Sains dan Mekanika, Juni 1935
“Sepasti jarum kompas menunjuk ke kutub,” demikian bunyi lagu lama, ini berarti bahwa seorang pelaut dapat mempercayai kompas yang jarumnya menunjuk ke arah utara yang sebenarnya. Namun ketika Christopher Columbus melakukan pelayaran perdananya yang terkenal, dia mengetahui hal itu berbagai bagian Kompas dunia tidak menunjuk ke arah yang sama. Di Eropa kompas menunjuk ke utara, tetapi di Amerika kompas menunjuk ke arah yang berbeda. Saat ini, jarum kompas menunjuk ke utara di Amerika, tetapi tidak di Eropa. Selain itu, ada beberapa tempat yang jarum kompasnya juga menunjuk ke arah yang salah.
Benar juga bahwa kompas tidak selalu menunjuk ke arah yang sama walaupun di tempat yang sama, dari waktu ke waktu sepanjang hari sedikit berubah. Dan kekuatan Medan gaya Bumi menarik jarum kompas lebih kuat pada suatu saat. Singkatnya, Bumi adalah magnet permanen, tetapi parameter dan posisinya sedikit berubah dari waktu ke waktu.
Bumi mempunyai dua kutub magnet, namun keduanya tidak saling berhadapan. Salah satunya terletak di Amerika Serikat bagian utara, di tepi pantai Samudra Arktik, dan yang lainnya di Antartika. Kutub-kutub ini bergerak perlahan, dan lama kelamaan akan berpindah tempat. Namun jika jarum kompas ditarik ke sepotong besi besar di bumi pada kedalaman beberapa ribu kilometer, maka medan magnetnya akan cukup seragam.
Saat ini, para ilmuwan sedang mengalihkan perhatian mereka ruang angkasa di atas kita dan pengaruhnya terhadap jarum kompas. Kita tahu itu, Aktivitas matahari mempengaruhi gelombang radio yang mengalir di ionosfer arus listrik, disebabkan oleh angin matahari - partikel listrik yang terbang dari Matahari. Arus ini menghasilkan medan magnet dan membelokkan jarum kompas. Gelombang listrik, terus bergerak melintasi dunia, lebih kuat dari sebelumnya tiga jam hari dan mereka bergerak ke seluruh planet, berada di antara pengamat dan Matahari. Namun, kita tidak dapat menggunakan arus yang mengalir di ionosfer untuk keperluan kita sendiri, meskipun jika memungkinkan, arus tersebut akan menyediakan semua kebutuhan kita akan listrik yang diperlukan.
Saat ini, jika Anda memiliki ponsel pintar atau tablet, Anda dapat dengan mudah menentukan lokasi Anda menggunakan GPS. Tapi jangan lupakan itu navigasi kompas lebih menarik dan sedikit mengasyikkan. Selain itu, ini berfungsi hampir di mana saja.
Saat menggunakan kompas, pertama-tama tentukan arah utama: utara (Utara), selatan (S), timur (E), barat (W). Setelah ini, Anda perlu menentukan lokasi Anda dalam kaitannya dengan kawasan berpenduduk terdekat.
Setiap orang yang pertama kali memegang kompas di tangannya memiliki pertanyaan:
Mengapa jarum kompas mengarah ke utara?
Anda tentu pernah mendengar tentang Kutub Magnet Utara. Ke arahnya itulah ujung utara jarum magnet dipasang. Diketahui bahwa bola bumi adalah salah satu magnet besar yang mempunyai kutub. Meluas ke seluruh bumi medan gaya magnet, dan bersifat magnetis saluran listrik mereka meledak dari satu kutub dalam pancaran sinar yang kuat, mengelilingi bumi dan bersatu di kutub lainnya (Gbr. 1). Garis-garis ini disebut meridian magnet. Jadi, melalui setiap poin permukaan bumi melewati meridian magnet, “mengarahkan” jarum kompas dengan satu ujung ke utara dan ujung lainnya ke selatan.
