Где и когда появился первый компас и кто его изобрел
История создания первого магнитного компаса уходит вглубь веков и по-прежнему во многих моментах остается загадкой. До нас в основном доходят лишь обрывки тех историй, с которыми можно было бы связать появление первого магнитного компаса. На звание страны, в которой появился первый компас, претендуют Греция, Китай и Индия, но и здесь все не так однозначно.
Предлагаю вместе рассмотреть дошедшие до нас благодаря скрупулезной работе историков сведения, на основании которых можно будет получить представление о том, где и когда появился один из первых навигационных приборов, который и по сей день пользуется большой популярностью и используется как моряками, так и любителями путешествий по суше.
Одна из «моделей» старинных компасов, вполне исправно работающая и сегодня.
Поскольку изобретение магнитного компаса тесно связано с открытием и изучением магнетизма, дальнейший наш рассказ будет параллельно рассматривать и это явление.
Первый китайский компас
По мнению некоторых исследователей, впервые явление магнетизма открыли древние греки. Однако есть и другая точка зрения, отдающая авторство открытия китайцам.
Ученые, отдающие предпочтение «китайскому открытию», ссылаются на летопись, сделанную в третьем тысячелетии до нашей эры, хотя предполагается, что сам магнитный железняк (он же — магнетит) был открыт китайцами на тысячелетие раньше.
В летописях, на которые ссылаются ученые, предполагается, что уже китайский император Хуан-ди во время своей битвы для навигации использовал компас. Однако по другой версии вместо компаса на его повозках использовалось устройство в виде колесницы, на которой миниатюрная фигурка человека показывал направление на юг.
Реконструкция такой колесницы показана на фото ниже:
Эта колесница устанавливалась на транспортное средство и соединялась с его колесами таким образом, что благодаря налаженному механизму шестеренок при повороте повозки колесница начинала вращаться в противоположном направлении. Таким образом миниатюрная фигурка человека на колеснице всегда неизменно показывать на юг, независимо от поворота транспорта. Вообще, конечно, фигурка эта показывала бы и в любом другом направлении: все зависело от того, куда ее изначально направят. Сама же колесница не была в состоянии ориентироваться по сторонам света, как это делает стрелка магнитного компаса.
Интересно, что один из первых китайских компасов, представлявший собой ложку, изготовленную из магнитного материала и вращающуюся на гладкой доске, применялся не по прямому назначению, а в магический ритуалах для предсказаний. Такое использование магнита имело место в третьем тысячелетии до нашей эры, хотя по другой версии магнитные свойства ферромагнетика использовали в древнем Китае уже в четвертом тысячелетии до нашей эры в обрядах феншуя, объясняя магнетизм проявлением высших сил.
К концу же второго тысячелетия до нашей эры китайские моряки уже в полной мере пользовались магнитными компасами по прямому назначению — для ориентирования на морских просторах.
Первый компас в Индии
Независимо от Китая, магнетизм был открыт и в Индии. Открытие это произошло благодаря горе, расположенной возле реки Инд. Местные жители обратили внимание на то, что эта гора способна была притягивать к себе железо.
Магнитные свойства породы нашли применение в индийской медицине. Так, Сушрута — индийский врач — использовал магнит для хирургических манипуляций.
Как и в Китае, в Индии магнитом научились пользоваться моряки. Их компас выглядел, как самодельная рыба, голова которой была выполнена из материала, обладающего магнитными свойствами.
Таким образом, индийская рыбка и китайская ложка стали прародителями современного компаса.
Компас и Древняя Греция
Древняя Греция, как и предыдущие две страны, не отставала в научной сфере. Греки независимо от других ученых самостоятельно обнаружили и исследовали явление магнетизма, а после — создали свой первый компас.
В VII–VI веках до нашей эры древними греками, а именно Фалесом Милетским, было обнаружено, что известный на протяжении нескольких веков магнетит способен притягивать железо.
Объяснялось это явление по-разному: кто-то полагал, что магнетит имеет душу, которая тянется к железу, кто-то — что железо обладает влажностью, которую в свою очередь и поглощает магнит. Но, как понимаем, такие объяснения были еще очень далеки от истины.
Позже Сократ открыл явление намагничивания железа, притянутого к магниту. А еще некоторое время спустя было обнаружено, что магниты могут не только притягиваться, но и отталкиваться.
