Компас – не просто изобретение древних. Это открытие закона природы, которое дало человечеству небывалые возможности по исследованию и освоению планеты. Начало приключений – в удивительном камне.
Магнетит — минерал, притягивающий железо, — в Китае II века до н.э. использовали для гаданий: вырезали в форме округлой ложки и клали на гладко отполированную бронзовую тарелку с символическими знаками. Минерал вращался и предсказывал императорам успешные военные походы. Позже, оценив свойства «волшебного камня» всегда указывать одно направление, конструкцию стали использовать для ориентации на суше, в пустыне. Но в трактате XI века уже описан первый морской навигационный компас: намагниченная железная рыба в чаше с водой.
Похожую конструкцию - магнитную иглу, которая плавает в емкости с водой на соломинке или куске древесины, - столетием позже стали использовать европейцы и арабы для морских путешествий. Чтобы поддерживать намагниченность иглы, ее регулярно натирали куском магнетита. А чашу со временем стали помещать в ящики из дерева или слоновой кости с указанием сторон света. Русские поморы, покорители северных морей, начали применять магнитный компас, или «матку» не позже XIII—XIV вв, о чем говорят записи в исторических документах и находки археологов.
Усовершенствование компаса приписывают итальянцу Флавио Джойя. В XIV веке он надел магнитную стрелку на вертикальную шпильку, которая крепилась на лёгкий круг-картушку с делениями на 16 румбов - кроме направлений на север, юг, восток и запад, они указывали ещё и промежуточные. Со временем разметка картушки усложнилась и включала уже 32 деления. Конструкцию вставляли в сухую круглую коробку - «котелок», часто сделанный из меди. Позже котелок с компасом закрепили на карданном подвесе из колец, которые удерживают устройство в горизонтальном положении даже при качке.
Частой проблемой в применении компаса было явление девиации. Силовые линии магнитного поля Земли идут над земной поверхностью, но вблизи магнитных полюсов они почти перпендикулярны к ней. При плавании вблизи полюсов стрелка компаса тоже стремится занять вертикальное положение, но не может этого сделать, а потому отклоняется в сторону, а на полюсе - беспорядочно вращается. Пушки, якоря, железная оснастка кораблей тоже создавали магнитное поле и вызывали помехи компаса и отклонение стрелки - девиацию. Для решения этой проблемы мореплаватели разрабатывали девиационные таблицы с поправками на ошибки. А также в ящике с компасом помещали магнит или железо, которые компенсировали отклонение. Сегодня показатели девиации компаса вводят в память навигационных компьютеров, данные обновляются автоматически.
В XX веке магнитный компас получил массу усовершенствований. Появились новые устройства для навигации на море и на суше.
Магнитные электронные компасы преобразуют индукцию внешнего магнитного поля в электрические сигналы для выработки курса.
Жидкостный компас в герметичном корпусе благодаря незамерзающему раствору глицерина эффективно гасит удары, вибрацию и колебания стрелки во время движения.
Появился гирокомпас, который использует вращение ротора для сохранения ориентации на ось Земли, а значит, не подвержен девиации и с его помощью можно корректировать показания магнитного прибора.
Радиокомпас ориентируется по сигналам радиостанций с помощью радиопеленгования.
Навигационные устройства XXI века надежны, точны, их работа основана на разных принципах.
Спутниковые системы используют сигналы сети космических аппаратов для вычисления координат объекта, а также скорости и направление его движения.
Инерциальные навигационные системы автономны, определяют положение и ориентацию объекта в пространстве на основе измерений его движения с помощью гироскопов и акселерометров.
Комбинированные системы объединяют принципы спутниковой и инерциальной навигации для максимально точной ориентировки.
Квантовые компасы со сверхчувствительными сенсорами и лазерами используют свойства атомов и фотонов, чтобы определять местоположение и скорость объекта даже в условиях, когда недоступны спутниковые сигналы.
Цифровые компасы встроены в современные часы и смартфоны.
Но старый добрый магнитный компас по-прежнему в строю. Им оснащено почти каждое морское судно. Почему? Он не требует источников питания, надежно действует в любых условиях, даже при техническом сбое и отказе других приборов.
Компас с древних времен помогал ориентироваться путешественникам на море и на суше. Сегодня он в арсенале туристов, спортсменов, исследователей и увлеченных грибников рядом с современными навигационными устройствами.
Глядя на стрелку компаса, мы видим историю великих путешествий и открытий. Этот удивительный прибор - символ человеческой отваги, любопытства, жажды познания.
С Днем моряка всех причастных! Ветра в паруса и верной стрелки компаса!
