Куда показывает компас на экваторе. Куда показывает компас?

Куда показывает компас?

Силовые линии магнитного поля Земли.

Думаешь, что знаешь ответ? Давай проверим: стрелка компаса выравнивается по силовым линиям магнитного поля Земли. С истинными меридианами они связаны простенькой функцией , рассчитать которую под силу любому туристу, кладущему под голову справочник по мат. анализу. С практической точки зрения это значит, что стрелка показывает на магнитный полюс только в исключительных случаях, а по большей части показывает в никуда. Для многих это откровение, но если ты, %username%, проводил в школе опыт с рассыпанием металлической стружки вокруг магнита, то наверняка понимаешь о чём идёт речь. Впрочем, проверить разницу между магнитным склонением и азимутом на магнитный полюс можно самостоятельно: сегодня () северный полюс обитает по адресу 86.229589041096° широты и 142.052° долготы. Калькулятор магнитного склонения есть на сайте.

Теперь, когда с интригой покончено, можно перейти к действительно важным вопросам: как пользоваться компасом, как мы дошли до такой непростой жизни и, конечно же…

Кто продинамил динозавров

В начале прошлого века Альберт Эйнштейн выразил открытое недоверие «теории динамо», согласно которой магнитное поле Земли образуется из-за банального остывания планеты. Сегодня это основная версия, о которой принято рассуждать в приличном обществе:

  • жидкая часть ядра планеты содержит много железа и при высоких температурах является хорошим проводником;
  • остывание планеты приводит к появлению конвекционных потоков;
  • силы инерции закручивают конвекционные потоки в спирали, что приводит к трению остывающих потоков друг о друга;
  • трение приводит к появлению контурных токов и слабого магнитного поля;
  • если всё складывается удачно, то движение проводников в магнитном поле приводит к самовозбуждению токов и усилению поля.

Несложно заметить, что система крайне нестабильна, а если вспомнить про нестабильное солнечное излучение, то за будущее планеты становится тревожно. И не зря: взгляните на Марс, магнитное поле которого слабее земного в 500 раз. Ядро Марса вращается относительно внешних слоёв слабо, из-за чего эффект динамо на нём не работает, по планете гуляет солнечный ветер, а радиация на поверхности такова, что за один день марсоход получает дозу облучения, соответствующую годовой норме жителя Греции. Да, магнитное поле не только указывает направление, но и защищает нас от гнёта космической радиации.

Полярное сияние будет, пока у Земли есть магнитосфера.

В масштабах эонов планетарное динамо ведёт себя хаотично: сила магнитного поля и распределение силовых линий меняются, а инверсия полюсов — обычное явление, способное происходить случайно. При инверсии магнитного поля полюса меняются местами, происходит жуткая катавасия, стрелка компаса указывает только в туманное будущее, а магнитосфера слабеет в сотни раз. По одной из версий мел-кайнозойское вымирание связано как раз с таким неприятным происшествием, но, к счастью для Homo Sapiens, последняя инверсия произошла примерно 720 тыс. лет назад и в ближайшем будущем нам не грозит. Впрочем…

Северный полюс едет в Россию

С достоверной точностью сказать, куда движется Северный полюс невозможно, но в начале этого века он оставил берега Канады, где бродяжничал почти век, и отправился в затяжное путешествие через Арктику. Расчёты показывают, что при таком темпераменте, он попадёт в Сибирь в ближайшие 30 лет. Почему он перемещается так быстро? Магнитный полюс — это область на поверхности планеты, в которой силовые линии поля уходят под землю, т.е. компас показывает строго вниз, на сам магнит. Помимо магнитного, существует ещё и геомагнитный полюс — теоретическая точка, в которой ось планетарного магнита пересекает поверхность планеты. Геомагнитный полюс относительно устойчив и начнёт двигаться только при инверсии поля, магнитный полюс зависит от магнитного момента (силы поля) и кучи разных факторов, включая солнечное излучение, приливные силы и просто неизученных пока влияний. Поэтому предположение о его визите в Россию строго научным назвать нельзя.

Джеймс Росс умел пользоваться компасом, поэтому привёл «Эребус» к полюсу.

Про разницу между географическими и магнитными полюсами знали даже его вероятные изобретатели — китайские мастера династии Хань (первый век н.э.), однако движением полюсов научное сообщество озаботилось только в середине прошлого века, когда стали проводиться его регулярные измерения. Результатом этой озабоченности стало создание Международного аналитического поля — математической модели, обновляемой каждые пять лет по данным институтов разных стран мира. Дело в том, что технически движение полюса заметить не так просто, а для точных вычислений требуется большой объём измерений. Накопить его было непросто. Средневековые моряки умели пользоваться компасом, часами и Полярной звездой. Направление на неё совпадает с осью вращения земли, т.е. она указывает на географический север, её высота над горизонтом — широта местности. Разница между направлением на Полярную звезду и показаниями компаса совершено очевидна, и у моряков была прекрасная возможность измерять эту разницу в разных частях света. В 1701 г. Эдмон Галлей завершил многолетнее исследование Атлантики и сделал первую карту магнитных склонений (отклонение компаса в горизонтальной проекции), позволившую Англии усилить морскую гегемонию. Такие карты стали выпускать регулярно, пока к 20-му веку они не превратились в периодические издания.

