Человек начал путешествовать очень давно. Еще древние племена кочевали с места на место в поисках пропитания. Развиваясь, люди начали передвигаться не только по суше, но и по морю. С возникновением мореплавания, перед путешественниками встал вопрос ориентации в пространстве. Вначале это происходило по звездам и по солнцу, но в пасмурную погоду в океане нет возможности определить направление. Множество первых морских путешественников сбивалось с курса. Человек понял, что без специального прибора он обречен на долгие поиски верного пути, а может быть и на гибель. Сейчас любой ребенок знает, как определить верное направление при помощи компаса. А вот кто изобрел компас, известно далеко не всем.
История возникновения компаса
Примерно 3 тысячи лет назад человек заметил, что намагниченная железная стрелка всегда показывает на север. Предположительно, первый прототип современного компаса появился в древнем Китае во время правления династии Сун. Но эти сведения не точны. По некоторым данным, компас был изобретен гораздо позже – за 100-200 лет до нашей эры, правда, тоже китайцами. Конечно, древний прибор был далек от современных устройств. Но свои функции он исполнял исправно. Кстати, древние китайцы использовали компас для передвижения по пустыням. Несколько позже, моряки стали брать его с собой в плавание. Уже в XI веке н.э. китайцы изобрели прибор с плавающей стрелкой в виде рыбки. Новое изобретение очень понравилось арабам, которые стали использовать компас на своих торговых кораблях.
В Европе компас появился довольно поздно. С ним европейцев познакомили торговцы из восточных стран. Только в XII веке первый примитивный прибор стал использоваться испанцами и итальянцами в мореплавание. Европейский компас представлял собой намагниченную железную полоску, которая крепилась к пробке, плавающей в воде. Затем, стрелку стали закреплять на тонкой шпильке, которая устанавливалась на дно какого-нибудь сосуда. Вскоре ни один мореплаватель не выходил в открытое море без этого прибора.
Приблизительно в XIV веке итальянский ювелир и изобретатель Флавио Джойя придумал, как усовершенствовать компас. Он разделил его на 16 румбов по 4 для каждой из сторон света. Новый прибор позволял легче ориентироваться в пространстве. Сразу же после этого в Португалии и Испании мореходство стало развиваться бурными темпами. Теперь моряки спокойно отправлялись в дальние плавания, не боясь потеряться на просторах океана. Уже к XVIII веку компас становится довольно сложным прибором, указывающим не только направление, но и время.
Современный компас
Современные приборы получили много новых функций, а их внешний вид мало напоминает древних собратьев. Их принцип работы основан уже не на магнитной стрелке, а на сложных электронных схемах, при помощи которых определяется магнитное поле Земли. Многие приборы ориентируются через спутники. Сейчас даже в простых моделях телефонов присутствуют GPS-приемники, которые через спутник определяют точное местонахождение человека с точностью до градуса.
Идея создания спутниковой навигации возникла еще в 50-е годы прошлого века сразу же после запуска первых искусственных спутников. Но реализовать на практике эту мысль удалось только в 1973 году. Изначально, система спутниковой навигации GPS разрабатывалась исключительно для военных. Но постепенно она пришла и в гражданскую жизнь. Современные системы навигации в мореплавании и авиации немыслимы без систем спутниковой связи и ориентации. Такие системы применяют и в других областях. Например, в геодезии и картографии.
Магнитный компас – одно из величайших открытий в истории человечества. Именно благодаря этому прибору стали возможны Великие географические открытия.
Что представляет собой компас и для чего он нужен?
Компас – это удивительный прибор, используя который вы всегда сможете определить ваше точное местоположение относительно сторон света. Бесспорно, его изобретение – это одно из величайших достижений человечества, благодаря которому были совершенны все великие географические открытия. Изобретение этого прибора имеет для мореплавания такое же значение, как начало использования пороха в военном деле. Благодаря компасу, на новый уровень поднялась картография.
Чтобы точно прокладывать маршруты (прежде всего по морю), необходимо знать, где вы находитесь и в какую сторону направляетесь. Древние мореходы определяли свое месторасположение с помощью солнца и звезд. Но далеко не всегда они были видны. В старину корабли старались не выходить в открытое море и держаться неподалеку от берегов. По ориентирам на берегу, мореходы и определяли свое положение.
Только изобретение компаса и секстанта дало возможность совершать дальние путешествия и открывать далекие земли. Кто изобрел компас - точно неизвестно. Считается, что этот прибор был изобретен в древнем Китае. Однако потом он был неоднократно усовершенствован, и тот прибор, который существует сегодня, очень мало похож на своего далекого предка.
