قطب نما با نیروی کدام لایه زمین جهت را نشان میدهد

قطب نما با نیروی کدام لایه زمین جهت را نشان میدهد را از سایت هاب گرام دریافت کنید.

چطور قطب‌نما کار می‌کند؟

قطب‌نما مدت‌ها پیش از ابداع ماهواره‌های GPS و دیگر تکنولوژی‌های پیشرفته موقعیت‌یابی، راهکاری ساده و دقیق برای جهت‌یابی در موقعیت‌های دشوار جغرافیایی به‌شمار می‌رفت. امروزه نیز این ابزار که شاید از نظر بسیاری کاملا ابتدایی به شمار‌ رود،‌در موقعیت‌هایی که هیچ‌نوع دسترسی یه انواع تکنولوژی‌ها وجود ندارد می‌تواند انسان‌ها را از بحران برهاند.

قطب‌نما با وجود کارایی بسیار دقیق و موثرش ساختاری بسیار ساده دارد. یک قطب‌نمای مغناطیسی برخلاف قطب‌نمای ژیروسکوپی شامل آهن‌ربایی کوچک و سبک‌وزن است که روی سطح محوری بدون اصطکاک به صورت متوازن قرار گرفته‌است. این آهن ربا معمولا سوزن نامیده شده و یک سر آن با حرف N به معنی شمال نشانه‌گذاری شده و یا با رنگی متفاوت رنگ‌آمیزی شده‌است. این تمامی آن چیزی است که در ظاهر یک قطب‌نما می‌توان دید.

میدان مغناطیسی زمین

اما عملکرد قطب‌نما بر پدیده‌ای جالب‌تر متکی است. درصورتی که زمین را محفظه‌ای تصور کرد که درونش آهن‌ربایی میله‌ای و غول‌پیکر مخفی شده، برای اینکه سر شمالی عقربه قطب‌نما جهت شمال را نمایش دهد باید اینگونه تصور کرد که قطب جنوب آهن‌ربای مدفون در زمین به سوی شمال قرار گرفته‌است. به این شکل با استفاده از قانون جذب قطب‌های مخالف آهن‌ربا می‌توان عملکرد قطب‌نما را توجیه کرد، به بیانی دیگر سر شمالی عقربه قطب‌نما جذب سر جنوبی آهن‌ربای مخفی در زمین شده و به این شکل ابزار می‌تواند قطب شمال را نمایش دهد.

برای افزودن جزئیات بیشتر، بهتر است بدانید که آهن ربای میله‌ای درون زمین دقیقا روی محور چرخشی زمین قرار نگرفته‌است و کمی از مرکز منحرف شده‌است. این انحراف میل نامیده شده و بیشتر نقشه‌های دقیق از مناطق مختلف این میل به انحراف از مرکز را نمایش می‌دهند.

میدان مغناطیسی زمین در سطح چندان قدرتمند نیست، زیرا زمین قطری برابر 12 هزار و 784 کیلومتر دارد از این رو میدان مغناطیسی زمین برای اینکه بتواند روی عملکرد یک قطب‌نما روی سطح زمین اثر بگذارد باید مسافت طولانی را سفر کند. از همین رو است که عقربه قطب‌نما باید بسیار سبک‌وزن و سوار بر سطحی بدون اصطکاک باشد،‌در غیر این صورت میدان مغناطیسی زمین توان حرکت دادن آن را نخواهد داشت.

مثال آهن‌ربای میله‌ای تنها به این دلیل مطرح شد که عملکرد ساده قطب‌نما توضیح داده‌شود، اما عامل اصلی که عقربه قطب‌نما را به حرکت درمی‌آورد این آهن‌ربای خیالی نیست. هنوز به شکل دقیق مشخص نیست درون زمین چه اتفاقی می‌افتد که عقربه قطب‌نما روی زمین به حرکت در‌می‌آید،‌ اما نظریه‌هایی در این زمینه وجود دارند که شاید بتوانند این رویداد را بهتر توجیه کنند.

هسته زمین شامل مقدار زیادی آهن مذاب است،‌ اما در اعماق این هسته فشار به حدی زیاد است که این آهن مذاب به کریستالی منجمد تبدیل می‌شود. انتقال گرمای ناشی از تشعشعات هسته در کنار چرخش زمین منجر به حرکت آهن مذاب در مسیری چرخشی می‌شود. گفته می شود این نیروهای چرخشی درون آهن مذاب نیروهای مغناطیسی ضعیفی را در اطراف محورهای چرخش ایجاد می‌کنند.

از این رو گفته می‌شود به دلیل ضعیف‌بودن میدان مغناطیسی زمین در سطح این سیاره،‌ قطب‌نما چیزی نیست به‌جز یک ردیاب میدان‌های مغناطیسی بسیار ضعیف که هرچیزی می‌تواند مولد آن باشد، و از این رو است که می‌توان از این ابزار برای ردیابی میدان‌های مغناطیسی کوچک ایجاد شده توسط سیم پیچ‌ها نیز استفاده کرد.

قطب‌نمای ژیروسکوپی

استفاده از قطب‌نماهای مغناطیسی در فضاهای درحال حرکتی مانند کشتی‌ها و هواپیماها می‌توانند دردسرساز شوند، زیرا این ابزار باید در سطحی کاملا صاف مورد استفاده قرار بگیرد و ایجاد کوچکترین زاویه در سطح باعث می‌شود قطب‌نما خود را با زاویه جدید منطبق ساخته و اطلاعات جدیدی نمایش دهد که شاید نادرست باشد. از این رو بیشتر کشتی‌ها و هواپیماها به قطب‌نماهای ژیروسکوپی مجهز هستند.