Читайте также:  Как правильно собрать рюкзак. Правильная сборка и укладка походного рюкзака

Данных о магнитном склонении накапливались, но структура магнитного поля не давала морским исследователям найти точное положение полюса. Выдвигались такие странные версии, как гипотеза Кристофера Ханстина о четырёх магнитных полюсах (ради её доказательства норвежец в 1826-28 гг проделал сложное путешествие по Сибири, где обнаружил, что его третий полюс является Восточно-Сибирской аномалией). Конец поискам Северного полюса положил Джеймс Росс в 1831 году, для чего ему пришлось пройти 200 км от необитаемого, северного берега Канады. Этому простому походу предшествовала чудовищная по сложности экспедиция Джона Росса (дяди Джеймса), корабль которого волей судьбы на 4 года оказался зажат льдами и по время долгого дрейфа прошёл рядом с «магнитной аномалией». Но ещё сложнее оказалась четырёхлетняя экспедиция Джеймса к Южному полюсу (1839-43), увенчавшаяся относительным успехом (положение Южного полюса было определено с точностью до 300 км). Повторить исследования Росса на Северном полюсе удалось только спустя 60 лет, когда в 1904 г. через полюс проследовал Руаль Амундсен. Третье измерение датируется 1948 годом: пролетевшие над полюсом Поль Серсон и Джек Кларк зафиксировали смещение на 400 км. Игнорировать его перемещение было невозможно и экспедиции стали повторяться раз в десятилетие.

Сегодня в прямых наблюдениях нет нужды: международная магнитная модель (WMM) позволяет вычислить положение полюса с помощью относительных измерений. На основе WMM также моделируется движение полюса, которое как раз показывает его стремление переместиться к берегам России. С практической стороны это значит, что при ориентировании по компасу свежесть данных о магнитном склонении имеет большое значение: за год оно меняется на 0.3-0.7°.

Схема азимутов при планировании движения.

Как пользоваться компасом

Точку старта и финиша на карте соединяет линия кратчайшего пути. Чтобы найти её в реальности, нужно получить направление на финиш из стартовой точки. Как это сделать, если единственная известная нам величина — показания компаса? Правильно, отложить от направления стрелки компаса угол и придерживаться его по ходу движения. Этот угол (при некоторых оговорках) называется азимутом и отсчитывается от направления магнитной стрелки в градусах (или в румбах, при желании) по часовой стрелке. Т.е. условный Север — это 0°, Запад — 270°. Найти азимут можно несколькими путями:

  • Взять азимут непосредственно на местности;
  • Отложить азимут по карте, прибавив к нему магнитное склонение.

Первый способ хорошо подходит для пересечённой местности, когда с первой возвышенности маршрута видна вторая, а со второй третья и т.д. Пользоваться компасом в таких случаях относительно просто: нужно встать на возвышенность, совместить стрелку компаса с 0° и визуально определить с помощью транспортира компаса градус, указывающий на следующую точку пути. В хорошем компасе для этого делается визирная мушка, через которую нужно смотреть на конечный объект. Второй способ ориентирования по компасу используется, когда точка стояния известна и может быть отмечена на карте. Компас кладётся на карту так, чтобы центр находился на точке стояния (положение наблюдателя), 0° соответствовал географическому северу (меридиану, линие долготы). Транспортир компаса в таком случае используется как обычный транспортир, который хорошо дополнить линейкой или любым ровным предметом. Карта даёт истинный азимут, поэтому к нему прибавляется величина магнитного склонения местности (если склонение восточное) или вычитается (если склонение западное).

Чтобы не искать азимут глазами постоянно, компас позволяет его выставить один раз. Для этого осевая линия компаса или другое визирное приспособление совмещается с нужным азимутом путём вращения транспортира, а при движении компас держится так, чтобы стрелка компаса была совмещена с 0°. Однако перед тем, как начать пользоваться компасом в лесу, стоит проверить устройство в городе. Большинство компасов имеет компактные размеры, и стрелка на них сильно качается при движении (исключение — компасы из редкоземельных магнитов, типа «Москомпас», или компасы с арретиром), поэтому к их показаниям во время движения стоит отнестись крайне придирчиво. Для уменьшения погрешности компас не используют постоянно, а находят с его помощью ориентиры в пределах видимости и двигаются к ним, чтобы повторить измерения и двинуться к следующей точке. Чем дальше ориентир, тем меньше влияние погрешностей. Что может служить ориентиром? Упавшее дерево, скала, пролетающий в небе орёл… Словом, любой неподвижный объект.

