Busolă

Versiunea actuală a paginii nu a fost încă examinată de colaboratori experimentați și poate diferi semnificativ de versiunea revizuită pe 26 decembrie 2021; verificările necesită 20 de modificări .

Busolă ( italiană  compassio ; din compassare - „măsură în trepte” [1] ); în jargonul profesional al marinarilor - o busolă [2] - un dispozitiv care facilitează orientarea în zonă arătând către polii magnetici ai Pământului și punctele cardinale , în esență, o busolă este un navigator foarte primitiv.

Există mai multe tipuri fundamental diferite de busolă: busolă magnetică , girobusolă , busolă de munte , busolă astronomică , precum și busolă care se concentrează pe poziția obiectelor artificiale: busolă radio , busolă satelit.

Busolă magnetică

Busola a fost inventată în China în timpul dinastiei Song și a fost folosită pentru a indica direcția de călătorie prin deșert (vezi cele patru mari invenții pentru mai multe detalii ). Un dispozitiv magnetic pentru determinarea direcțiilor cardinale în timpul zilei este menționat pentru prima dată în cartea lui Zeng Gongliang „ Colecția celor mai importante canoane militare ”, din 1044. În ea și în lucrarea omului de știință Shen Ko , sunt prezentate două tipuri de busolă: „pește orientat spre sud” (o placă subțire de fier sub formă de pește, care a fost încălzită într-un mod special și scufundată în apă) și „ ac orientat spre sud” (ac magnetizat prin frecare împotriva unui magnet) [3 ] . Tratatul Shen Koo menționează și o busolă (mecanică) mai complexă - Carul, care indică spre sud , unde proprietățile magnetice nu au fost folosite [4] . Încă două opțiuni pentru realizarea busolelor sunt cunoscute din tratatul „Note extinse despre pădurea afacerilor” de Chen Yuanjing (publicat în 1325). Primul dintre aceste dispozitive a fost un pește de lemn, în partea de jos a căruia era montat un magnet. Peștele a fost făcut în așa fel încât să poată fi la suprafața apei în poziție orizontală, dar în același timp a fost ușor scufundat în el. Din partea laterală a capului, magnetul era conectat prin sârmă, în așa fel încât partea sa curbată să se ridice deasupra apei. Când un pește de lemn era pus în apă, capul acestuia era îndreptat spre sud [3] . Yuanjing a arătat dispozitivul unei alte busole, care, conform legendei, a fost inventată și de nemuritorii taoiști („magicieni”). Un magnet a fost plasat într-o broască țestoasă din lemn, conectat la un ac, ca o coadă de țestoasă. Pe „burta” ei era o gaură prin care era fixată pe un știft vertical din bambus. Acest lucru a fost făcut în așa fel încât structura să se poată mișca liber. Când a fost necesar să se stabilească direcția cardinală, „coada” magnetică a țestoasei s-a întors spre sud. Un astfel de dispozitiv este considerat un prototip al busolelor magnetice ale sistemului modern [5] .

În Europa , inventarea busolei datează din secolele XII-XIII, dar dispozitivul său a rămas foarte simplu - un ac magnetic montat pe un dop și coborât într-un vas cu apă. În apă, pluta cu săgeata a fost orientată în mod corect. Se crede că prima descriere a unei busole în literatura europeană este dată de umanistul englez din secolul al XII-lea, scriitorul enciclopedic Alexander Nikkam . El menționează această invenție în două dintre tratatele sale, iar De Naturis rerum sublinia: „Marinarii pe mare, dacă din cauza vremii înnorate din timpul zilei soarele este ascuns sau din cauza întunericului nopții își pierd noțiunea în ce direcție a lumea spre care se îndreaptă, ei ating cu un magnet acul, care se va învârti până când, la încetarea mișcării, va îndrepta cu vârful spre nord” [6] . Cronicarul francez Jacques de Vitry oferă și o descriere a busolei în Istoria sa Răsăriteană (1219-1221) [7] . La începutul secolului al XIV-lea, italianul Flavio Joya a îmbunătățit semnificativ busola. El a pus un ac magnetic pe un ac vertical și a atașat un cerc de lumină la săgeată - un card , rupt în jurul circumferinței în 16  lode . În secolul al XVI-lea, a fost introdusă împărțirea cărții în 32 de rumba , iar cutia cu săgeata a început să fie plasată într- un cardan pentru a elimina efectul de înclinare a navei asupra busolei.