Именно благодаря открытию Сократа сегодня работают не только компасы, но и огромное количество других приборов.
Так постепенно раскрывались все грани магнетизма, которые в дальнейшем позволили раскрыть его природу. Но на этом этапе еще было рано говорить о чем-то, подобном компасу.
Дальнейшая история
В средние века ничего особо нового в плане обнаружения новых свойств магнетизма и работы с магнитами не открывалось. Появились лишь новые объяснения этому явлению, в основном связанные с теми же сверхъестественными силами. Так, например, монахи проявление магнетизма объясняли, опираясь на учение о теологии.
Если говорить о Европе, то здесь впервые упоминания о компасе встречаются в трудах Александра Неккама и датируются 1187 годом. Хотя, возможно, использование компаса здесь и на территории Средиземноморья началось значительно раньше — еще во втором тысячелетии до нашей эры, о чем свидетельствуют косвенные указания античных историков. Предполагается, что упоминания компаса не сохранились, поскольку у компаса попросту не было своего названия, чтобы вписать его в исторический документ.
Тремя столетиями позже во время своих плаваний известный моряк Христофор Колумб заметил, что во время морского путешествия магнитная стрелка отклоняется от направления север-юг. Так было открыто магнитное склонение, значения которого по-прежнему используются моряками и указываются на некоторых картах.
По предложению Ломоносова были созданы обсерватории для систематического изучения магнитного поля Земли и его изменений. Однако произошло это уже не при жизни великого русского ученого, но, как говорится, «лучше позже, чем никогда».
Позже Декартом и рядом других ученых была разработана подробная научная теория магнетизма, а также были открыты магнитные свойства и других материалов, не относящихся к ферромагнетикам — пара- и диамагнетиков.
Еще некоторое время спустя были найдены точки магнитных полюсов Земли, где магнитная стрелка имеет наклонение равное 90°, то есть располагается перпендикулярно горизонтальной плоскости.
На полюсах компас будет показывать только в случае, если его расположить вертикально.
Параллельно с изучением магнитов и особенностей проявления их магнитного поля в разных условиях происходило совершенствование конструкции магнитных компасов. Кроме того, были изобретены и другие типы компасов, работающие на принципах, не связанных с магнетизмом. О них мы рассказывали в отдельной статье…
Современные модели магнитных компасов сильно отличаются от их предшественников. Они более компактны, легки, позволяют работать быстрее и дают более точные результаты при измерениях. Кроме того, такие модели зачастую снабжены вспомогательными элементами, расширяющими возможности прибора при работе с картой и на местности.
Не стоит забывать и о компасах, работа которых основана не на магнитных свойствах стрелки. На сегодняшний день таких компасов известно множество, что позволяет пользователю подобрать наиболее удобный для условий эксплуатации вариант.
Как видим, история на данный момент не может дать четкий и однозначный ответ на вопрос, где появился и кем был придуман самый первый компас в мире. Будем надеяться на то, что в скором времени историки смогут смахнуть скрывающую факты пелену древности и у них появится больше данных для того, чтобы выяснить страну первооткрывателей. А нам остается только ждать, учиться и пользоваться знаниями, которые пришли из прошлого и в полной мере используются человечеством на современном этапе развития.
Автор: Максим Чечетов
Узнайте также:
vijivaka.com
Компас. Другая история Средневековья. От древности до Возрождения
Первые сведения о применении компаса в Европе мы обнаруживаем в XII веке (во дни Крестовых походов, линия № 4 «синусоиды Жабинского») в достаточно сомнительных литературных источниках. Из описаний можно понять, что первоначально компасом служили швейные иголки, которые делались тогда, видимо, из железа, а не из стали; их касались магнитным камнем, и они намагничивались, чтобы быть работоспособными. Иголку клали на соломинку или пробочку, эту соломинку – на воду в круглой чаше; тогда иголка всей своей длиной становилась в плоскость меридиана. Железо быстро теряло свой магнетизм, и иголку приходилось постоянно подмагничивать.
«К 12 или началу 13 века, – пишет известный кораблестроитель, академик А. Н. Крылов, – относится описание компаса, в котором намагниченная иголка была пропущена через ось, оканчивавшуюся остриями вверху и внизу, которыми она и поддерживалась свободно в подпятниках, сделанных в дне и в прозрачной крышке котелка; через эту же ось перпендикулярно к магнитной пропускалась вторая медная стрелка – указатель востока и запада».
