывающий направление географического или магнитного меридиана; служит для ориентирования относительно сторон горизонта. В словаре Даля: Компас -м. немецк., беломорское, магнитная стрелка на шпильке, с бумажною картушкою, на коей означены страны света. далее

В толковом словаре Ефремовой: Компас – м.р. 1) Прибор для ориентирования относительно сторон горизонта, указывающий направление географического или магнитного меридиана. 2) перен. разг. Тот, кто определяет направление чьей-л. жизни, деятельности и т.п. В Википедии: Ко́мпас - устройство, облегчающее ориентирование на местности. Слово «компас» происходит от старинного английского слова compass, означавшего в 13-14 веках «круг». В словаре синонимов я нашёл: радиокомпас, гирокомпас, астрокомпас, каламита и другие. Морфология термина «компас» Это существительное мужского рода, единственного числа, именительного падежа, неодушевленное. назад

Сфера употребления термина: Используется в географии, окружающем мире, геологии, навигации, геодезии, военном и морском деле и др. Моряки ставят ударение на –а: компАс Компас – одно из величайших изобретений человечества. назад

Для чего же нужен компас? Компас – это прибор, с помощью которого Вы можете быстро и легко сориентироваться на местности. На компасе есть отметки, которые помогут Вам разобраться, где и какая находится сторона света. Север (С – по-русски, N – по-английски), Юг (Ю – по-русски, S – по-английски), Запад (З – по-русски, W – по-английски), Восток (В – по-русски, E – по-английски). назад

Строение компаса: Корпус Магнитная стрелка Предохранитель Компас Андрианова состоит из 5 частей: корпус компаса; визирное кольцо; магнитная стрелка; лимб (циферблат); зажим; назад

Из истории возникновения: С давних времён люди научились определять стороны горизонта по местным природным признакам: по солнцу, деревьям, муравейникам. А компас был изобретён в Китае при династии Сун более 2 тысяч лет назад и использовался он для указания направления движения по пустыням. В Европе изобретение компаса относят к 12-13 векам. Выглядел он так - магнитная стрелка, укрепленная на пробке и опущенная в сосуд с водой. В воде пробка со стрелкой ориентировалась нужным образом. В начале 14 века итальянец Флавио Джойя усовершенствовал компас. Магнитную стрелку он надел на вертикальную шпильку, а к стрелке прикрепил лёгкий круг - картушку. Компас - это прибор, который столетиями помогал ориентироваться мореплавателям, первооткрывателям, летчикам, то есть всем тем, кто передвигался по планете. далее

Из истории возникновения компаса: "Синан" первый компас назад

Какие же бывают компасы? Радиокомпас обеспечивает корректировку направления приема радиоволн. Механический компас Магнитный компас Спортивный жидкостный компас для туристов и альпинистов Гирокомпас для ориентации в Мировом океане. Астрокомпас указывает направление относительно положения Солнца или звезд Горный компас необходим для маршрутов геологов и географов. Электронный компас назад

Правила пользования компасом. Положите компас на ладонь или на ровную горизонтальную поверхность. Оттяните предохранитель и подождите, пока стрелка успокоится. далее

Правила пользования компасом. Поверните компас так, чтобы синий конец стрелки совпал с буквой С (север), а красный – с буквой Ю (юг); тогда все буквы укажут направление сторон горизонта. Закончив работу, поставьте стрелку на предохранитель. назад

Почему стрелка компаса всё время показывает на север? Действие компаса основано на явлении магнетизма. Стрелка движется потому, что сама Земля является огромным магнитом. Возьмите два магнита и вы увидите, как они притягиваются друг к другу. Свободно вращающаяся стрелка компаса показывает одним из своих ярко - окрашенных концов на Северный полюс Земли. назад