În secolul al XVII-lea, busola era echipată cu un dispozitiv de stabilire a direcției - o riglă diametrală rotativă cu obiective la capete, întărită cu centrul său pe capacul cutiei de deasupra săgeții.

Când navele au început să fie construite din oțel în secolul al XIX-lea, s-a dovedit că acest lucru a avut un efect atât de puternic asupra busolei, încât erorile în citirile acesteia ( deviația magnetică ) erau pur și simplu inevitabile. Ca urmare, bile masive de fier au început să fie plasate în stânga și în dreapta busolei, care pot fi mutate și fixate mai aproape și mai departe de busolă. În interiorul locașului , în care este montată busola, au început să plaseze un întreg set de magneți, care pot fi și mutați și fixați. Schimbarea poziției relative a acestor bile și magneți distruge aproape complet abaterea [8] .

Istoricul creației

Potrivit rapoartelor, a fost inventat în China în jurul anului 200 î.Hr. e. Alexander Neckam a vorbit despre busola magnetică și utilizarea sa în navigație în tratatul său Despre natura lucrurilor ( De naturis rerum ) [9] . La rândul său, savantul grec antic Herodot a scris: „Deci, s-a spus destul despre hiperboreeni. La urma urmei, nu vreau să menționez legenda lui Abaris, care, după cum se spune, era și hiperborean: a rătăcit pe tot pământul cu o săgeată în mână ... " .

Deși se crede oficial că utilizarea unei busole magnetice în Europa pentru navigație a început în jurul secolului al XII-lea d.Hr., cu toate acestea, judecând după indicațiile indirecte ale istoricilor antici ai Mediteranei, busola magnetică a fost folosită pentru orientarea în spațiu de către diferite popoare din Mediterana şi Europa încă din mileniul II î.Hr. era. Faptul că în acei ani nu exista un nume comun definit pentru acest dispozitiv, iar autorii au descris acest dispozitiv în termeni diferiți, sugerează că secretul navigației prin busolă a fost păstrat cu strictețe de confidențialitate și a fost transmis doar unui număr selectat. Utilizarea pe scară largă a busolei a fost probabil îngreunată de faptul că materialul magnetizat era foarte rar la acea vreme. Trebuie adăugat că, cu toate acestea, vechii indieni știau despre fierul magnetizat, iar Ayas-kanta înseamnă magnet în sanscrită.

Cum funcționează

Principiul de funcționare se bazează pe interacțiunea câmpului magneților permanenți ai busolei cu componenta orizontală a câmpului magnetic al Pământului . Un ac magnetic care se rotește liber se rotește în jurul axei sale, situată de-a lungul liniilor de forță ale câmpului magnetic. Astfel, săgeata este întotdeauna paralelă cu direcția liniei câmpului magnetic.

La polul magnetic al Pământului, liniile magnetice de forță sunt perpendiculare pe suprafață. Din această cauză, în apropierea polilor magnetici ai Pământului (în termen de 200 km), busola magnetică este inutilă pentru determinarea direcției [10] . La distanțe mai mari, este necesar să se țină cont de corecția pentru diferența de coordonate ale polilor geografici și magnetici .

Busola magnetică începe să dea citiri incorecte lângă magneți, depozite de fier și alte minerale feromagnetice , precum și obiecte din materiale feromagnetice (fier, oțel etc.).

Luați în considerare, de exemplu, busola lui Adrianov . Este format dintr-un corp, în centrul căruia este plasat un ac magnetic pe vârful acului. În starea deschisă a săgeții, capătul nordic (de obicei roșu) este setat aproximativ în direcția polului magnetic nord , iar capătul sudic este setat la polul magnetic sud . În starea nefuncțională, săgeata este fixată cu o frână ( arretir ) În interiorul carcasei busolei există o scară circulară (membrul), împărțită în 120 de diviziuni. Prețul unei diviziuni este de 3 ° sau 50 de diviziuni mici ale raportorului (0-50). Cantarul are o dubla digitalizare. Digitalizarea internă se aplică în sensul acelor de ceasornic de la 0 la 360° la 15° (5 diviziuni de scară). Digitalizarea externă a cântarului se aplică în sens invers acelor de ceasornic prin 5 diviziuni mari ale raportorului (10 diviziuni ale cântarului). Pentru vizualizarea obiectelor locale (repere) și efectuarea citirilor pe scara busolei, pe inelul busolei rotativ sunt fixate un dispozitiv de ochire (lozonă și lunetă) și un indicator de citire.