Однако даже этот компас требовал постоянного подмагничивания, и оно, судя по довольно неясному описанию, производилось без вынимания стрелки из котелка простым поднесением магнитного камня. Устройство компаса с картушкой, стальной стрелкой и со стойкой, которой картушка накладывается на шпильку, укрепленную в центре котелка, приписывается большинством ученых итальянцу Флавию Джойя из Амильфи; он создал это устройство в 1302 году (линия № 6).
Склонение стрелки компаса было открыто Колумбом во время его первого плавания через Атлантический океан (линия № 7), причем он обратил внимание и на изменяемость склонения с местом. Но и в более поздние времена, когда в Америку двинулись испанские и португальские корабли, определение места причаливания с точностью до 100 км полагали выдающимся навигаторским достижением. И это неудивительно, поскольку компас без остальных навигационных инструментов, прежде всего лага, секстанта и хороших часов, не поможет определить положение корабля в океане.
Так началось использование компаса в Европе; практика вела к его совершенствованию. А что было на Востоке?
Знаменитый китаевед Клапрот в своем письме к Александру Гумбольту приводит доказательства, что в Китае еще за 120 лет до Р. Х. (линия № 8) были известны полярность магнитов и свойство намагниченных иголок указывать юг. «Китайцам было известно и склонение стрелки, и применение ее для мореплавания, причем их картушка делилась на 24 румба», – так сообщал Клапрот, основываясь на китайских же летописях. Мы приводим это мнение, потому что Клапрот был первым, кто выдвинул версию о китайском компасе, а было это в начале XIX века.
Из утверждения Клапрота следует, что более-менее совершенный компас, сделанный в Европе лишь в начале XIV века, китайцам был известен существенно раньше: за полторы тысячи лет до Флавия Джойя. И, как сказано Клапротом, они применяли компас для мореплавания. Так почему же, ради всех святых, они так никуда и не приплыли, а дождались, пока европейцы не приплывут к ним сами?!
В Европе способ крепления магнита на острие (подвеска) изобретен У. Гильбертом в XVII веке: легчайшая (легчайшая!) магнитная стрелка устанавливается на иглу. Смысл изобретения в максимальном уменьшении трения при работе прибора. Сила трения прямо пропорциональна весу магнитоуказателя. Китайские же компасы в виде ложек на блюде или рыбок могут быть не более чем игрушкой, поскольку из-за повышенного трения не дают нужной точности.
«Кроме компаса для целей мореплавания в китайских летописях повествуется и о магнитных путеуказательных повозках, в которых маленькая поворотная фигурка воина или жреца указывала рукою направление юга, – пишет А. Н. Крылов. – Изобретение этого приписывается императору Чжеу Кунгу, жившему даже за 1100 лет до Р. Х. (линия № 3, – авт.), ему же приписывают и самое изобретение компаса. Но Клапрот, выражая сомнение, что оба изобретения принадлежат одному лицу, приводит ссылки на еще более древние летописи, по которым путеводная повозка была изобретена императором Хуанг-ти и дала ему возможность победить своего соперника Чжи-су, преследуя последнего и в тумане, и в облаках пыли. Это относится уже к 2364 году до Р. Х. (линия № 3, – авт.), за 3800 лет до европейцев».
Однако упомянутый император Хуанг-ти (в современном русском написании Хуан-ди или Хуан Ди), как это следует даже из китайских сказок, самолично компаса тоже не изобретал. Дело было так:
«Как-то в горах, на юге Поднебесной, появился разбойник Чи-ю (Чжи-су). Туловище у него было человеческим, ноги как у быка, голова медная, лоб железный». Этот Чи-ю был весьма антисоциальной личностью. Понаделал он смертоносного оружия и вооружил им своих братьев, а было их у него восемьдесят один, и все железнолобые. Стали братья творить всякие гадости мирным земледельцам.
Бог весть, откуда у этой семейки такое генетическое уродство. Хотя само представление о людях с металлическими головами могло появиться в Китае в связи с проходом через различные местности отрядов европейских рыцарей-крестоносцев в полном вооружении. Они, конечно, отнимали еду у мирных земледельцев.
