МУ-Э-80 (1003818), страница 8
Текст из файла (страница 8)
Они устанавливались обычно на носу и на кормекораблей, так что капитаны в любую погоду могли держать правильный курс,сообразуясь с их указаниями. В таком виде китайский компас в XII векезаимствовали арабы. В начале XIII века «плавающая игла» стала известнаевропейцам. Первыми ее переняли у арабов итальянские моряки. От нихкомпас перешел к испанцам, португальцам и французам, а позднее —к немцам и англичанам. В середине XIV века придумали помещатьмагнитную стрелку на острие в середине бумажного круга (картушки). Затемитальянец Флавио Джойя усовершенствовал компас, снабдив его картушкой,разделенной на 16 частей (румбов) по четыре на каждую часть света. Этонехитрое приспособление стало большим шагом в усовершенствованиикомпаса. Позже круг был разделен на 32 равных сектора.
В XVI веке дляуменьшения воздействия качки стрелку стали крепить на кардановый подвес,а век спустя компас снабдили вращающейся линейкой с визирами на концах,что позволило точнее отсчитывать направления.Компас произвел такой же переворот в мореплавании, какой порох —в военном деле, а переделочный процесс — в металлургии. Он был первымнавигационным прибором, позволившим прокладывать курс в открытомморе.
Вооружившись компасом, испанские и португальские моряки в концеXV века отважились на далекие плавания. Они оставили морские берега(к которым мореплавание было привязано на протяжении несколькихтысячелетий) и пустились в плавание через океан.Ниже изложена краткая история технического совершенствованиякомпаса и развития учения о магнетизме.Неккам Александр (англичанин) 1190 г., в его труде «О природе вещей»компас – магнитная игла - вещь уже известная.37Байлек аль-Кабаяки (араб) видел компас в 1242 г. у капитана корабля –железная игла, её воткнули в пробку, пробка плавала в воде, иглу передкаждым измерением подмагничивали.Пьер де Марикур(француз), по прозванию Перегрин (паломник, странник) трактат «Послание о магните» 1269 г.
(опубликован в Риме лишь в 1520 г.)- описан компас с вертикальной осью вращения, через которуюгоризонтально проходит намагниченная стрелка, стрелка устанавливается понаправлению север-юг (как тогда думали);- описан компас: в стеклянном сосуде плавает деревянная чаша, черта накрышке чаши располагается в направлении север-юг, а линейка над чашейповорачивается на краях сосуда так, чтобы её два визира показывалинаправление на звезду. Угол между линейкой и чертой – угол азимута.В этой работе впервые было высказано суждение о необходимостиопыта и эксперимента в познании природы итем самым во тьме веков посеяно зернонового научно-философского мировоззрения.В работе автор говорит, как намагнититьжелезный предмет, как установить полюсамагнита,говоритоботталкиванииодноимённых и притяжении разноимённыхполюсов, утверждает, что разломанныймагнит – это два магнита с противоположнойполярностью в месте разлома.Компасы,усовершенствованныеП.Перегрином, не нашли применения в еговремя, ведь трактат был опубликован лишь300 лет спустя после того, как он былнаписан.Поэтомуегоидеинашливоплощение в конструкциях мастеров болеепозднего времени.Мы остановились так подробно на работе П.Перегрина потому, что с неё начинается новый этап в истории магнитногокомпаса, связанный с научным осмыслением путей его совершенствования.Колумб Христофор (1436 – 1506) - 1492 г.(знаменитая экспедиция),обнаружил явление магнитного склонения (распространённая версия).Указание на отклонение магнитной стрелки от географического меридиана,названное склонением, упоминалось впервые, как уже отмечалось,китайским учёным ХI в.
Шень Гуа. Заслуга Х.Колумба не во вторичномоткрытии склонения, а в обнаружении его изменчивости и в открытииположения линии нулевого склонения. Заметим, что современные методыизмерения магнитного склонения обеспечивают точность измерения этойвеличины порядка одной угловой минуты.Гартман Георг (1489 -1564) - немецкий инженер и астроном – первыйевропеец, описавший в 1544 году, явление магнитного наклонения,открытое китайским учёным Шень Ко в ХI веке (угол, на который38отклоняется стрелка под действием магнитного поля Земли в вертикальнойплоскости или по-другому, это угол между силовой линией магнитного поляи горизонтальной плоскостью). Позднее Христофором Колумбом былоустановлено, что наклонение сильно зависит от географических координат.Прибор для измерения магнитного наклонения называют инклинатором (см.рисунок выше).
Первая конструкция инклинатора с горизонтальной осьювращения магнитной стрелки – Роберт Норманн 1576 г. В настоящее времямагнитное наклонение можно измерить с точностью около одной угловойминуты.Заметим, что в северном полушарии указывающий на север конецстрелки отклоняется вниз, в южном полушарии – вверх. Точность показаниймагнитного компаса связана с проблемой магнитной девиации, которая неутратила своей актуальности и в сегодняшние дни.Магнитная девиация – ошибка показаний магнитного компаса, аименно угол в плоскости горизонта между касательной к силовой линиимагнитного поля планеты и направлением, соответствующим показаниюмагнитного компаса.