Gambar 1 - Medan gaya magnet.
Namun pengetahuan tentang dua arah ini tidak cukup untuk menavigasi dengan kompas.
Anda dapat lebih akurat menentukan arah yang diperlukan dengan azimuth. Anda mungkin tahu bagaimana sebuah kapal mempertahankan arahnya di laut lepas. Dia mengikuti jalur yang telah dihitung sebelumnya dari peta menggunakan kompas dan, melintasi lautan dan samudera, tiba tepat di pelabuhan yang ditentukan. Misalnya, “jalur – 90°”, “jalur – 220°”. Dengan cara yang sama, kita menggunakan kompas di darat, menggunakan kata “azimuth” sebagai pengganti kata “course” (dari bahasa Arab “assumut”, yang artinya: jalan, jalan).
(Magnetik) adalah sudut antara arah meridian magnet dengan arah suatu benda yang terletak pada suatu daerah tertentu. Azimuth magnetik diukur dalam derajat dari 0 hingga 360° dan dihitung dari arah utara jarum magnet searah jarum jam. Misalnya, azimuth untuk satu rumah adalah 300°, untuk satu pohon – 120°, untuk gundukan – 60° (Gbr. 2).
Gambar 2 - Azimuth magnetik.
Mengetahui azimuth jalur Anda, Anda dapat bergerak di malam hari, dalam kabut, badai salju, atau di hutan lebat dan mencapai tujuan yang Anda inginkan. Untuk menentukan arah di lapangan pada azimuth tertentu, Anda harus menghadap objek tersebut. Dengan memutar tutupnya, atur penunjuk (segitiga kuning yang dipasang di bawah kaca pada pandangan depan) ke pembacaan azimuth yang ditentukan. Kemudian mereka melepaskan panah dan mengarahkan kompas, yaitu, mereka menyelaraskan ujung utara panahnya dengan pembagian nol pada cincin derajat kompas dan, sambil membidik (mirip dengan membidik dengan senapan), menandai suatu objek ke arah tersebut. pemandangan depan: pohon, semak, bukit kecil (pada saat yang sama Penting untuk memastikan bahwa panah tidak meninggalkan nol). Belum keterampilan yang diperoleh, lebih baik meletakkan kompas pada suatu tiang, tunggul, atau bekerja sama: yang satu memegang kompas, memantau posisi anak panah, yang lain mengarahkan melalui penglihatan dan memperhatikan arah.
Untuk latihan tentukan di azimuth berapa dari rumah anda letak sekolah, toko, bioskop, di azimuth berapa anda berangkat ke sekolah dan pulang ke rumah.
Setelah belajar menentukan sisi horizon dan azimuth, sangat penting untuk dapat mengikuti arah yang diperlukan. Saat berangkat, ingat arah awal utara-selatan dan terus pantau penyimpangannya. Misalnya: mula-mula Anda berjalan ke utara, lalu dari pohon ek Anda berbelok ke timur laut, mendekati sebuah batu besar berlumut dan dari sana, berbelok ke tenggara, Anda melangkah lebih jauh.
“Pranks” dari jarum kompas magnet
Jarum kompas magnet kira-kira menunjukkan utara dan selatan; Lebih tepatnya, arah ini dinyatakan dengan garis tengah hari, yaitu garis arah bayangan terpendek dari benda-benda yang letaknya vertikal pada siang astronomi (pukul 14.00 di musim panas dan pukul 13.00 di musim dingin). Bumi, yang berputar pada porosnya, melakukan satu revolusi penuh per hari. Sumbu rotasi adalah garis khayal yang melalui dua titik potong yang berlawanan dengan permukaan bumi yang disebut kutub.
Tiang menghadap jauh bintang Utara, ditelepon Kutub geografis utara, dan sebaliknya – Kutub geografis selatan. Semua meridian bumi berpotongan di kutub geografis. Akibatnya, setiap titik di permukaan bumi melewati meridian geografis, yang arahnya ditunjukkan oleh garis tengah hari.