Литературная страничка: Загадки Качается стрелка туда и сюда, Укажет нам север и юг без труда. (Компас). Когда с тобою этот друг, Ты можешь без дорог Шагать на север и на юг, На запад, на восток. (Компас) По стране в поход идем - Друга мы с собой берем. Он не даст нам заблудиться, От маршрута уклониться. Нам покажет верный друг Путь на север и на юг. (Компас) Поговорки «Компас сломался» - так шутливо говорят о человеке, который не знает, куда идти дальше. «Хильнуть по компасу» - значит уйти откуда-либо (о человеке, которого выгнали) КОМПАС На любом корабле, что не чтит берегов И плывет посреди океана, Меж коробок и бочек, мешков и тюков, Есть и я, как душа капитана. Может шторм налететь, и тогда океан Крутанет, как волчок, наш корабль; Право-лево, верх-низ – все проглотит туман, И забудет, где север, где юг, капитан, И где запад, восток – не поймет капитан В этой пляске бушующих сабель. Только голову мне не удастся вскружить Даже самой пленительной буре. Я в любой круговерти нащупаю нить, Чтобы штурман увидел, куда ему плыть, На моей разлинованной шкуре. Я не только моряк. В рюкзаке за спиной По горам, по тайге – километры. Я всегда поклонялся богине одной. Отклонить мою стрелку от оси земной Не смогли ни вулканы, ни ветры. Соблазняли и запад меня, и восток, Только им никогда я не верил. Я прошел и проплыл сотни миль и дорог, Но душа вечно рвется на север. Это верно, что свой есть у каждого путь, Да не часто он прост и привычен, И пройти по нему – не плутать, не свернуть – Сможет тот, кто как я – намагничен. Павел Великжанов назад

Заключение: Итак, теперь я знаю значение этого удивительного термина «компас». 2. Я понял для чего нужен компас и как им пользоваться. 3. Я выяснил из чего состоит компас и какими они бывают. Теперь, когда я куда-нибудь отправлюсь (ну, скажем в лес за грибами), я несомненно возьму этот чудо-прибор с собой. назад

Источники информации: 1. http://images.yandex.ru 2. http://mirslovarei.com 3. Н.Я. Дмитриева, А.Н. Казаков Окружающий мир, 2 класс. Часть 1. Самара: 2012. 4.«Я познаю мир». Детская энциклопедия. Автор-составитель: В.А.Маркин 5. «Хочу всё знать!» М.: Эксмо, 2011 6. Большая книга «Почему». Перевод с итальянского О. Живаго. 7. Большая энциклопедия знаний. Перевод с немецкого Л.С. Беловой. М.: Эксмо, 2011. 8. http://enc-dic.com/Kompas 9. viki.rdf.ru 10. http://poxod.com.ua 11. http://abc-24.info 12. http://www.clubochek.ru назад

Спасибо за внимание!

Магнитный компас История создания: Предположительно, компас был изобретён в Китае и использовался для указания направления движения по пустыням. В Европе изобретение компаса относят к XIIXIII вв., однако устройство его оставалось очень простым магнитная стрелка, укрепленная на пробке и опущенная в сосуд с водой. В воде пробка со стрелкой ориентировалась нужным образом.

Магнитный компас Принцип действия основан на взаимодействии магнитного 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 указывает одним из концов в направлении линии магнитного поля, которая идет к Северному магнитному полюсу

Что такое гирокомпас? Прибор, указывающий направление на земной поверхности; в его состав входит один или несколько гироскопов. Используется почти повсеместно; в отличие от магнитного компаса его показания связаны с направлением на истинный географический (а не магнитный) Северный полюс

Что такое гирокомпас? История открытия Прототип современного гирокомпаса первым создал Г. Аншюц- Кэмпфе (запатентован в 1908), вскоре подобный прибор построил Э. Сперри (запатентован в 1911). Приборы современной конструкции значительно усовершенствованы по сравнению с первыми моделями; они отличаются высокой точностью и надежностью и удобнее в эксплуатации