Этот эффект вызван изменением магнитного полявблизи области измерения из-за нахождения магнитных материалов.Причин возникновения девиации может быть несколько. Во-первых,источником паразитного магнитного поля обычно являются магнитотвёрдыематериалы (например, постоянные магниты). Во-вторых, происходитизменение направления силовых линий магнитного поля Земли элементамиконструкции. Такие искажения обычно вносят магнитомягкие материалы.Кроме того, из-за протекания вблизи компаса электрического тока возникаютэлектромагнитные наводки. Для увеличения точности показаний магнитногокомпаса девиацию уменьшают методами компенсации, а также исключениемили ослаблением её причин.Порта Джованни Батиста (1538-1615).
«Натуральная магия», Неаполь,1558 г. - намагниченные опилки приобретают свойства «целого» магнита, аразмагниченные - магнитными свойствами не обладают;- «борода» из железных опилок располагается у полюсов магнита;- железная полоса обладает свойствами магнитного экрана;- опыт с нагреванием магнита (эффект Кюри).Леонардо да Винчи (1452-1519) – в рисунках Леонардо компас изображён сподвижной картушкой и кардановым подвесом.- отношение к эксперименту: « никакое человеческое исследование не можетпретендовать на то, чтобы быть истинной наукой, если оно не используетматематических доказательств и нет никакой уверенности там, где нельзяприменить одну из математических наук».Гильберт Уильям (1544-1603) - личный врач английской королевыЕлизаветы I.
Книга « О магните, магнитных телах и большом магните –Земле». Лондон, 1600 г.:39- описал около 600 опытов с магнитами;- по книге Марио Льоцци: « Исходя из идей П. Перегрина, Гильбертизготовил магнит сферической формы, «маленькую Землю». Затем, обходяповерхность шара, с помощью небольшой намагниченной стрелки онисследовал магнитные свойства своего шара и нашёл, что они соответствуютмагнитным свойствам Земли – большого магнита. Итак, заключает он, сточки зрения магнитного действия Земля отличается от этого шара тольколишь своими размерами». Г.Галилей по этому поводу сказал, что этот вывод«достоин удивления».Человек впервые осмелился сопоставитьлабораторные исследования с явлениями (объектами) космическогомасштаба.
(Галилей сам первый увидел на Луне горы с помощью подзорнойтрубы – мир небесный и мир земной – природа одинакова!)Росс Джеймс (1800-1862) – английский полярный исследователь - в 1831 г.открыл магнитный полюс в Канадском архипелаге (южный магнитныйполюс) – недалеко от северного географического полюса Земли. Это область,где магнитная стрелка занимает вертикальное положение, то есть наклонениеравно 90 . Именно в точках магнитного полюса магнитные линии входят(или выходят) из Земли. В 1909 году одна из партий экспедиции «Нимрода»достигла другого магнитного полюса Земли, находящегося в Антарктиде(северный магнитный полюс).В теорию магнетизма (электромагнетизма) внесли заметный вкладтакие великие учёные как Ш.О.Кулон, К.Гаусс, В.Вебер, Ф.Гумбольдт,Г.Х.Эрстед, А.М.Ампер, Ж.Б.Био и Ф.Савар, М.Фарадей, Д.К.Максвелл.Теоретические исследования компаса в России – академик М.В.
Ломоносов,кораблестроитель академик А.Н. Крылов.Заметим, что понятие «магнитное поле» стало научным понятиемпосле работМайкла Фарадея (1791-1867), открывшего законэлектромагнитной индукции. Его представление о том, что окружающеепространство заполнено «силовыми линиями магнитного поля» далеко несразу стало общепринятым. Напомним, что бороду железных опилок околополюсов магнита видел ещё Д.Б.Порта, но не видел силовых линий поля.Секретарь парижской академии наук Д.Ф.Араго пропустил ток попрямолинейному проводнику, на бумаге с опилками видел скоплениежелезных опилок около проводника (проводник был перпендикуляренплоскости бумаги), но он не заметил концентрических окружностей, вдолькоторых были ориентированы опилки. После работ Джеймса КлеркаМаксвелла (1831-1879) теория электромагнетизма приобрела строгуюматематическую основу.Современный раздел науки о Земле – геофизика, геомагнетизм –всесторонне изучают магнитное поле Земли.
Для человечества это оченьважно по многим причинам. Существование магнитного поля Земли вистории мореплавания мы немного обсудили. Воздействие динамикимагнитного поля Земли на человеческий организм – одно из направлений40современной медицины. Существование магнитного поля Земли воколоземном пространстве предохраняет природу Земли и жизнь человекаот вредного воздействия космических лучей.Для нас небезынтересно ответить на вопрос, а откуда и как возникаетмагнитное поле Земли?Одна из первых гипотез этого направленияпринадлежит французскому академику Амперу.Ампер Андре Мари (1775-1836) - внутри Земли течёт электрическийток с востока на запад. Магнитное поле такого тока совпадает с магнитнымполем шара Гильберта.В начале ХХ века – была распространена следующая гипотеза.
Вобъёме Земли имеются электрические заряды. Вращение Землиобеспечивает существование конвективного электрического тока, токобеспечивает существование магнитного поля Земли. Красивая теория, но повеличине магнитного поля расхождение с экспериментом в десяткимиллионов раз.У.Эльзассер (1904-1991), американский учёный, 1939 г.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