Busolă electromagnetică

O busolă electromagnetică este un generator electric „desfăcut” în care câmpul magnetic al Pământului joacă rolul unui stator, iar unul sau mai multe cadre cu înfășurări joacă rolul unui rotor. Raportul tensiunilor induse în înfășurări atunci când se deplasează într-un câmp magnetic arată cursul sau o înfășurare este stabilită la un unghi predeterminat față de axa longitudinală a aeronavei sau navei și, pentru a menține cursul, pilotul sau timonierul trebuie să țină săgeata la zero cu cârma.

Avantajul unei busole electromagnetice față de una magnetică convențională este că nu există nicio abatere de la părțile feromagnetice ale vehiculului, deoarece acestea sunt staționare față de înfășurări și nu induc curenți în ele.

Pentru a opera o versiune simplă a unei busole electromagnetice cu un indicator sub forma unui galvanometru , este necesară o mișcare rapidă, astfel încât busola electromagnetică și-a găsit prima utilizare în aviație. A fost folosit de Charles Lindbergh în zborul său peste Atlantic în 1927.

Gyrocompass

Gyrocompass - un dispozitiv care indică direcția pe suprafața pământului; include unul sau mai multe giroscoape . Este folosit aproape universal în sistemele de navigație și control ale navelor maritime mari; spre deosebire de o busolă magnetică, citirile sale sunt legate de direcția adevăratului Pol Nord geografic (și nu magnetic) . De obicei, un girobusolă este folosit ca dispozitiv de navigație de referință în sistemele de conducere a navei cu control manual sau automat, precum și în rezolvarea diferitelor probleme de alt tip, de exemplu, pentru a determina direcția exactă atunci când țintiți un tun al unei nave de război. Un girocompas marin este de obicei foarte greu; în unele modele, greutatea rotorului giroscopic depășește 25 kg . Pentru funcționarea normală a girobussolei, este necesară o bază stabilă care să nu experimenteze accelerații și să fie fixată în raport cu suprafața pământului, iar viteza de mișcare a acestuia trebuie să fie neglijabil de mică în comparație cu viteza de rotație zilnică a Pământului la un latitudinea dată.

Istoricul creației

Prototipul unui girocompas modern a fost creat pentru prima dată de Hermann Anschütz-Kaempfe (patentat în 1908), în curând un dispozitiv similar a fost construit de E. Sperry (patentat în 1911). În anii următori, au fost dezvoltate multe girobussole cu diverse modificări, dar cele mai de succes dintre ele nu s-au deosebit fundamental de dispozitivele Anschütz și Sperry [11] . Dispozitivele de design modern sunt semnificativ îmbunătățite față de primele modele; sunt extrem de precise și fiabile și mai comod de operat.

Dispozitiv

Cel mai simplu girocompas constă dintr-un giroscop suspendat în interiorul unei bile goale care plutește într-un fluid; greutatea bilei cu giroscopul este astfel încât centrul său de greutate este situat pe axa bilei în partea inferioară, atunci când axa de rotație a giroscopului este orizontală.

Cum funcționează

Să presupunem că girobusola este situată pe ecuator, iar axa de rotație a giroscopului său coincide cu direcția vest-est; își păstrează orientarea în spațiu în absența forțelor exterioare. Dar Pământul se rotește, făcând o revoluție pe zi. Deoarece un observator din apropiere se rotește cu planeta, el vede capătul de est (E) al axei giroscopului ridicându-se și capătul de vest (W) coboară; în acest caz, centrul de greutate al mingii se deplasează spre est și în sus (poziția b). Cu toate acestea, forța de gravitație împiedică o astfel de deplasare a centrului de greutate și, ca urmare a influenței sale, axa giroscopului se rotește astfel încât să coincidă cu axa de rotație zilnică a Pământului, adică cu direcția nord-sud. (această mișcare de rotație a axei giroscopului sub acțiunea unei forțe externe se numește precesie). Când axa giroscopului coincide cu direcția nord-sud (N-S, poziția c), centrul de greutate va fi în poziția inferioară pe verticală și cauza precesiei va dispărea. Punând marcajul „ Nord ” (N) pe locul bilei de care se sprijină capătul corespunzător al axei giroscopului și corelând scara cu diviziunile necesare acesteia, se obține o busolă fiabilă. Într-un girocompas real, sunt furnizate compensații pentru abaterea busolei și o corecție a latitudinii. Acțiunea girocompasului depinde de rotația Pământului și de caracteristicile interacțiunii rotorului giroscopului cu suspensia sa.