Sudut antara arah utara meridian geografis yang dilaluinya titik ini, dan arah ke objek lokal disebut BENAR(geografis) azimut. Nilai azimuth dihitung searah jarum jam dari 0 hingga 360° (Gbr. 3).
Beras. 3 - Azimuth yang sebenarnya.
Kutub magnet bumi tidak bertepatan dengan kutub geografis. Oleh karena itu, arah meridian geografis dan magnet juga tidak berhimpitan, melainkan membentuk suatu sudut yang disebut deklinasi jarum magnet, atau deklinasi magnet. Deklinasi magnetis tidak tetap konstan untuk setiap lokasi; deklinasi tersebut bervariasi secara perlahan dalam kisaran 3–8°. Sepanjang hari, jarum magnet dapat menjauh dari posisi rata-ratanya sebesar 1°,5, selama badai petir - sebesar 2° atau lebih. Di wilayah Uni Soviet, deklinasi magnet bervariasi dari +25° (at Jauh keutara, di sepanjang pantai Laut Kara) hingga –13° (Republik Sosialis Soviet Otonomi Yakut). Di Moskow suhunya sekitar 7°, di Kyiv –4°.
Telah ditetapkan bahwa seiring bertambahnya bintik matahari di Bumi, apa yang disebut badai magnet , di mana panah mulai berosilasi secara tidak merata. Di beberapa tempat di dunia, ia tiba-tiba menyimpang tajam ke samping.
Hal ini menunjukkan bahwa di tempat ini di dalam perut bumi terdapat deposit besar bijih besi magnetis, yang daya tariknya melebihi garis gaya magnet medan magnet konstan bumi. Fenomena ini disebut anomali magnetik. Seperti yang Anda lihat, navigasi kompas dalam beberapa situasi mungkin menunjukkan rute yang salah.
Yang terbesar di bola dunia anomali magnetik ada di wilayah Kursk. Di sini, di sejumlah tempat, deklinasi jarum magnet berubah 130–170° dalam satu atau dua kilometer! Juga dikenal zona anomali Krivoy Rog, zona anomali dari Odessa hingga Vinnitsa dengan lebar 50 hingga 100 km dan panjang sekitar 400 km; anomali aktif Semenanjung Kola, di Ural, Timur Jauh dll. Anda tentu tidak dapat menggunakan kompas di tempat-tempat yang anomali magnetnya.
Perubahan besarnya deklinasi magnet juga dipengaruhi oleh fakta aneh (yang kini sudah diketahui secara pasti) seperti perpindahan kutub magnet. Selama enam tahun (dari 1948 hingga 1954), Kutub Magnetik Utara bergerak ke utara dan mendekati kutub geografis sejauh hampir seratus lima puluh kilometer. Bersama kecepatan rata-rata Kutub Magnet Selatan “melayang” 2 m per jam melintasi Antartika.
Seperti yang ditunjukkan oleh pengamatan para ahli magnet, arahan umum pergerakan kutub berada di barat laut - dari Victoria Land ke Adélie Land. Selama lima puluh tahun terakhir, Kutub Magnet Selatan telah berpindah sejauh 800 km.
Menurut ahli geofisika, dalam beberapa tahun mendatang Kutub Magnet Selatan akan meninggalkan Antartika dan mengambil tempatnya Samudera Hindia, dan dalam 200 tahun dia akan berakhir di Benua baru - Afrika bagian selatan. Arah umum gerak kutub ini dikonfirmasi oleh apa yang diamati Akhir-akhir ini penguatan apa yang disebut anomali Afrika Selatan.
Ada tempat di Bumi di antara kutub magnet belahan bumi utara dan Kutub Geografis Utara, di mana jarum magnet tidak dapat dipercaya sama sekali, karena di bawah pengaruh magnet bumi, ujung utaranya mengarah ke selatan, dan ujung selatannya mengarah ke utara.