Что такое гирокомпас? Строение гирокомпаса Простейший гирокомпас состоит из гироскопа, подвешенного внутри полого шара, который плавает в жидкости; вес шара с гироскопом таков, что его центр тяжести располагается на оси шара в его нижней части, когда ось вращения гироскопа горизонтальна

Электронный компас Принцип действия: 1. На основании сигналов со спутников определяются координаты приёмника системы спутниковой навигации (и, соответственно, объекта) 2. Засекается момент времени, в который было сделано определение координат. 3.Выжидается некоторый интервал времени. 4. Повторно определяется местоположение объекта. 5. На основании координат двух точек и размера временного интервала вычисляется вектор скорости движения и из него: направление движения скорость движения 6.Осуществляется переход к шагу 2.

Электронный компас Ограничения: 1. Естественно, если объект не перемещается, направление движения узнать не получится. Исключение составляют достаточно большие объекты (например, самолёты), где есть возможность установить 2 приёмника (например, на концах крыльев). При этом координаты двух точек можно получить сразу, даже если объект неподвижен, и перейти к пункту 5 2. Ещё одно ограничение обусловлено точностью определения координат спутниковыми системами позиционирования и влияет, главным образом, на тихоходные объекты (пешеходов)

Электромагнитный компас Электромагнитный компас является «развёрнутым» электрогенератором, в котором магнитное поле Земли играет роль статора, а одна или несколько рамок с обмотками ротора. Есть преимущества перед обычным компасом Для работы простого варианта электромагнитного компаса с индикатором в виде гальванометра требуется быстрое движение, поэтому первое применение электромагнитный компас нашёл в авиации.

Геологический (горный) компас Строение: Его обычно монтируют на прямоугольной пластине (латунной или же из пластмассы). На лимбе компаса деле­ния идут от 0° до 360° в направлении против движения часовой стрелки. У обозначения 0° стоит буква С у 90° буква В у 180° буква Ю, у 270° буква 3. С (север) и Ю (юг) расположены против коротких сторон компаса Второй частью компаса яв­ ляются клинометр и полулимб с делениями от 0° до 90° в обе стороны. Клинометром и делениями на полулимбе определяют углы падения слоёв

Геологический (горный) компас Методы измерения При помощи геологического молотка очищают на породе пло­ щадку, соответствующую естественной слоистости породы. Если хотят вначале определить положение линии простирания пласта (при углах падения > 10°), придают пластинке компаса вертикальное положение. Прикладывают длинную сторону ком­паса к плоскости (естественной площадке) пласта так, чтобы клино­метр показывал 0°. Вдоль длинной стороны пластинки компаса про­ чёркивают линию, которая указывает направление простирания пласта. Если сначала хотят определить положение линии падения (при малых углах падения пласта), придают пластинке компаса вертикальное положение. Прикладывают длинную сторону компаса к плоскости пласта так, чтобы клинометр показывал макси­мальный угол 10°),"> 10°), придают пластинке компаса вертикальное положение. Прикладывают длинную сторону ком­паса к плоскости (естественной площадке) пласта так, чтобы клино­метр показывал 0°. Вдоль длинной стороны пластинки компаса про­ чёркивают линию, которая указывает направление простирания пласта. Если сначала хотят определить положение линии падения (при малых углах падения пласта), придают пластинке компаса вертикальное положение. Прикладывают длинную сторону компаса к плоскости пласта так, чтобы клинометр показывал макси­мальный угол"> 10°)," title="Геологический (горный) компас Методы измерения При помощи геологического молотка очищают на породе пло­ щадку, соответствующую естественной слоистости породы. Если хотят вначале определить положение линии простирания пласта (при углах падения > 10°),"> title="Геологический (горный) компас Методы измерения При помощи геологического молотка очищают на породе пло­ щадку, соответствующую естественной слоистости породы. Если хотят вначале определить положение линии простирания пласта (при углах падения > 10°),">

Когда собираешься на охоту в незнакомую местность, где нет видимых ориентиров, надо обязательно взять с собой компас с картой района. Такая предосторожность нужна в степи и тундре, в горах. Не обойтись без компаса темной ночью, в туманный день и в пургу.