Bussol

În geodezie și construcții, busolele sunt folosite pentru a determina unghiurile - un tip special de busolă cu precizie sporită. Busola are un dispozitiv de vizualizare, cum ar fi o dioptrie . Pentru a îmbunătăți acuratețea citirilor, un ac magnetic plat poate fi montat pe o margine. Adesea se folosește un card în locul unei săgeți [12] [13] . Scara busolei este adesea îndreptată în sens invers acelor de ceasornic („invers”, sau scară busolă), ceea ce facilitează luarea directă, fără calcule, a azimutului magnetic [14] .

Orientare

Determinarea direcțiilor către părțile laterale ale orizontului prin busolă se realizează după cum urmează. Vizorul frontal al dispozitivului de ochire este plasat pe diviziunea zero a scalei, iar busola este plasată în poziție orizontală. Apoi frâna acului magnetic este eliberată și busola este rotită astfel încât capătul său nordic să coincidă cu citirea zero. După aceea, fără a schimba poziția busolei, observând prin lunetă și lunetă se observă un reper îndepărtat, care este folosit pentru a indica direcția spre nord. Direcțiile către părțile laterale ale orizontului sunt interconectate, iar dacă cel puțin una dintre ele este cunoscută, restul poate fi determinat. În sens opus faţă de nord va fi sud , la dreapta- est şi la stânga- vest .

Simbol

Simbol Unicode Nume
🧭 U+1F9ED busolă

Vezi și

Note

  1. ↑ Fomin A. Mereu pe drum  // Frate: Revista lunară a unităților de forțe speciale. - M . : SRL „Vityaz-Brother”, 2013. - Nr. 4 . - S. 22-25 .
  2. ↑ Kalanov N. A. Dictionary of maritime jargon. - editia a 2-a. — M .: Morkniga, 2011. — 170 p. - ISBN 978-5-9906698-5-7 .
  3. ↑ 1 2 Echipa de autori, 2016 , p. 576-577.
  4. ↑ Echipa de autori, 2016 , p. 574-575.
  5. ↑ Echipa de autori, 2016 , p. 577.
  6. ↑ Brown, 2006 , p. 198.
  7. ↑ Brehier Louis René. Jacques de Vitry Arhivat 27 octombrie 2021 la Wayback Machine // Catholic Encyclopedia . — Vol. 8. - New York: Compania Robert Appleton, 1913.
  8. ↑ V. Dygalo Unde și ce a mers în copia de arhivă a Marinei din 12 mai 2021 la Wayback Machine
  9. ↑ Priyamvada Natarayan, 2019 , p. 23.
  10. ↑ Evgheni Arsyukhin. Cum sa dovedit magia vikingă a fi fizică . „Mansarda: știință, tehnologie, viitor” . Agenția Telegrafică Informațională a Rusiei (ITAR-TASS) (27 august 2018). Preluat la 2 noiembrie 2018. Arhivat din original la 30 august 2019.
  11. ↑ Busolă  // Enciclopedia militară  : [în 18 volume] / ed. V. F. Novitsky  ... [ și alții ]. - Sankt Petersburg.  ; [ M. ] : Tip. t-va I. D. Sytin , 1911-1915.
  12. ↑ Bussol  // [Bombard - Vereșcagin, Alexandru Vasilevici]. - Sankt Petersburg.  ; [ M. ] : Tip. t-va I. D. Sytin , 1911. - S. 162. - ( Enciclopedia militară  : [în 18 volume] / editată de K. I. Velichko  ... [ și alții ]; 1911-1915, v. 5 ).
  13. ↑ Stanislav Istakhov. Schmalkalder pentru totdeauna // Știință și viață. - 2016. - Nr. 3.
  14. ↑ Bussol // Dicționar enciclopedic al lui Brockhaus și Efron  : în 86 de volume (82 de volume și 4 suplimentare). - Sankt Petersburg. , 1890-1907.

Literatură

Link -uri

  Accesați articolul Wikidata  Site-uri tematice
Dicționare și enciclopedii
În cataloagele bibliografice
 Orientare
Principal
Cross discipline
Discipline de schi
Discipline ciclocros
orientare pe traseu
  • Campionatul Mondial
  • campionatul Europei
Concursuri comerciale
Campioni Mondiali
  • Cross discipline
  • Discipline de schi
  • Discipline ciclocros
  • orientare pe traseu