На защиту народа поднялся Хуан-ди. В одном из боев коварный Чи-ю, понимая, что будет разбит войсками героя, взялся за колдовство и напустил такого густого тумана, что даже хитромудрый Хуан-ди не знал, что делать. Тут-то и появляется в сказке истинный изобретатель компаса:
«Находился в войске человек со спиной, согнутой, словно лук, и с бородой, посеребренной, словно инеем. Это был ученый, у которого Хуан-ди, сам не обделенный мудростью, не стеснялся спрашивать совета.
– Что мне делать? – спросил Хуан-ди.
– Дай мне подумать! – ответил мудрец.
Он думал три дня и еще три дня что-то мастерил, что – в тумане не было видно.
Придя к императору, он дал ему маленького железного человечка, укрепленного с помощью иглы на колесике.
– Что это? – спросил Хуан-ди.
– Железо притягивает железо! – ответил ученый.
Сколько ни крутил Хуан-ди колесико, человечек все равно показывал своей крошечной ручкой туда, где находился Чи-ю и его железнолобые братья (а вовсе не на юг или север, как мог бы ожидать образованный читатель).
Прошло несколько дней (!), и близ стана железнолобых появился Хуан-ди с войском. Удивился Чи-ю, не понимая, как его сумели найти. Сделав туман еще гуще, он бежал вместе со своими братьями в горы. Но как бы он ни хитрил, куда бы ни прятался, всюду за его спиною слышался топот и звон оружия преследователей» (цит. по книге А. И. Немировского; скобки наши).
Причина, судя по описанию, была в каких-то необыкновенных магнитных свойствах вражьих лбов. Ведь понятно, что войско Хуан-ди было больше и сильнее, а «звон оружия» говорит нам о наличии у этого войска железа (чего, кстати, вообще не могло быть в Китае в ту пору), но компас упорно показывал не на него, а на лбы жестоких братьев, причем на большом расстоянии[41] (шли до их стана несколько дней).
Чудеса на этом не кончаются. Братьев схватили и отрубили им головы, вместе со лбами, надо полагать. И тут же их волшебные магнитные свойства пропали, поскольку отныне «железный человечек показывал путь караванам». Если это был действительно компас, то он мог показывать только в одну сторону, и тогда, значит, все китайские караваны двинулись в Якутию; то-то китайцы и посуху до Европы не дошли.
Несмотря на все наше уважение к Клапроту, мы с точки зрения простого здравого смысла можем утверждать, что китайский приоритет в изобретении компаса такой же подлог первых путешественников в Китай, как и китайская таблица логарифмов (при сличении оказалось, что в ней повторяются те же самые опечатки, что и в таблицах, изданных в Голландии в 1628 году).
«Даже и в Европе только в 16 веке компас стал обычным в мореплавании прибором и нашел такое же применение и в горном деле, хотя самые явления магнетизма еще не подвергались систематическому исследованию. Только в письме от 3-го марта 1544 года Георг Гартман, пастор собора св. Себальда в Нюренберге, сообщает герцогу Альбрехту Прусскому о своих работах по исследованию свойств магнита, причем указывает, что магнит не только стремится стать своей длиной так, чтобы один конец был направлен к северу, а другой к югу, но что северный конец стремится уклониться вниз и что таким образом кроме «склонения» магнитной стрелки есть еще и «наклонение», – пишет А. Н. Крылов.
Отсюда ясно, что описания приключений с применением компаса появились в Китае не ранее XVI века, когда компас был завезен в эту страну европейскими или арабскими мореплавателями. Воодушевленные таким чудом китайцы напридумывали сказок, а потом изукрасили прибор как дорогую игрушку, делая его в виде черепах, ложек на блюде или фигурок с указующим перстом. Создавать приборы в эдаком виде все равно, что изготавливать наручные часы с гирями и маятником. Такие игрушки практически бесполезны, но увлечение ими – вполне обыкновенный случай. Пишут, что на Руси однажды, не умея изготовить тонкий механизм по английскому образцу (танцующую блоху), украсили механизм, прибив к ножкам блохи подковки. Она, правда, больше не танцевала, но уже двести лет гордимся мы достижением русского Левши: эко, англичан превзошли!
Образец «магрибской» карты с прочерченными лучами. Традиционно относят к XIII–XIV веку. Пользоваться ею без компаса совершенно невозможно.