Какие бывают

Компас - это прибор, с помощью которого можно ориентироваться на незнакомой местности.

Компасы бывают:

• магнитными;
• жидкостными;
• электронными.

Жидкостные

Самым точным среди всех магнитных считается жидкостный компас. В типичном простом варианте он выглядит в виде «казанка», наполненного водой, в котором на вертикальной оси закреплена картушка из алюминия или бронзы. По разным сторонам картушки имеются прикрепленные магниты.

В таких устройствах жидкость придает устойчивость стрелке, в устойчивом положении стрелка помогает точно определить показания.

Планшетные

Такой прибор представляется в виде планшета, в нем установлена круглая колба с намагниченной стрелкой. Оснащен планшетный компас увеличительным стеклом для удобства рассмотрения шкалы. Специальная жидкость в капсуле обеспечивает устойчивость стрелки во время быстрого передвижения.

Базовые модели

Предназначены для начинающих туристов, имеют все нужные компоненты, но нет у них зеркала и регулировки отклонений.

Многофункциональные

Они оснащены зеркалом, увеличительным стеклом и другими дополнительными свойствами. Подходят для регулярных походов в глубинке, вдали от маршрутов.

Магнитные

Есть несколько видов устройств, с которыми можно определять стороны света.

Механический

Он бывает обычным туристическим. Этот вид компаса имеет стрелку с красным концом, надетой на иглу, указывающей на север, где находится самое сильное магнитное поле. С простым магнитным прибором совместно с картой можно точнее установить место расположения разных объектов.

Для военных

Он отличается от обычного увеличительной линзой и визирным приспособлением. С таким прибором можно точнее определять направление пути в полевых условиях.

Геологический

В этом приборе деление шкалы направления расположены против часовой стрелки. Для определения углов падения слоев пород он оснащен клинометром и полулимбом.

Гигроскопический

Гигроскопический компас устанавливают на самолеты и на речные морские суда. Он оснащен гироскопом, благодаря такому устройству, показывает на истинный полюс, а не на магнитный полюс. Этот прибор обладает устойчивостью, поэтому во время раскачки точнее показывает направление.

Астрономический

Такой вид можно определить стороны света, ориентируясь на звезды и светила. Недостаток прибора в том, что с ним нельзя работать днем.

Для спортивного ориентирования

Какой компас выбрать спортсменам? Они должны уметь пользоваться магнитным компасом и разбираться в топографической карте.

Поэтомукомпас для спортивного ориентирования должен обладать высокими эксплуатационными характеристиками, такими, как:

• скоростью и быстротой установки магнитной стрелки;
• устойчивостью стрелки во время быстрого передвижения спортсменов;
• удобством пользования, чтобы в руке прибор держался устойчиво;
• маленьким размером и легкой массой.

Электронные компасы действуют на основе магнезированных датчиков, включаясь при поиске нужных координат в систему спутниковой навигации. Они предназначены только для профессионалов, используют их в основном военнослужащие и представители силовых структур.

В зависимости от места и цели используются такие виды электронных навигаторов.

Указывает направление на объект, излучающий радиоволны. Применяют его авиаторы для ориентирования в пространстве во время совершения полетов.

Он отличается от механического туристического тем, что в нем нет намагниченной стрелки. Компас определяет стороны света по электронным схемам. Он показывает время, встроены в нем разные дополнительные программы, даже видеофильмы.

GPS и ГЛОНАСС

Эти навигаторы работают с помощью электронной системы, сигналы для определения точного местоположения и направления они получают с нескольких спутников.

Приемники GPS считаются высококачественными навигаторами, почти всегда снабжаются электронным компасом. Но GPS-навигаторы не могут работать без аккумулятора, который в самый нужный момент может разрядиться. Следовательно, во время похода не обойтись без магнитного компаса или комплекта запасных батарей.