Принцип работы компаса заключается в том, что магнитная стрелка взаимодействует с магнитным полем Земли и располагается вдоль силовых линий планеты.
Проще говоря, магнитная стрелка всегда будет повернута вдоль магнитной линии Земли. Один ее конец будет указывать на Северный магнитный полюс нашей планеты, а второй – на Южный полюс.
Изобретение компаса
Какой же народ первым догадался использовать магнитное поле Земли для определения своего точного положения относительно сторон света? Ученые считают, что это были китайцы.
Историки предполагают, что первый компас был изобретен в Китае во время династии Хань. Именно китайцы обнаружили удивительные свойства магнитного железняка. Правда, использовали они этот минерал сначала не для навигации, а для гаданий. Их описание можно найти в старинном китайском трактате «Луньхэн».
Китайцы первыми придумали использовать намагниченное железо для определения сторон света. Даже называется имя ученого - Шень Гуа, который жил при династии Сун. Сначала из магнитного железа отливались специальные формы, которые потом помещали в сосуд с водой. В 1119 году Чжу Юй предложил использовать компас с иглой. Об этом сообщается в китайском трактате «Застольные разговоры в Нинчжоу».
Есть описание еще одного древнего китайского компаса, выполненного в виде ложки с тонким черенком. Ложку изготавливали из магнитного материала. Ее устанавливали на полированную поверхность, так чтобы черенок ложки не касался поверхности. Именно он и показывал стороны света. Полированная поверхность часто была украшена знаками Зодиака или обозначениями стран мира.
Этот прибор причисляют к четырем великим китайским изобретениям: пороха, бумаги, книгопечатания и компаса. Но, как вы понимаете, информация о той далекой эпохе довольно туманна и неопределенна, поэтому многие ученые сомневаются в этом.
Компас в Европе и на Востоке
Считается, что древние китайцы использовали компас для путешествия по пустыням. Также им были оснащены китайские корабли.
В XII веке подобный прибор появился у арабов. Остается не совсем понятным: сами они изобрели его или позаимствовали у китайцев. В Европе компас появился в XII или XIII веке. Некоторые ученые считают, что европейцы позаимствовали его устройство у арабов, другие доказывают, что они додумались до этого изобретения самостоятельно. Первыми использовать компас стали итальянские моряки.
Упоминания об этом приборе можно встретить у Кипчаки в 1282 году и у ал-Макризи. Оба они описывают использование компаса на море. От итальянцев его переняли испанцы и португальцы, а затем англичане и французы. Именно использование данного прибора позволило европейцам открывать новые континенты, пересекать океаны и совершить первое кругосветное путешествие.
Как выглядели первые приборы?
В то время компас сильно отличался от того прибора, который мы привыкли видеть сегодня. Сначала он представлял собой емкость с водой, в которой плавал кусочек дерева или пробки, в него была вставлена магнитная стрелка. Чтобы защитить сосуд от ветра и воды, его стали накрывать стеклом.
Такой прибор был не очень точен. Магнитная стрелка напоминала толстую иголку. Стоит добавить, что первые приборы стоили весьма дорого, и приобрести их имели возможность только очень состоятельные люди. Затем произошло усовершенствование этого прибора.
В XIV веке итальянский ученый Флавио Джойя предложил посадить магнитную стрелку на вертикальную ось, а к стрелке прикрепить катушку, разбив ее на 16 румбов. Это нововведение очень понравилось морякам. Через столетие катушку разбили уже на 32 румба, и она стала еще более удобной. Сам же компас стали помещать в специальный подвес, чтобы уменьшить на него влияние морской качки.
В XVII столетии появился пеленгатор – специальная линейка с визирами, которая была закреплена на крышке. Прибор стал еще более удобным.
Современные приборы
В наши дни, несмотря на появление спутниковой навигации, гирокомпаса, обычный магнитный компас продолжает верой и правдой служить людям. Конечно, современные приборы мало напоминают своих средневековых предшественников. Они сделаны с использованием новейших технологий и материалов.
Сегодня обычным магнитным компасом чаще всего пользуются туристы, геологи, альпинисты, путешественники и просто любители экскурсий и походов. Корабли и самолеты уже давно используют другие, более совершенные приборы. Электромагнитный компас, который исключает помехи от металлического корпуса судна, гирокомпас, точно указывающий на географический полюс или приборы спутниковой навигации.
Но из всех приборов, которые указывают направление и стороны света, обычный компас является самым простым и неприхотливым. Для него не нужно электричество, он прост, удобен и надежен. И всегда укажет вам нужное направление в надежную гавань.