Navigasi Kompas dan Kisah Kapten Hatteras
Kapten Pembenci, pahlawan novel terkenal Jules Verne" Petualangan Kapten Hatteras"(1866), mengabdikan seluruh pikirannya, seluruh hidupnya untuk satu mimpi - untuk mencapainya kutub Utara. Di Kutub Utara hanya ada satu sisi cakrawala - selatan. Oleh karena itu, Anda hanya dapat mendekatinya dari selatan; kedua ujung jarum magnet hanya akan mengarah ke selatan. Tidak peduli ke arah mana angin bertiup, di Kutub Utara angin akan selalu berada di selatan. Jadi, mari kita telusuri secara mental sebagian jalan para pahlawan Jules Verne.
Kapten pemberani Hatteras di kapal "Maju" meninggalkan perairan Teluk Baffin (Laut Baffin) jauh di belakang dan, dengan mempercayai jarum kompas, mengarahkan kapal ke barat. Dengan mudah bermanuver di antara gumpalan es kecil yang terapung di Selat Lancaster antara pulau Pulau Baffin, Somerset dan Pelabuhan Dondas (Devon), kapal mencapai meridian 96° bujur barat (Gbr. 4). Di sini jalurnya diambil secara ketat ke utara menuju kutub.
Juru mudi memantau arah ujung utara jarum kompas magnet. Ketika langit cerah dan Matahari terbit, kapten kapal memanfaatkan hal ini untuk memeriksa haluan dan, dengan takjub, menemukan bahwa kapal tersebut sedang menuju dengan kesalahan 180° selatan menuju pantai Semenanjung Butia.
Selama perjalanan Hatteras, tempat jarum magnet menunjuk ke selatan dengan ujung utara dan utara dengan ujung selatan memiliki koordinat 96° bujur barat.
Kita sering mendengar bahwa kutub magnet letaknya dekat dengan Kutub Utara secara geografis.
Apakah kedua kutub ini benar-benar bertetangga dekat? Misalnya, jika kami diberi tahu bahwa Simferopol dekat dengan Moskow, kami akan menganggapnya sebagai lelucon. Lagi pula, ada jarak sekitar 1600 km di antara keduanya. Namun, jarak antara kutub geografis Utara dan kutub magnet Utara jauh lebih besar. DAN saat ini jaraknya 2230 km. Kita mengatakan “saat ini” karena posisi kutub magnet terus berubah.
Pada tahun 1831, koordinat Kutub Magnet Utara adalah: 70°05′ Lintang Utara dan 96°53′ Bujur Barat, dan Kutub Magnet Selatan pada tahun 1841, menurut definisi James Ross, berada pada 73° lintang Selatan dan 150° BT. Menurut data yang diperoleh Amundsen pada tahun 1903, Kutub Magnetik Utara berada pada 70°30′ Bujur Barat, yaitu di Semenanjung Boothia di Amerika Utara. Saat ini, Kutub Magnetik Utara terletak di salah satu pulau di kepulauan Arktik Kanada - di Tanah Prince of Wales dan memiliki seperti koordinat geografis: 74°LU dan 100°BT, dan Kutub Magnet Selatan terletak di pesisir Antartika di Pesisir King George V (68°LS dan 143°BT).
Perangkat yang terlihat seperti itu jam tangan biasa. Namun, ada satu kekhasan. Jarum kompas selalu menunjuk ke utara. Mengapa? Anda akan menemukan jawabannya di artikel.
Ketertarikan - tolakan
Semua kompas adalah perangkat magnetis. Mereka bekerja berdasarkan prinsip tarik-menarik kutub magnet. Jarum kompas yang ringan adalah magnet. Bumi kita juga merupakan magnet, hanya saja magnetnya sangat besar dan tidak terlalu kuat dengan nilai medan magnet maksimum di kutub - Utara dan Selatan. Seperti yang Anda ketahui, kutub magnet yang berlawanan saling tarik menarik. Dalam hal ini, hal yang sama, sebaliknya, saling tolak menolak. Inilah sebabnya mengapa jarum kompas selalu menunjuk ke utara. Secara singkat dapat digambarkan sebagai berikut: sebuah jarum bermagnet tertarik ke kutub magnet utara planet.