GPS приемники, в отличие от магнитных компасов, обладают таким преимуществом: могут оценить текущее местоположение без видимых ориентиров в снежные дни и в туманную погоду. С устройством GPS можно легко установить нужное направление при обходе какого-нибудь препятствия и заново настроить компас по изменённой линии маршрута.

Критерии выбора

Выбор компаса зависит от цели: покупают его для охоты, для туристических походов или спортивного ориентирования. Выбирать модель компаса рекомендуется с таким расчетом, чтобы ее можно было использовать в разных ситуациях: во время туристических походов и соревнований по ориентированию.

Какой компас лучше всего для пеших и вело- туристов?

При выборе надо взять на заметку некоторые нюансы:

• Для туристических походов подходят классические модели компасов с градусным делением и с линейкой.
• Туристы часто пользуются градусными вычислениями и расчётами по азимуту, поэтому линейка и градусный лимб на компасе им необходимы в условиях похода.
• Для велосипедистов более приемлемый вариант - это GPS навигатор, хотя батарейки у него быстро садятся. Поэтому придется велотуристам взять с собой и классический компас.
• Для путешествия по воздуху предпочтение надо отдавать электронным навигаторам, так как они многофункциональны, можно определить по ним и высоту, и давление.

Обзор лучших моделей

Хороший качественный инвентарь для туристов выпускают шведская компания Silva и финская компания Suunto.

Подходит для применения на любой местности, является классическим профессиональным прибором для спортивного ориентирования, оснащен системой Spectra, стрелка прибора прямая и широкая, удобная для быстроты считывания показаний.

Отличается такими особенностями:

1. Сильным магнитом, стрелка прибора быстро успокаивается.
2. Прозрачной базовой пластиной с четкой маркировкой
3. Безопасностью размещения в руке.
4. Модель Silva 6 Nor Spectra Right можно держать и в правой руке.

Наручная модель Suunto M-9 отличается удобством многофункциональностью.

Туристы выбирают его за маленькие размеры и легкий вес, а также точность определения направления. Наручный прибор можно использовать и под водой.

Хороший прибор американского производства считается самым надежным, пригодным для использования в полевых условиях.

Корпус из алюминия, обладает особой прочностью, водонепроницаемый. Прибор характеризует повышенная точность определения направления.

Как ориентироваться по компасу

Итак, что нужно сделать:

1. Сначала надо определить ориентир, к которому следует возвратиться, к примеру, это может быть дерево.
2. Ориентирование начинают с нажатия на специальный фиксатор и освобождения магнитной стрелки.
3. Взяв прибор и поставив на ладонь горизонтально, надо подождать положения синей стрелки на 0 градусе шкалы, затем поворотом крышки установить ее с прорезью к себе, а мушкой к предмету.
4. Выбрав направление движения, следует зафиксировать его и запомнить значение угла, называемого «азимутом».
5. Постоянно сверяясь с направлением, надо начать движение.
6. После того как дошли до конечной точки передвижения, следует повернуться вокруг своей оси. Это значит, что был сделан поворот вокруг своей оси на 180 градусов. Выходит, что совершили возвращение на начальную точку маршрута.

Туристы и путешественники, а также охотники в любой момент могут оказаться в незнакомых местах и потерять направление своего дальнейшего движения. В таких случаях с компасом можно быстро определить местоположение.

А вот перед тем как выбрать компас, надо изучить их виды, свойства, а также для кого и для каких целей они предназначены.

Видео

Как пользоваться компасом в лесу, вы узнаете из нашего видео.