До изобретения компаса в море ориентировались по ветрам, используя так называемую розу ветров. В ней было сначала четыре направления, затем восемь, потом двенадцать; эта последняя называется латинской розой ветров. После того, как был изобретен компас, его приспособили к морскому плаванию, совместив с розой. Теперь на картах, в важнейших пунктах, помещали центры розы ветров, и по всей карте шли их лучи. Для прокладки курса от точки нахождения корабля строили направление до ближайшего луча, идущего из нужного центра. Тогда же появились и навигационные линейки, а карты приобрели весьма специфический вид.
Подобные карты встречались у средневековых арабских мореплавателей, и датируют их временем более ранним, чем время появления в Европе компаса. Такая датировка позволяла делать вывод, что арабы раньше европейцев узнали о компасе – от кого же? – от китайцев, конечно! – говорят историки. Однако арабское название компаса происходит из итальянского, а не китайского языка, а это значит, что компас был получен арабами отнюдь не из Китая. Это обстоятельство, во-первых, позволяет считать арабские карты более молодыми, чем было принято думать раньше, а во-вторых, также не подтверждает наличие у китайцев компаса в те времена, когда в Европе его не было.
«Арабская» волна синусоиды событий
Здесь уместно показать «арабскую волну «синусоиды Жабинского». В истории, сконструированной хронологами в XVII веке, события и открытия XIV–XV веков могут «повториться» несколько раз в весьма отдаленном прошлом. Этим и объясняется появление у арабов «магрибской» карты задолго до внедрения компаса в практику мореплавания.
Поделитесь на страничке
Следующая глава >
history.wikireading.ru
Кто придумал Компас - Когда Изобрели?
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 солнца 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 звезд, 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 компасов 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 легенда об изобретенной гораздо раньше «колеснице, указывающей на юг», первом немагнитном компасе.
Согласно этой легенде, Желтый император Хуан-ди начал войну с племенем императора Янь-ди. 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.
29.06.2018
altpp.ru
Открытие и история компаса
Древние мореходы старались не терять берег из вида, определяя свое местоположение по береговым ориентирам. И только самые смелые из них — финикийцы и викинги — удалялись от берегов, ориентируясь по Солнцу и звездам. Для развития мореходства был необходим надежный прибор, который позволял бы ориентироваться в пространстве. Никто не знает, кем и когда был изобретен компас — прибор, маленькая магнитная стрелка которого, свободно вращаясь, всегда указывает направление на север и юг.
Вероятно, первый компас изобрели в Китае еще более 4000 лет назад. Он представлял из себя железную фигурку человека, вытянутая рука которого всегда показывала на юг. Позднее китайцы додумались поместить магнитную стрелку на плавающий в воде тростник. Аналогичный прибор использовали в мореходстве индийцы, арабы и греки. В древнем ассирийском календаре север имель название черная страна, юг — красной, апад — белой, а восток — зеленой. Видимо в то время такое обозначение стран света было общепринятым. Например, Черное и Красное моря названы так, потому что они находятся на севере и на юге от Средиземного моря. Вероятно, поэтому южный конец магнитной стрелки принято окрашивать в красный цвет, а северный — в черный или синий. В начале ХIV века итальянец Флавий Джойя предложил использовать компас с круглой шкалой, разделенной на 32 части (румбы). В этом виде компас сохранили и до наших дней. Само слово «компас» произошло от старинного английского слова compas, означавшего «круг». Еще в средние века мореходы выяснили, что магнитная стрелка в высокой широте не указывает точно на географический север. На самом деле северный конец магнитной стрелки указывает на южный полюс Земли, который сейчас расположен вблизи побережья Канады приблизительно в 1500 километрах от северного географического полюса. Если у экватора это обстоятельство не существенно, то при приближении к полюсам ошибка в показаниях компаса возрастает. В середине ХУI века координаты магнитных полюсов Земли вычислил выдающийся фламандский картограф Герард Меркатор. Он же предложил составлять морские карты в так называемой равноугольной проекции. Проекция Меркатора различается тем, что в ней путь движения корабля, движущегося под одним и тем же румбом (углом к меридиану), изображается на карте прямой линией. В современном мире она используется для формирования морских навигационных и аэронавигационных карт. В современном мире направление движения морских судов, самолетов и космических кораблей чаще определяют не по магнитному компасу, а по гирокомпасу. Сам гироскопический компас устроен по принципу волчка и который вращается с частотой двигателем до 300 000 оборотов в минуту. Гирокомпас, как и всякий волчок, имеет свойства сохранять в пространстве установленное положение оси вращения, например, направление с севера на юг.
bookbug.ru
Кто изобрел компас: история открытия
Подписаться
Лента публикаций
Последние публикации
Лучшие публикации
за все время
за полгода
за месяц
Категории
Города и страны
Здоровье
Изобретения
Интересные факты
История
Космос
Наука
Природа
Рекорды
Технологии
Человек
vseonauke.com
компас древний. Интересные факты. Добавила Татьяна Никитенко — VilingStore.net
Предположительно, компас был изобретён в Китае при династии Сун и использовался для указания направления движения по пустыням (подробнее см. четыре великих изобретения).