Если спросить человека, что именно помогает ему ориентироваться в неизвестной глухой местности вдали от населенных пунктов, он ответит, что это навигатор GPS. Сегодня на него в большей степени полагаются туристы. Однако еще совсем недавно ответ был бы иным – компас. Именно этот прибор был верным помощником и попутчиком во всех далеких странствиях человека. Да и сейчас он еще не в лету, будучи до сих пор полезным и актуальным изобретением. А обязано человечество этим…
Китайская династия Сун
Династия Сун положила конец разобщенности Китая, которая продолжалась после периода правления Тан. Приблизительно с 960 года нашей эры обозначился существенный подъем в экономической, политической и социальной сферах китайской жизни. Империя получила мощный толчок развития, в котором особенно показательны стали внешнеторговые связи с другими странами.
Эта важна, поскольку именно благодаря подобному развитию возникла необходимость ориентироваться на местности. Богатые караваны с товарами должны были проходить огромные расстояния и не теряться на этом пути.
Появление первого компаса
Именно при династии Сун, как полагают историки, появился первый компас. По виду он напоминал ложку, свободно вертящуюся на блюдце в виде пластины, где были нанесены стороны света. Поверхность «блюдца» была настолько отполирована, что ложка могла свободно вращаться во всех направлениях.
Если добавить к тому, что черенок был слегка намагничен, можно получить представление о том, как именно он работал. Как бы ни раскручивали «ложку», ее черенок всегда указывал южное направление.
Существовали также подарочные экземпляры, которые дарились чиновникам и самому императору. Они инкрустировались искусной , украшались драгоценными камнями и были настоящим произведением искусства.
Сначала такие компасы применялись только в пустынях и других странах, а затем уже постепенно были перенесены в морское употребление, где прекрасно себя зарекомендовали и распространились по миру.
В настоящее время существуют самые различные варианты компаса. Есть даже электронные версии, которые легко и установить на обычный смартфон. Они прекрасно служат верой и правдой человеку и вряд ли когда-нибудь окончательно заменятся на навигаторы GPS.
Компас – простейший и самый древний навигационный прибор. Ориентироваться на местности с помощью компаса просто: намагниченная стрелка всегда указывает на север. Известное каждому школьнику приспособление имеет очень продолжительную и интересную историю.
Глядя на современные астрономические или радиокомпасы, трудно себе представить, что их прототип – кусочек магнитной руды, который люди придумали использовать для поиска направлений – появился задолго до Рождества Христова.
И вновь китайцы
Как и многие другие изобретения, которыми человечество пользуется и по сей день, компас изобрели древние китайцы. По некоторым данным, доисторические компасы появились за три тысячелетия до нашей эры, по другим – не ранее 2-го века до н.э.
Первая версия основывается больше на мифах, чем на исторических фактах. В Китае почитают императора Хуан-ди, который правил страной примерно в 2600 году до Рождества Христова. Ему приписывается изобретение первого компаса, с помощью которого правитель нашел путь в пустыне и спас свое войско от верной гибели. Впрочем, исторически достоверных сведений об этом человеке не существует.
Другая гипотеза гласит, что в эпоху династии Хань (в 1-2-м веке до н.э.) китайцы уже пользовались компасом. Этот компас представлял собой намагниченный предмет с полукруглым основанием, который поворачивался, всегда указывая на одну сторону света.
Достоверно известно, что во времена династии Сун (в 10-13 веках н.э.) у китайцев были компасы, которыми они пользовались для ориентации в пустынях.
Дальнейшее распространение компаса
От китайцев компас попал к арабам. Арабы были неплохими мореходами, они нуждались в средствах навигации, поэтому идея компаса пришлась им по душе. Арабский компас 13-го столетия – это намагниченный предмет, который опускали в сосуд с водой. Минимальная сила трения позволяла предмету свободно двигаться, поворачиваясь в одну из сторон света. В таком виде прототип современного компаса и попал к европейцам.
Европейским мореплавателям навигационный прибор был жизненно необходим, и они быстро усовершенствовали арабское приспособление. Изобретателем европейского компаса, который не просто указывает направление север-юг, но позволяет более точно ориентироваться по сторонам света, является итальянец Флавио Джойя. Он разделил циферблат компаса на 16 делений.
Кроме того, Джойя окончательно установил стрелку на тонкую шпильку (эта идея и прежде использовалась в некоторых моделях компасов), а для снижения силы трения в оси налил в чашу воду. Это произошло в 14 веке. С тех пор конструкция компаса претерпела значительные изменения, но сам замысел Джойя используется во всех современных магнитных компасах и по сей день.
Современные разновидности компасов
Для использования в различных отраслях разработано несколько разновидностей компаса.