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.
Картушка компаса. Для определения направлений в компасе имеется картушка (рис. 1) - круговая шкала с 360 делениями (соответствующими одному угловому градусу каждое), размеченными так, что отсчет ведется от нуля по часовой стрелке. Направлению на север (норд, N, или С) обычно соответствует 0В°, на восток (ост, O, E, или В) - 90В°, на юг (зюйд, S, или Ю) - 180В°, на запад (вест, W, или З) - 270В°. Это главные компасные румбы (страны света). Между ними расположены "четвертные" румбы: норд-ост, или С-В (45В°), зюйд-ост, или Ю-В (135В°), зюйд-вест, или Ю-З (225В°) и норд-вест, или С-З (315В°). Между главными и четвертными расположены 16 "основных" румбов, таких, как норд-норд-ост и норд-норд-вест (некогда было еще 16 румбов, таких, как "норд-тень-вест", называвшихся просто румбами).
МАГНИТНЫЙ КОМПАС
Принцип действия. В приборе, указывающем направление, должно быть некое опорное направление, от которого отсчитывались бы все другие. В магнитном компасе таким направлением служит линия, соединяющая Северный и Южный полюса Земли. В этом направлении сам собой устанавливается магнитный стержень, если его подвесить так, чтобы он мог свободно поворачиваться в горизонтальной плоскости. Дело в том, что в магнитном поле Земли на магнитный стержень действует вращающая пара сил, устанавливающая его в направлении магнитного поля. В магнитном компасе роль такого стержня играет намагниченная стрелка, которая при измерении сама устанавливается параллельно магнитному полю Земли.
Стрелочный компас. Это самый распространенный вид магнитного компаса. Он часто применяется в карманном варианте. В стрелочном компасе (рис. 2) имеется тонкая магнитная стрелка, установленная свободно в своей средней точке на вертикальной оси, что позволяет ей поворачиваться в горизонтальной плоскости. Северный конец стрелки помечен, и соосно с ней закреплена картушка. При измерении компас необходимо держать в руке или установить на штативе так, чтобы плоскость вращения стрелки была строго горизонтальна. Тогда северный конец стрелки будет указывать на северный магнитный полюс Земли. Компас , приспособленный для топографов, представляет собой пеленгаторный прибор, т.е. прибор для измерения азимута. Он обычно снабжен зрительной трубой, которую поворачивают до совмещения с нужным объектом, чтобы затем считать по картушке азимут объекта.

Уже в глубокой древности люди научились определять свое положение в пространстве, ориентируясь по четырем сторонам горизонта. Известно, что точки соприкосновения солнца с горизонтом во время восхода и захода показывают направления на восток и запад, юг определяется положением в зените, а север находится противоположно югу. По этим четырем направлениям были сориентированы уже жертвенники трипольской культуры VI-III тысячелетий до н. э. Можно определить направление также по положению , кроме того, есть достаточно примет-указателей, основанных на наблюдениях за природой. Но как сориентироваться, к примеру, в пасмурный день в море или в пустыне, где нет ни деревьев, ни муравейников?

В этом случае невозможно обойтись без компаса прибора для ориентирования относительно сторон горизонта, который указывает направление географического или магнитного меридиана.

Компас «колесница, указывающая на юг».

Все многочисленные разновидности можно разделить на магнитные и немагнитные. Традиционно считается, что сначала были изобретены магнитные компасы, действие которых основано на взаимном притяжении или отталкивании двух магнитов. Однако существует китайская об изобретенной гораздо раньше « указывающей на юг», первом немагнитном компасе.

Согласно этой легенде, Желтый император Хуан-ди начал войну с племенем императора . Во время боевых действий колдун Чи Ю напустил густой туман, чтобы люди Хуан-ди заблудились. Но с помощью колесницы, указывающей на юг, они нашли правильный путь и в конечном итоге одержали победу. По преданию, это произошло около 2600 г. до н. э., но реальные исторические сведения относят изобретение устройства к III в. Суть его в том, что на колеснице устанавливалась фигурка человека, которая указывала на юг независимо от направления движения. Сложный зубчатый механизм колесницы учитывал разницу в количестве оборотов ее колес при поворотах и разворачивал фигурку лицом к югу.