Обход препятствия при видимой точке возвращения на азимут и без (справа).

Как пользоваться компасом, если двигаться приходиться в густом лесу? Практика показывает, что азимут всегда всегда указывает в мордохлыст и бурелом, так что движение строго по азимуту неизбежно связано с замедлением движения. На помощь приходит карта: на сложной местности необходимо постоянно сличать визуальные наблюдения с картографическими данными и отмечать отклонение от первоначального азимута. Кроме того, с помощью карты можно взять промежуточные азимуты для огибания болота или другого локального препятствия, при условии, что все точки поворота можно зафиксировать на карте при определении расстояния шагами.

Читайте также:  Сайга мк кал 223 rem. Карабин Сайга-223 223Rem ударопрочный полимер, складной приклад, съемный ДТК L=415

Найди себя на карте

С помощью компаса можно определить своё положение через пересечение азимутов, если в пределах видимости есть ориентиры указанные на карте. На каждый из них берётся азимут, из него вычитается (!) магнитное склонение, на карте от ориентиров отмечаются обратные азимуты (-180°) и находится точка пересечения. Пользоваться компасом в таком случае нужно с большой осторожностью: погрешность для острых углов велика. Этим же принципом пользуются при нахождении точки стояния на линейном объекте (ЛЭП, дорога, лесополоса, край поляны): нужен только один азимут, который на карте пересечёт линию объекта.

При использовании компаса для расстояний свыше условных 100 км в дело вступает кривизна Земли. Эта поправка несущественна для туристов, но имеет огромное значение для навигации. Карты малого масштаба для приведения криволинейной формы планеты к плоскому прямоугольнику карты использует развёртку Меркатора. На карте Меркатора правильно сохраняются углы к меридианам, но азимут, взятый по такой карте, не соответствует направлению кратчайшего движения. Строго говоря, азимут при движении по кратчайшему маршруту на сфере меняется непрерывно (если вы не движетесь по экватору), что легко видеть через формулу Винсенти (через неё азимут рассчитывается по двум координатам) или её упрощённый вариант — формулу гаверсинусов. В пределах туристических походов это отклонение, к счастью, редко выходит за пределы градуса даже для полного маршрута. Так что компасом вполне можно пользоваться для ориентирования на любой местности, что, несомненно, приятнее, чем доверять GPS или, что ещё хуже, смартфону.

Локсодрома — азимут по Меркатору, ортодрома реальный кратчайший путь.

#азимут#подготовка#ориентирование

Эпоха Матуяма: куда должен показывать компас на самом деле

Среди всевозможных сценариев «конца света» часто фигурирует и такой, как смена направлений силовых линий магнитного поля Земли. Проще говоря, когда северный магнитный полюс окажется в южном полушарии, и наоборот. Рассмотрим, почему это возможно, и какие опасности для нас могут из этого проистекать.

Зачем нам магнитное поле Земли

Магнитное поле Земли – уникальное явление. Ни у одной планеты земной группы нет ничего близкого. Даже магнитные поля Сатурна, Урана и Нептуна слабее. Только у Юпитера оно мощнее, но на то он и гигант. До сих пор наука не знает, ни откуда у Земли магнитное поле, ни почему оно такое сильное. Предполагают, что это как-то связано с Луной – ведь ни у какой другой планеты, кроме Земли, нет столь относительно крупного спутника, чья масса всего в 80 раз меньше массы планеты. Но каким образом Луна генерирует такое магнитное поле у Земли – и это толком пока неясно.

Одно мы знаем точно. Без магнитного поля не было бы и жизни на Земле. Потоки заряженных космических частиц, попадающих в окрестности Земли из космического пространства, захватываются силовыми линиями магнитного поля нашей планеты – её магнитосферой – и не достигают её поверхности. Они остаются на высоте от 500 до 70 000 км над Землёй, образуя радиационные пояса, в которых невозможно долгое пребывание космонавтов.

Если бы магнитное поле Земли (геомагнитное поле) внезапно исчезло навсегда, то через какое-то время жёсткая космическая радиация привела бы к исчезновению всей высшей жизни на её поверхности. Жизнь осталась бы только в воде на глубине более десяти метров и в глубоких пещерах на суше.

Инверсии геомагнитного поля

С детства мы привыкли, что стрелка компаса должна указывать на север. Правда, бывают магнитные бури и аномалии, при которых компас, как выражаются, сходит с ума, но потом всё снова встаёт на свои места. Однако компас был изобретён всего несколько столетий назад, а Земля существует уже миллиарды лет. И вот оказалось, что нынешнее положение магнитных полюсов у Земли – не единственно возможное. Были длительные периоды в истории нашей планеты, когда стрелка компаса, очутившись мы там, показывала бы на юг!

