Поговорим об одном из главных и старейших инструментов навигации — о компасе.
Происхождение и история компаса
Компас — одно из древнейших навигационных устройств, использующее магнитное поле Земли для указания направлений на стороны света (север, юг, запад, восток). Магнитная стрелка компаса всегда ориентируется на север, однако она указывает не на географический полюс, а на магнитный, при этом направление всегда сохраняется с высокой точностью.
На морском жаргоне используется вариант с ударением на второй слог — компа́с.
Вопрос о родине компаса и времени его изобретения остается спорным. Три страны претендуют на звание родины этого устройства: Индия, Греция и Китай. Во всех этих странах найдены упоминания о применении компаса, но точная дата его появления до сих пор не установлена. Ученые продолжают искать доказательства в других частях мира.
Согласно одной из теорий, компас был изобретен в Китае в II-I тысячелетии до н. э., а китайский философ Хэнь Фэй в III веке до н. э. подробно описал его конструкцию и принципы работы. Этот прибор использовался моряками для ориентирования в открытом море.
В китайском военном трактате «Уцзин цзунъяо» 1044 года содержится первое упоминание о компасе — кусок намагниченного железа, отлитый в форме рыбы и помещенный в чашу с водой. В произведении Шэнь Кэ от 1119 года также упоминается компас для морской навигации.
Позднее компасы стали изготавливать в виде ложек, выточенных из магнетитовой руды. Эти ложки, благодаря специальной обработке, свободно вращались на медной полированной пластине, при этом их ручка не касалась поверхности и указывала на юг. На пластине наносились знаки зодиакальных созвездий и указания сторон горизонта в виде циклических знаков зодиака.
Это был первый известный компас, названный сынань, что в переводе означает «ведающий юг». Он был описан китайским философом Хэнь Фэем. Конечно, этот компас был далек от совершенства и имел несколько недостатков: магнетит был хрупким и трудно поддающимся обработке, а трение между ложкой и поверхностью пластины вызывало небольшие отклонения от точного направления на юг.
Эволюция компаса и его влияние на навигацию
В XI веке китайские ученые значительно улучшили конструкцию компаса. Шэнь Гуа доказал, что минерал магнетит способен намагничивать железо, и собрал водяной компас с намагниченной стрелкой в виде рыбки, которая плавала в сосуде с водой. Вода снижала силу трения, позволяя стрелке свободно вращаться, и она указывала на юг. Для защиты от ветра сосуд накрывали стеклянной пластиной. Этот прибор был широко использован в мореплавании.
Ученый также предложил усовершенствованный компас с намагниченной иглой, которая крепилась воском в центре корпуса, подвешенной на шелковой нити. Этот тип компаса обеспечивал более точное направление по сравнению с плавающим вариантом. Шэнь Гуа также предложил конструкцию с намагниченной иглой, закрепленной на шпильке. Он объяснил, что небольшое отклонение от направления на юг вызвано магнитным склонением — углом между географическим и магнитным меридианами.
К XI веку китайцы начали использовать не только «мокрые», но и «сухие» компасы, в которых вместо рыбы использовалась черепаха, а сосуд с компасом был без воды.
В XII веке компас с магнитной стрелкой начал использоваться арабами, а в XIII веке он был известен итальянским морякам, а затем распространился среди испанцев, португальцев и французов. Немцы и англичане начали применять компас позднее. Изначально компас состоял из намагниченной иглы, которая плавала в сосуде с водой, но со временем сосуд начали закрывать стеклом, чтобы защитить поплавок от воздействия ветра.
В XV веке китайский адмирал Чжэн Хэ возглавил серию военно-морских экспедиций, известных как «Путешествие за сокровищами». В ходе этих экспедиций его флот достиг Африки и Аравийского полуострова. Компас был необходимым инструментом для управления этим гигантским флотом. Эти события сделали Китай морской сверхдержавой и позволили наладить торговлю и обмен знаниями между Азией и Европой.
В XIV веке магнитная стрелка была размещена на острие в центре бумажного круга, который получил название картушка. Позже итальянский ученый Флавио Джулио разделил картушку на 16 частей (румбов), а затем круг был разделен на 32 сектора.
Введение компаса оказало значительное влияние на развитие навигации, что стало основой для начала эпохи Великих географических открытий.
Компас в эпоху Великих географических открытий
С помощью компаса мореплаватели могли ориентироваться в открытом море и следовать заранее намеченным маршрутам. До этого они использовали такие методы, как наблюдение за звездами, путевые указатели и опыт местных жителей. Однако такие способы ориентировки не всегда были надежными, особенно в плохую погоду, что сделало компас важным инструментом для морской навигации.