Магнитные компасы основаны на действии магнитного поля Земли. Намагниченный элемент всегда занимает положение, параллельное меридианам, и показывает на магнитные полюса планеты. Удачной моделью магнитного компаса является компас, изобретенный нашим соотечественником, талантливым инженером Адриановым и названный его именем.
Это всем известный компас со стрелкой, которую можно остановить с помощью стопора. Для точного ориентирования компас Адрианова снабжен шкалой и двумя дополнительными стрелками (мушка и целик).
Электромагнитный компас использует явление электромагнитной индукции. В таких компасах статором (неподвижной частью) является Земля, а ротором (подвижной частью) – рамка с обмоткой. Электромагнитные компасы применяются в самолетах и судах, поскольку позволяют избежать эффекта намагничивания от металлического корпуса и минимизировать погрешность.
Гирокомпас
основан на использовании особого устройства – гироскопа, и отличителен тем, что указывает не на магнитный, а на географический полюс. Изобретение немецких инженеров начала 20-го века.
Электронные компасы
созданы в последние десятилетия. По сути это не компасы, а приборы, улавливающие сигнал от спутников и показывающие направление по системе спутниковой навигации.
Компас, как и бумагу, еще в глубокой древности изобрели китайцы. В III веке до Р.Х. китайский философ Хэнь Фэй-цзы так описывал устройство современного ему компаса: он имел вид разливательной ложки из магнетита с тонким черенком и шарообразной, тщательно отполированной выпуклой частью. Этой выпуклой частью ложка устанавливалась на столь же тщательно отполированной медной или деревянной пластине, так что черенок не касался пластины, а свободно висел над ней, и при этом ложка легко могла вращаться вокруг оси своего выпуклого основания. На пластине были нанесены обозначения стран света в виде циклических зодиакальных знаков. Подтолкнув черенок ложки, ее приводили во вращательное движение. Успокоившись, компас указывал черенком (который играл роль магнитной стрелки) точно на юг. Таким был самый древний прибор для определения сторон света. В XI веке в Китае впервые появилась плавающая стрелка компаса, изготовленная из искусственного магнита. Обычно она делалась в форме рыбки. Эту рыбку опускали в сосуд с водой. Здесь она свободно плавала, указывая своей головой в ту сторону, где находился юг. Несколько разновидностей компаса придумал в том же XI веке китайский ученый Шэнь Гуа, который много работал над исследованием свойств магнитной стрелки. Он предлагал, например, намагнитить о природный магнит обычную швейную иглу, затем прикрепить ее с помощью воска в центре корпуса к свободно висящей шелковой нити. Этот компас указывал направление более точно, чем плавающий, так как испытывал гораздо меньшее сопротивление при своем повороте. Другая конструкция компаса, предложенная Шэнь Гуа, была еще ближе к современной: намагниченная иголка здесь насаживалась на шпильку. Во время своих опытов Шэнь Гуа установил, что стрелка компаса показывает не точно на юг, а с некоторым отклонением, и правильно объяснил причину этого явления тем, что магнитный и географический меридианы не совпадают между собой, а образуют угол. Ученые, которые жили после Шэнь Гуа, уже умели вычислять этот угол (его называют магнитным склонением) для различных районов Китая. В XI веке многие китайские корабли были оснащены плавающими компасами. Они устанавливались обычно на носу и на корме кораблей, так что капитаны в любую погоду могли держать правильный курс, сообразуясь с их указаниями. В таком виде китайский компас в XII веке заимствовали арабы. В начале XIII века «плавающая игла» стала известна европейцам. Первыми ее переняли у арабов итальянские моряки. От них компас перешел к испанцам, португальцам и французам, а позднее - к немцам и англичанам. Поначалу компас состоял из намагниченной иголки и кусочка дерева (пробки), плававшего в сосуде с водой. Вскоре догадались закрывать этот сосуд стеклом, чтобы защитить поплавок от действия ветра. В середине XIV века придумали помещать магнитную стрелку на острие в середине бумажного круга (картушки). Затем итальянец Флавио Джойя усовершенствовал компас, снабдив его картушкой, разделенной на 16 частей (румбов) по четыре на каждую часть света. Это нехитрое приспособление стало большим шагом в усовершенствовании компаса. Позже круг был разделен на 32 равных сектора. В XVI веке для уменьшения 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 первым навигационным прибором, позволившим прокладывать курс в открытом море. Вооружившись компасом, испанские и португальские моряки в конце XV века отважились на далекие плавания. Они оставили морские берега (к которым мореплавание было привязано на протяжении нескольких тысячелетий) и пустились в плавание через океан.