ژیروسکوپ یا جهت‌نما می‌تواند باوجود حرکت نیز زاویه و جهت را با دقت نمایش دهد،‌ این‌کار به واسطه موتوری که درون قطب‌نمای ژیروسکوپی قرار گرفته و ژیروسکوپ را فعال نگه‌ می‌دارد انجام می‌گیرد،‌ به این شکل این ابزار را به هر سویی که حرکت دهید، عقربه آن همواره با دقتی بالا شمال را نشان خواهد داد و می‌تواند متناسب با حرکت‌های موجود خود را با جهت شمال انطباق دهد.

منبع مطلب : www.hamshahrionline.ir

مدیر محترم سایت www.hamshahrionline.ir لطفا اعلامیه سیاه بالای سایت را مطالعه کنید.

قطب‌نما

قُطب‌نما (به انگلیسی: Compass) وسیله‌ای برای تعیین جهت (جهت‌یابی)

د. زاویه بین شمال حقیقی و شمال مغناطیسی، میل مغناطیسی نامیده می‌شود. امروزه برای تعیین شمال حقیقی از قطب‌نماهای پیشرفته‌تری مانند قطب‌نمای ژیروسکوپی استفاده می‌شود.

پیشینه[ویرایش]

قطب‌نمایی که از یک آهنربا ساخته شده یعنی قطب‌نمای مغناطیسی جهت را نشان می‌دهد زیرا زمین چون آهنربای بزرگی عمل می‌کند. نیروی آهنربایی زمین قطب‌نما یا سوزن مغناطیسی را به سوی شمال و جنوب می‌کشد.

کسی نمی‌داند که چه کسی اول بار قطب‌نما را ساخت. برخی گمان می‌کنند که چینیان نخستین بار قطب‌نما را ساختند برخی دیگر می‌گویند که قطب‌نما در ایتالیا اختراع شده‌است. مارکوپولو جهانگرد ایتالیایی، قطب نما را یک اختراع چینی می داند. بعضی از نخستین قطب‌نماها تکه‌های اکسید مغناطیسی آهن بوده‌اند که بر قطعات چوبی یا چوب‌پنبه قرار داشتند و در یک ظرف آب شناور بودند. اکسید مغناطیسی آهن نوعی کانی آهن است یک نام دیگر آن ماگنتیت است. تکه‌های ماگنتیت آهنرباهای طبیعی هستند.

پس از آن مردم ساختن آهن‌ربا از فولاد را یادگرفتند و توانستند قطب‌نماهای بهتری بسازند. قطب‌نماهای مغناطیسی جدید کشتی‌ها معمولاً از چند آهنربا ساخته شده که بر روی یک قرص مسطح به نام صفحه قطب‌نما نصب شده‌است. صفحه قطب‌نما بر محوری چنان سوار شده‌است که بتواند به آزادی نوسان کند. صفحه و محور در ظرف شیشه‌ای بسته‌ای قرار دارند که معمولاً از مخلوطی از الکل پر شده و صفحه بر روی آن شناور است. مخلوط الکل برای این است که در هنگامی که کشتی به این سو و آن سو نوسان می‌کند از نوسان صفحه جلوگیری شود. آهنرباها صفحه‌ها را به اطراف می‌کشند و جهات را نشان می‌دهند.^[۱]

تأثیرات جاذبه‌های مغناطیسی موضعی (فلز و الکتریسیته)[ویرایش]

هر گاه قطب‌نما در نزدیکی اشیای آهنی یا فولادی یا منابع الکتریکی که جریان در آن جاریست قرار گرفته باشد، عقربه‌اش از جهت قطب مقداری منحرف می‌شود، که به آن انحراف مغناطیسی می‌گویند. کلاً به همراه داشتن اشیایی از جنس آهن یا انواع مشابه آن می‌تواند باعث اختلال در حرکت عقربه شود. حتی وجود یک گیره کاغذ روی نقشه ممکن است مسئله ساز شود؛ بنابراین، هنگام استفاده از قطب‌نما باید مطمئن شویم که از اشیای انحراف‌دهنده آن، به‌طور کلی دور است. همچنین احتمال تأثیرگذاری جاذبه‌های مغناطیسی موجود در خاک نیز وجود دارد، که بسیار نادر است.

در جدول زیر حداقل فاصلهٔ وسایل مختلف از قطب‌نما -برای این‌که قطب‌نما شمال مغناطیسی را به درستی نشان دهد- آمده‌است:

قطب‌نمای پیشرفته[ویرایش]

قطب‌نماهای پیشرفته که بیشتر در صنایع مخابرات و امور نظامی به کار برده می‌شوند، مجهز به سلول‌های شب‌نما هستند که حتی در تاریکی شب عمل جهت‌نمایی را صورت دهند. این نوع قطب‌نماها در دوربینهای دو چشمی نظامی، تانکها، نفربرها و حتی در ساختمان برخی خودروهای پیشرفته نیز به کار می‌رود. از قطب‌نماهای پیشرفته در اندازه‌گیری طول جغرافیایی و عرض جغرافیاییِ محل نیز استفاده می‌کنند که در نقشه‌خوانی، پیاده‌سازی عملیات نظامی، دیده‌بانی در مناطق جنگی و … نقش تعیین‌کننده دارند.

قطب‌نمای M1[ویرایش]

ساختمان قطب‌نمای M1

جستارهای وابسته[ویرایش]

منابع[ویرایش]

منبع مطلب : fa.wikipedia.org

مدیر محترم سایت fa.wikipedia.org لطفا اعلامیه سیاه بالای سایت را مطالعه کنید.

جواب کاربران در نظرات پایین سایت

مهدی : نمیدونم, کاش دوستان در نظرات جواب رو بفرستن.