Морской компас впервые описывает Кипчаки в 1282 году, а затем ал-Макризи (ум. 1442).
В Европе изобретение компаса относят к XII—XIII вв., однако устройство его оставалось очень простым — магнитная стрелка, укреплённая на пробке и опущенная в сосуд с водой. В воде пробка со стрелкой ориентировалась нужным образом. В начале XIV в. итальянец Флавио Джойя значительно усовершенствовал компас. Магнитную стрелку он надел на вертикальную шпильку, а к стрелке прикрепил лёгкий круг — картушку, разбитую по окружности на 16 румбов. В XVI в. ввели деление картушки на 32 румба, и коробку со стрелкой стали помещать в кардановом подвесе, чтобы устранить влияние качки корабля на компас. В XVII в. компас снабдили пеленгатором — вращающейся диаметральной линейкой с визирами на концах, укреплённой своим центром на крышке коробки над стрелкой.
Слово «компас», по-видимому, происходит от старинного английского слова compass, означавшего в XIII—XIV вв. «круг».
Рассмотрим для примера компас Адрианова. Компас Адрианова состоит из корпуса, в центре которого на острие иглы помещена магнитная стрелка 3. В разарретированном состоянии стрелки её северный конец устанавливается (не точно) в направлении на Северный магнитный полюс, а южный — на Южный магнитный полюс. В нерабочем состоянии стрелка закрепляется тормозом (арретиром) 6. Внутри корпуса компаса помещена круговая шкала (лимб) 2, разделённая на 120 делений. Цена одного деления составляет 3°, или 50 малых делений угломера (0-50). Шкала имеет двойную оцифровку. Внутренняя оцифровка нанесена по ходу часовой стрелки от 0 до 360° через 15° (5 делений шкалы). Внешняя оцифровка шкалы нанесена против хода часовой стрелки через 5 больших делений угломера (10 делений шкалы). Для визирования на местные предметы (ориентиры) и снятия отсчетов по шкале компаса на вращающемся кольце компаса закреплено визирное приспособление (мушка и целик) 4 и указатель отсчетов 5.
vilingstore.net
Компас — Википедия РУ
Магнитный компас
История создания
Дорожный компас и солнечные часы, XVIII век
Компас был изобретён в Китае при династии Сун и использовался для указания направления движения по пустыням (подробнее см. четыре великих изобретения).
В Европе изобретение компаса относят к XII—XIII векам, однако устройство его оставалось очень простым — магнитная стрелка, укреплённая на пробке и опущенная в сосуд с водой. В воде пробка со стрелкой ориентировалась нужным образом. В начале XIV века итальянец Флавио Джойя значительно усовершенствовал компас. Магнитную стрелку он надел на вертикальную шпильку, а к стрелке прикрепил лёгкий круг — картушку, разбитую по окружности на 16 румбов. В XVI веке ввели деление картушки на 32 румба, и коробку со стрелкой стали помещать в кардановом подвесе, чтобы устранить влияние качки корабля на компас. В XVII веке компас снабдили пеленгатором — вращающейся диаметральной линейкой с визирами на концах, укреплённой своим центром на крышке коробки над стрелкой.
Возможная версия истории создания
Самофракийские мистерии 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, сказать трудно. Следующая 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[источник не указан 161 день].
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…». И хотя официально считается, что использование магнитного компаса в Европе для навигации началось приблизительно в XII веке нашей эры, тем не менее судя по косвенным указаниям античных историков средиземноморья, магнитный компас использовался для ориентации в пространстве различными народами Средиземноморья и Европы ещё во втором тысячелетии до нашей эры. То, что для этого прибора 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. Следует добавить, что древние индийцы знали о намагниченном железе, а Ayas-kanta означает на санскрите магнит.