Dan lebih tepatnya
Ada hal seperti itu - deklinasi magnetis. Apa itu? Ini adalah sudut yang terbentuk antara sumbu rotasi planet dan sumbu magnetnya. Lagipula, mereka tidak cocok. Mengapa jarum kompas selalu mengarah ke utara? Sulit untuk memberikan jawaban singkat, karena pertanyaan itu sendiri tidak sepenuhnya benar. Benar jika dikatakan panah tersebut menunjuk ke suatu titik di utara kutub, yaitu Pulau Somerset yang terletak di kepulauan Arktik Kanada. Dan dari sana ke Kutub Utara berjarak 2.100 km.
Kompas pertama
Bentuknya seperti sendok dengan pegangan yang terletak di atas pelat tembaga; untuk mengetahui arah mata angin, Anda harus memutar sendoknya, dan pada saat berhenti, pegangannya mengarah ke selatan. Keajaiban ini ditemukan di Tiongkok Kuno. Dan sendok itu tidak dipilih secara kebetulan. Bagaimanapun, itu disalin dari “Ember Surgawi.” Inilah yang orang Cina sebut sebagai konstelasi Ursa Major. Namun saat itu masyarakat belum mengetahui mengapa jarum kompas selalu menunjuk ke utara. Beberapa abad berlalu, dan pada tahun 1600 Gilbert William, seorang fisikawan dan penjelajah Inggris, menulis buku tentang magnet, benda magnet, dan magnet besar - Bumi. Dialah yang memimpin dalam memberikan penjelasan yang masuk akal mengapa jarum kompas selalu menunjuk ke utara.
Kesalahan
Namun ternyata jarum kompas tidak selalu mengarah ke utara. Mengapa? Mungkin ada beberapa alasan:
Indikator nol
Para ilmuwan telah membuktikan bahwa setiap dua milenium planet kita kehilangan medan magnetnya. Setiap 10 tahun, medan bumi melemah sebesar 0,5%. Ketika hilang, planet akan membalikkan polaritasnya dan medan magnet akan membesar lagi, dan kutub akan berpindah tempat. Dengan mempelajari endapan lava, terbukti bahwa hal ini telah terjadi lebih dari satu kali di planet kita.
Kompas di rumah
Cara membuatnya sangat mudah. Untuk melakukan ini, Anda memerlukan jarum, magnet, secangkir air dan minyak. Jarum harus diletakkan di dekat magnet selama beberapa hari. Kemudian olesi dengan minyak dan turunkan dengan hati-hati ke dalam air di dalam cangkir. Jarum magnet dalam minyak tidak akan tenggelam dan akan berputar, menunjuk ke arah mata angin.
Biokompas
Ternyata burung migran punya kompasnya sendiri. Di dekat mata mereka terdapat bidang kecil sel sensitif yang mengandung magnetit, zat yang mampu melakukan magnetisasi. “Kompas” inilah yang mencegah burung-burung yang bermigrasi menyimpang dari jalurnya.
GPS - kompas
Dengan berkembangnya teknologi komunikasi satelit kompas konvensional sudah ketinggalan zaman. Saat ini, ketika jangkauan satelit komunikasi hampir tidak ada lagi wilayah yang belum tercakup di planet ini, orang-orang beralih ke teknologi navigasi satelit. Tidak ada yang terkejut dengan navigator di mobil dan telepon. Selain itu, kapal dan pesawat terbang telah lama menggunakan sistem satelit untuk orientasi.
Ketika saya masih kecil, saya dan ayah saya sering pergi ke hutan untuk memetik jamur, beri, dan sekadar jalan-jalan. Kami selalu membawa kompas. Meski begitu, ayah saya menjelaskan kepada saya prinsip pengoperasiannya. Pada awalnya, saya mengambil informasi baru untuk diri saya sendiri dengan keyakinan, tetapi setelah beberapa saat saya mulai bertanya-tanya mengapa jarum kompas mengarah tepat ke utara, dan dapatkah ia berubah arah?