Простейший магнитный компас состоит из намагниченной стрелки, которая свободно вращается в горизонтальной плоскости и ориентируется вдоль магнитного меридиана. Наша планета также является магнитом. Противоположные полюса магнитов притягиваются, одноименные отталкиваются. При ориентировании с помощью современного компаса за точку отсчета берется север, поэтому традиционно считается, что стрелка компаса как раз и показывает на север, хотя на самом деле это не совсем так. Концы магнитной стрелки указывают на магнитные полюса Земли, которые не совпадают с географическими, да еще и медленно дрейфуют. До сих пор условно полагают, что Северный магнитный полюс находится на острове Сомерсет, в 2100 км от географического Северного полюса, хотя это было справедливо полвека назад. К тому же на точность показаний компаса влияют находящиеся вблизи металлические предметы или магниты, электронные приборы, залежи металлических руд, а также магнитные бури.

Остров Сомерсет в окружении других островов. Спутниковый снимок.

Первый, довольно примитивный, магнитный компас, о котором имеются достоверные исторические данные, был изобретен в Китае. Когда именно это произошло, точно неизвестно, но в III в. до н. э. философ Хэнь Фэй-цзы так описывал устройство современного ему компаса, который назывался «сынань», что означает «ведающий югом»: он имел вид ложки из магнетита с тонким черенком и шарообразной, тщательно отполированной выпуклой частью. Выпуклой частью ложка устанавливалась на столь же тщательно отполированной медной или деревянной пластине так, чтобы черенок не касался пластины, при этом ложка легко могла вращаться вокруг оси своего выпуклого основания.

На пластину были нанесены обозначения стран света. Подтолкнув черенок ложки, ее приводили во вращательное движение. Остановившись, компас указывал черенком, который играл роль магнитной стрелки, в сторону юга.

В XI в. было сделано следующее наблюдение: эффект намагничивания проявляется не только при соприкосновении магнита с железом, но и при охлаждении железа, раскаленного докрасна. Это открытие легло в основу компаса, изготовленного в виде железной рыбки, которую нагревали и опускали в сосуд с водой. Рыбка плавала в воде, поворачиваясь головой в сторону юга. Если же ее нагревали повторно, она теряла магнитные свойства. Такой компас упоминается в трактате «Основы военного дела» («У цзинь цзуняо»), написанном в 1044 г.

Китайские мореплаватели раньше других начали ориентироваться по магнитным компасам.

Китайский магнитный компас.

Если оказаться с магнитным компасом между северным географическим полюсом и северным магнитным полюсом, северный конец стрелки будет показывать на юг, а южный на север. В районе магнитного полюса стрелка, подвешенная на нити, стремится развернуться вниз, вдоль магнитных линий Земли.

Примерно в это же время несколько разновидностей компаса изобрел китайский ученый Шэнь Гуа. Он предлагал, например, намагнитить о природный магнит обычную швейную иглу, затем за середину прикрепить ее с помощью воска к свободно висящей шелковой нити. Этот компас указывал направление более точно, чем плавающий, так как испытывал гораздо меньшее сопротивление при повороте. Другая конструкция компаса, предложенная Шэнь Гуа, была еще ближе к современной: намагниченная иголка в нем насаживалась на шпильку. Во время своих опытов Шэнь Гуа установил, что стрелка компаса показывает не точно на юг, а с некоторым отклонением, и правильно объяснил причину этого явления тем, что магнитный и географический меридианы не совпадают, а образуют угол (его называют магнитным склонением).

Вскоре большинство китайских кораблей были оснащены компасами, состоящими из намагниченной иголки и кусочка пробки, плававшего в сосуде с водой. В таком виде китайский компас в XII в. заимствовали арабы, а еще через сто лет «плавающая игла» стала известна европейцам. Первыми ее переняли у арабов итальянские моряки. Именно они начали закрывать сосуд стеклом, чтобы защитить поплавок от действия ветра. Европейское название этого устройства предположительно происходит от вульгарного латинского compassare «измерять».