Читайте также:  Эстонская гончая на охоте. Охота с эстонской гончей!!!

Это было открыто по явлению остаточной намагниченности осадочных пород в разных местах Земли, особенно на дне океанов. Определив разными методами время образования этих пород, учёные составили шкалу изменений полярности геомагнитного поля.


Выяснилось, что своё нынешнее положение по сторонам света магнитные полюса заняли приблизительно 780 тысяч лет назад. Этот последний период называется эпохой Брюнес. А до этого примерно один миллион и 800 тысяч лет продолжалась эпоха обратной намагниченности Матуяма. Впрочем, она не была однородной. Внутри неё насчитывают не менее пяти эпизодов меньшей продолжительности – от нескольких тысяч до 220 тысяч лет, – когда направление магнитной стрелки совпадало бы с современным.

Строго говоря, это нынешняя эпоха должна считаться эпохой обратной намагниченности. Ведь силовые линии геомагнитного поля сейчас выходят из полюса, расположенного в Южном полушарии, поэтому именно этот полюс является Северным магнитным, а расположенный в Северном полушарии – Южным магнитным. Но в данном случае физика уступила место привычной географии, чтобы не создавать у людей путаницы.

Почему это происходит

Причины смены направления силовых линий геомагнитного поля остаются совершенно неизвестными. Наука не знает пока, можно ли предсказать эту смену по каким-то другим геофизическим параметрам. Например, по изменению напряжённости геомагнитного поля или по движению полюсов. Ведь положение магнитных полюсов на земной поверхности не остаётся неизменным. Они движутся. Причём, согласно измерениям, в последние десятилетия они движутся всё быстрее и быстрее.

Так, если Северный (назовём его по привычке так) магнитный полюс в 1970-е годы дрейфовал со скоростью 10 км в год, то в начале XXI века – уже 50-60 км в год. В первые годы нынешнего столетия он покинул острова Канадской Арктики и направляется в сторону России. В этом году он пересечёт 180-й меридиан и окажется ближе к Евразии, чем к Северной Америке.

Напряжённость геомагнитного поля Земли, судя по той же остаточной намагниченности – в данном случае, керамических изделий – неуклонно ослабевает на протяжении последних нескольких столетий. Может ли это свидетельствовать о грядущей переполюсовке? Иными словами, мы пока не знаем, что конкретно может предвещать смену магнитных полюсов у Земли, какие у этого явления бывают предзнаменования.

Опасность для технически развитого человечества

Если геомагнитное поле возбуждается, как то утверждает одна из гипотез, потоками вещества в мантии – теми же самыми, которые ответственны за движение тектонических плит и процессы горообразования – тогда смена магнитных полюсов может сопровождаться катастрофическими землетрясениями и вулканическими извержениями. Но самая главная опасность это, как уже говорилось, временное исчезновение геомагнитного поля при переполюсовке. Согласно существующим теоретическим моделям, прежде, чем поменяться местами, магнитные полюса Земли пропадут. И никто не знает, как надолго.

Впрочем, есть поводы и для оптимизма. Ведь инверсии геомагнитного поля случались на Земле многократно, в том числе несколько десятков раз за последние пять миллионов лет. Никаких крупных вымираний живых существ в эти периоды не происходило. Поэтому есть основания считать, что такие эпизоды были очень кратковременными. Правда, есть и другое объяснение: из животных, включая предков человека, в этих эпизодах выжили только те, которые привыкли находить убежище в пещерах. Вот почему останки первобытных людей находят преимущественно там.

Инверсия геомагнитного поля, какой бы кратковременной она ни была, грозит опасностями для современного человечества в силу его фатальной зависимости от высоких технологий. Магнитная переполюсовка, которая скажется также на состоянии земной ионосферы, неизбежно приведёт к серьёзным сбоям всех спутниковых систем коммуникаций, к невозможности дальней радиосвязи и навигации для самолётов и кораблей. Наша цивилизация тогда в мгновение ока может скатиться на технический уровень средневековья, что грозит непредсказуемыми социальными последствиями.

Проще говоря, главная опасность для человечества, в случае смены магнитных полюсов, это, как и при других природных катастрофах, сам человек, стихийное и непредсказуемое поведение его масс, охваченных массовой паникой и становящихся предметом манипуляций.

А само наше неведение относительно того, когда и как это может наступить, показывает, как же мало современная наука, заглянувшая вглубь Вселенной на десятки миллиардов световых лет, знает пока о том, что творится на глубине всего шести тысяч километров под нашими ногами.

ОСТАВЬТЕ КОММЕНТАРИЙ

Please enter your comment!
Please enter your name here