Bagaimana cara kerja kompas?
Alat ini dilengkapi dengan magnet. Prinsip operasinya didasarkan pada tarik-menarik-tolak-menolak kutub magnet. Saya akan mencoba menjelaskannya bahasa yang dapat diakses. Anak panah di kompas - ini sangat magnet ringan. Planet tempat Anda dan saya tinggal juga merupakan magnet, namun sudah sangat besar dan masif. Sejak masa sekolah telah diketahui adanya kutub-kutub magnet biaya yang berbeda memiliki kekhasan saling tarik menarik. Hal ini menjelaskan fakta bahwa jarum kompas menunjuk ke utara.
Bisakah jarum kompas berubah arah?
Inilah pertanyaan lain yang menarik minat saya: dapatkah kompas menipu? Perangkat mekanis apa pun bisa rusak, tidak terkecuali kompas...
Namun, kompas menunjuk ke arah yang salah hanya dalam beberapa kasus:
- Kalau disekitarnya ada magnet pihak ketiga, mampu membelokkan panah.
- Jika ada di dekatnya alat elektronik, menciptakan medan elektromagnetik di sekelilingnya yang memengaruhi pembacaan kompas.
- Aktivitas matahari tinggi: badai magnet, angin cerah.
- Jika Anda mencoba menggunakannya di daerah dengan anomali magnetik.
Ada beberapa zona serupa di Bumi. Mungkin Anda masing-masing pernah mendengarnya Anomali magnet Kursk, dimana kekuatan medan magnet beberapa kali lebih tinggi dari biasanya. Di sini kompas menjadi gila!
Zona yang kurang dikenal, tetapi menurut saya, yang lebih menarik terletak di Volgograd. Itu disebut Punggungan Medveditskaya. Benar sekali tempat yang anomali. Keunikannya bukan hanya kompas yang terletak di sini. Punggungan tersebut memiliki kemampuan menarik petir, dan terowongan lebar telah digali di bawah tanah pada kedalaman sekitar 30 meter.
Kompas adalah alat yang menentukan arah mata angin dengan jarum bermagnet yang selalu menunjuk ke utara. Dengan bantuan kompas, seseorang dapat menavigasi medan dan menentukan arah.
Juga di Tiongkok kuno orang menggunakan kompas primitif. Kompas Tiongkok kuno disebut sypanut, yang diterjemahkan berarti “yang bertanggung jawab atas selatan.” Teknologi ajaib pada masa itu tampak seperti sendok dengan pegangan yang tipis. Sendoknya berada di atas piring tembaga yang dipoles dengan baik. Tepi piring diukir tanda-tanda khusus, yang menunjukkan arah mata angin. Jika Anda juga memutar ember di sekitar titik kontaknya dengan pelat, maka pada saat berhenti, pegangannya akan mengarah ke selatan. Bentuk ember tidak dipilih secara kebetulan. Itu disalin dari bentuk konstelasi Ursa Major, yang disebut “Ember Surgawi” di Tiongkok.
Kompas masa kini
Kompas modern jauh lebih akurat. Ia menggunakan sifat-sifat magnet. Magnet adalah suatu benda yang terbuat dari besi atau bahan khusus lainnya yang mempunyai sifat magnetik, memiliki dua kutub. Jika dua buah magnet didekatkan maka kutub-kutub yang muatannya sama akan tolak-menolak, dan kutub-kutub yang muatannya berlawanan akan tarik-menarik.
Jarum kompas adalah magnet, dan bumi juga merupakan magnet. Jumlah maksimum muatan magnet bumi terletak di kutub magnet Utara dan Selatan (tidak berhimpitan dengan Utara dan Polandia Selatan area geografis). Jarum kompas tertarik pada muatan magnet yang berlawanan dengan kutub bumi, sehingga jarum kompas selalu menunjuk ke utara, dan ujung lainnya selalu menunjuk ke selatan.