Важную роль компас сыграл в эпоху Великих географических открытий. В 1492 году Христофор Колумб использовал компас для определения направления своего пути в Новый свет, что позволило ему открыть Америку и начать новую эпоху в истории мореплавания.
На тот момент компас представлял собой чашу, обычно вырезанную из дерева, с гвоздем, вбитым в основание. Вместо того чтобы использовать жидкость для поддержания стрелки, компас имел железную стрелку, прикрепленную к полому латунному конусу, который опирался на кончик гвоздя. К стрелке была прикреплена круглая карта с указанием сторон света, а сам компас находился в защитном корпусе.
В XV веке появились первые морские карты с обозначением магнитных стрелок компасов, что способствовало более точной навигации. Картографы стали добавлять компасные розы на карты, чтобы мореплаватели могли легко определить свое местоположение и направление.
В XVI веке иглу компаса начали закреплять на кардановом подвесе, что обеспечивало устойчивость стрелки при качке. Этот подвес был спрятан в металлический корпус, который защищал конструкцию от внешних воздействий. Таким образом, был создан компас, пригодный для использования на морских судах.
Развитие компаса в XV–XVII веках способствовало расширению горизонтов торговых путей и исследовательских экспедиций.
Компасы помогли кораблям уверенно преодолевать большие расстояния в открытом море, удаляя их от побережья.
Европейские мореплаватели и торговцы проложили морские маршруты в Китай, Японию и на Индонезийские острова, способствуя торговле чаем, шелком и специями. Также конкистадоры встретились с развитыми цивилизациями ацтеков и инков в Центральной и Южной Америке.
Если вы хотите почувствовать себя мореплавателем и исследовать неизведанные территории, используйте компас и отправляйтесь в путешествие, например, на остров Кий, жемчужину Белого моря с его историческим монастырем и природой.
Интересные факты о компасе
В VII веке компас был дополнен линейкой и визиром, а с тех пор прибор претерпел лишь незначительные изменения.
Современный магнитный компас был запатентован в 1908 году и получил название Эйнштейна-Аншютца. Эти приборы отличались от ранних моделей:
-
компактностью;
-
повышенной точностью;
-
простотой в использовании;
-
наличием дополнительных вспомогательных элементов.
С тех пор компасы массово производятся и остаются востребованными. Несмотря на существование других типов навигационных приборов, магнитные компасы заслуживают особого внимания.
Факт №1.
В некоторых местах Земли магнитное поле искажено, что влияет на работу компаса. Эти зоны называются магнитными аномалиями. Магнитные аномалии могут быть вызваны намагниченностью горных пород или механизмами генерации магнитного поля Земли, такими как геодинамо. Также магнитное поле искажается рядом с источниками сильных электромагнитных полей, например, вблизи линий электропередач, трубопроводов и металлических конструкций.
Если закрепить стрелку компаса на горизонтальной оси и позволить ей вращаться в вертикальной плоскости, получится инклинометр. Этот прибор используется для определения магнитных полюсов Земли, так как стрелка должна быть вертикальной в месте полюса.
Факт №2.
Компас эффективно работает вблизи экватора, так как в этих районах магнитное поле Земли слабее. Однако при приближении к магнитным полюсам компас начинает дрейфовать. Вблизи полюсов стрелка может не указывать точное направление и начнет двигаться не только по кругу, но и вверх-вниз из-за магнитного наклона. В районах близких к полюсу дешевые компасы могут выйти из строя.
Факт №3.
Слово «компас» появилось в XV веке и связано с круглой формой прибора и центральной точкой, напоминающей математический циркуль, так как на итальянском языке «compasso» означает «циркуль».
Факт №4.
Компас используется не только для ориентации. Например, компас фэн-шуй помогает в даосской практике, определяя расположение окон и дверей в доме для привлечения удачи и защиты от злых духов.
Факт №5.
Компас не зависит от источников питания, что делает его незаменимым инструментом в экстренных ситуациях. В авиации и морском судоходстве используется гироиндукционный компас, который является улучшенной версией магнитного компаса и служит резервным прибором в случае отказа других навигационных систем.
Факт №6.
Символ геральдической лилии часто используется для обозначения севера на компасе. Он был введен португальским картографом Педро Рейнелем и вскоре стал широко распространен.
Факт №7.
Существует специальный мусульманский компас Кибла, который указывает направление к Мекке. Этот компас важен для мусульман, так как помогает в определении местоположения для молитвы и строительстве культовых сооружений.
Факт №8.
Компасы продолжают играть важную роль в навигации на суше, в воздухе и на воде. В России есть Музей магнитных компасов, основанный коллекционером Михаилом Ивановым, который является частью Ассоциации частных и народных музеев России.