В середине XIV в. магнитную стрелку поместили на острие в середине бумажного круга картушки. Затем итальянец Флавио Джойя усовершенствовал компас, разделив картушку на 1 б частей (румбов) по четыре на каждую страну света. Позднее круг был разделен на 32 равных сектора. В XVI в. для уменьшения воздействия качки стрелку стали крепить на кардановом подвесе, а еще век спустя компас снабдили пеленгатором вращающейся линейкой с визирами на концах, что позволило точнее отсчитывать направление. Компас произвел такой же переворот в мореплавании, как порох в военном деле. Вооружившись компасом, испанские и португальские моряки в конце XV в. отважились на далекие плавания через океан.

В настоящее время магнитные компасы используются в основном туристами, топографами, геологами, а также в спортивном ориентировании и в качестве дополнительного средства морской навигации. С начала XX в. в мореплавании начали употреблять немагнитные гирокомпасы. В отличие от магнитных они указывают точно на географические полюса Земли, к тому же не испытывают влияния внешних магнитных полей.

Принцип действия гирокомпаса основан на свойствах гироскопа и суточном вращении Земли. Фактически гирокомпас и есть гироскоп вращающийся ротор, установленный в кардановом подвесе, дающем оси ротора возможность свободно изменять положение в пространстве. При вращении ротор сохраняет свою пространственную ориентацию в силу закона сохранения момента импульса. Сам по себе вращающийся гироскоп не является навигационным средством. Чтобы возникла процессия, ось ротора, например с помощью груза, удерживают в горизонтальном положении по отношению к поверхности Земли. При этом сила тяжести создает крутящий момент, в результате чего ось ротора поворачивается на истинный север.

Гироскоп был изобретен Иоганном Боненбергером предположительно в 1813 г. В 1852 г. французский ученый Фуко усовершенствовал гироскоп и впервые использовал его как прибор, показывающий изменение направления. Первый несовершенный гирокомпас был создан в 1885 г. датчанином Мариусом Герардусом ван ден Босом. Через 20 лет немецкий ученый Герман Аншютц-Кем-пфе на его основе создал и запатентовал свою модель гирокомпаса, рассчитывая использовать его при путешествии к северному полюсу на субмарине.

Еще через пять лет очередной вариант гироскопа запатентовал американец Элмер Сперри, основавший для его производства компанию Sperry Gyroscope. И все бы ничего, но Сперри рискнул предложить свою разработку германскому военно-морскому флоту, после чего Аншютц-Кемпфе обратился

в суд с иском о нарушении американцем патентного законодательства. В качестве патентного эксперта был приглашен сам Альберт Эйнштейн, который, хотя и после некоторых колебаний, подтвердил авторское право Аншютц-Кемпфе. В дальнейшем Эйнштейн участвовал в других разработках немецкого изобретателя, в частности в создании двухроторного гироскопического прибора, названного компасом Эйнштейна Аншютца.

Леон Фуко.

В последние годы широкое распространение получили электронные компасы, оснащенные блоком магниторезисторов микроэлектромеханических систем, определяющих свое относительное положение в магнитном поле Земли. Также к электронным средствам навигации можно отнести устройства, определяющие координаты посредством спутниковых систем (GPS, ГЛОНАСС). Такие навигаторы определяют местоположение объекта, измеряя расстояние до него от точек с известными координатами от спутников, находящихся на околоземной орбите. Строго говоря, эти устройства не являются компасами в классическом смысле, поскольку представляют собой всего-навсего приборы с индикацией путевого угла. Тем не менее ожидается, что развитие навигации в будущем будет происходить именно в этом направлении.

Группа ученых из России и США изобрела световой компас: луч, проходящий через облако атомов рубидия, точно определяет размер и ориентацию магнитного поля. В присутствии магнитного поля ориентация атомов менялась тем или иным способом, и эти изменения были хорошо видны в свете, свидетельствуя и об определенной величине, и о направлении магнитного поля.