Рассмотрим для примера компас Адрианова. Компас Адрианова состоит из корпуса, в центре которого на острие иглы помещена магнитная стрелка. В разарретированном состоянии стрелки её северный конец (обычно красного цвета) устанавливается приблизительно в направлении на Северный магнитный полюс, а южный — на Южный магнитный полюс. В нерабочем состоянии стрелка закрепляется тормозом (арретиром) Внутри корпуса компаса помещена круговая шкала (лимб) 2, разделённая на 120 делений. Цена одного деления составляет 3°, или 50 малых делений угломера (0—50). Шкала имеет двойную оцифровку. Внутренняя оцифровка нанесена по ходу часовой стрелки от 0 до 360° через 15° (5 делений шкалы). Внешняя оцифровка шкалы нанесена против хода часовой стрелки через 5 больших делений угломера (10 делений шкалы). Для визирования на местные предметы (ориентиры) и снятия отсчетов по шкале компаса на вращающемся кольце компаса закреплено визирное приспособление (мушка и целик) 4 и указатель отсчетов 5.
Принцип действия
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 магнитов (в частности, вблизи другого компаса), и ферромагнитных (в частности, железных, стальных) предметов.
Электромагнитный компас
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. Был использован Чарльзом Линдбергом при перелёте через Атлантику в 1927 году. См. Earth inductor compass.
Гирокомпас
Гирокомпас — прибор, указывающий направление на земной поверхности; в его состав входит один или несколько гироскопов. Используется почти повсеместно в системах навигации и управления крупных морских судов; в отличие от магнитного компаса его показания 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 орудия боевого корабля. Морской гирокомпас, как правило, очень тяжел; в некоторых конструкциях вес гироскопического ротора превышает 25 кг. Для нормальной работы гирокомпаса необходимо устойчивое основание, не испытывающее ускорений и фиксированное относительно земной поверхности, причём скорость его перемещения должна быть пренебрежимо мала по сравнению со скоростью суточного вращения Земли на данной широте.
История создания
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[3]. Приборы современной конструкции значительно усовершенствованы по сравнению с первыми моделями; они отличаются высокой точностью и надёжностью и удобнее в эксплуатации.
Устройство
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.
Принцип действия
Предположим, что гирокомпас находится на экваторе, а ось вращения его гироскопа совпадает с направлением запад — восток; она сохраняет свою ориентацию в пространстве в отсутствие воздействия внешних сил. Но Земля вращается, совершая один оборот в сутки. Так как наблюдатель, находящийся рядом, вращается вместе с планетой, он видит, как восточный конец (E) оси гироскопа поднимается, а западный (W) опускается; при этом центр тяжести шара смещается к востоку и вверх (позиция б). Однако сила земного притяжения препятствует такому смещению центра тяжести, и в результате её воздействия ось гироскопа поворачивается так, чтобы совпасть с осью суточного вращения Земли, то есть с направлением север — юг (это вращательное движение оси гироскопа под действием внешней силы называется прецессией). Когда ось гироскопа совпадет с направлением север — юг (N — S, позиция в), центр тяжести окажется в нижнем положении на вертикали и причина прецессии исчезнет. Поставив метку «Север» (N) на то место шара, в которое упирается соответствующий конец оси гироскопа, и, соотнеся ей шкалу с нужными делениями, получают надёжный компас. В реальном гирокомпасе предусмотрены компенсация девиации компаса и поправка на широту места. Действие гирокомпаса зависит от вращения Земли и особенностей взаимодействия ротора гироскопа с его подвесом.
Электронный компас в системе навигации NAVSTAR Старый корабельный компас.
Ориентирование на местности
Определение направлений на стороны горизонта по компасу выполняется следующим образом. Мушку визирного устройства ставят на нулевое деление шкалы, а компас — в горизонтальное положение. Затем отпускают тормоз магнитной стрелки и поворачивают компас так, чтобы северный её конец совпал с нулевым отсчетом. После этого, не меняя положения компаса, визированием через целик и мушку замечают удаленный ориентир, который и используется для указания направления на север. Направления на стороны горизонта взаимосвязаны между собой, и, если известно хотя бы одно из них, можно определить остальные. В противоположном направлении по отношению к северу будет юг, справа — восток, а слева — запад.
Поделитесь на страничке 
Дорожный компас и солнечные часы, XVIII век 
Электронный компас в системе навигации NAVSTAR 
Старый корабельный компас. 
