Предлагаем вам отгадать загадку:
Вы не заблудитесь в дороге,
Держа коробочку с магнитной стрелкой на ладони.
Она поможет не свернуть с маршрута
И приведёт к назначенному пункту.
Вы без труда догадались, конечно, что это - компас. Это великое изобретение, которое по праву относится к категории четырёх самых великих изобретений человечества, сохранилось и используется до наших дней. Компас стал первым навигационным прибором, который помогал штурманам ориентироваться в открытом море.
Суть строения компаса - магнитная стрелка, установленная на небольшом стержне и способная беспрепятственно вращаться во все стороны. Стрелка указывает на Северный В соответствии с его месторасположением на карту наносятся другие объекты, которые находятся на Земле. Благодаря этому, компас используют в ориентировании не только на воде, но и на суше.
Вопрос о том, где изобрели компас и кто изобрел компас, точного ответа не имеет. Долгое время всё же считалось, что открытие, основанное на железной намагниченной стрелке, принадлежит Китаю. Подобие компаса первоначально использовали для ориентирования при движении по пустыне. Первенство изобретения прибора и то, в какой стране изобрели компас, оспаривают индийцы, итальянцы, арабы, французы. Во всех доводах и доказательствах присутствуют неточности, несовпадения. К сожалению, до наших дней дошли суждения, записи об этом открытии только в представлении учёных и предположения о том, кто изобрел компас, а не показания мореплавателей.
В третьем веке уже существовало описание первого компаса, которое принадлежит китайскому учёному Хэнь Фэй-цзы. Это было подобие отполированной ложки с черенком, которая устанавливалась на пластине из дерева или меди. На пластине были обозначены направления света. Расположив ложку из магнетита таким образом, чтобы черенок не касался плоскости, её начинали вращать. Та сторона света, на которую указывал черенок после самостоятельной его остановки, обозначала юг.
Существует китайская легенда о том, кто изобрел компас. Во времена правления владыки Хуан-ди произошло большое сражение, во время которого злой дух при помощи колдовства напустил густой туман. В таком положении воины не могли сражаться: они не видели ничего вокруг себя, не понимали, где тыл, а где фронт. Противник внезапно возникал из тумана и наносил смертельный удар. Положение было очень плачевное. Лишь один сановник по имени Фэн-хоу сидел на своей колеснице и думал. Он искал выход из сложившейся ситуации. Необходимо было придумать нечто, что помогло бы ориентироваться в сторонах света. Человек этот был очень мудрым. Под грохот битвы он смастерил колесницу и установил на ней фигурку маленького железного человечка, который всегда указывал своей вытянутой рукой на юг, несмотря на то, куда поворачивает колесница. Фэн-хоу и считается по легенде изобретателем первого компаса.
Магнитное приспособление для определения сторон света в дневное время суток впервые упоминается в китайской книге, датированной 1044 годом. Спустя 44 года немного усовершенствованный компас описал в своём труде китайский учёный Шень Ко. В настоящее время эта версия о том, что первыми изобретателями компаса были именно китайцы, подвергнута сомнениям. Неоспоримо одно - китайцы догадались о принципе компаса одними из первых. В XI веке на корме всех китайских кораблей уже присутствовал компас.
Европа познакомилась с дивным изобретением благодаря арабским купцам в начале XXII столетия. Уже в XI столетии на всех кораблях купцов - арабов были компасы. Тогда компас представлял собой чашу с водой, в которой плавала деревянная планка или пробка со вставленной в неё намагниченной стрелкой. (На арабском судне компас был выполнен в виде железной рыбки, которая при погружении в воду неизменно показывала на север.) Вслед за арабами компас стали применять моряки Италии, Испании, Португалии, Франции, Германии, Англии. При помощи такого компаса можно было узнать, где находится север и юг. Примерно в это время компас догадались для удобства накрывать стеклом.
Усовершенствованную модель компаса придумал итальянец Флавио Джойя в XIV столетии. Для удобства определения других сторон света он предложил разбить круг компаса на шестнадцать частей. Также он улучшил функцию вращения путём добавления шпильки под стрелку.
Точно узнать, кто изобрел компас, мы, возможно уже и не сможем. Слишком много сомнений по этому поводу в последнее время. Понятно одно: простой и очень умный прибор помог сделать человечеству гигантский скачок вперёд в своём развитии.
Уже в глубокой древности люди научились определять свое положение в пространстве, ориентируясь по четырем сторонам горизонта. Известно, что точки соприкосновения солнца с горизонтом во время восхода и захода показывают направления на восток и запад, юг определяется положением солнца в зените, а север находится противоположно югу. По этим четырем направлениям были сориентированы уже жертвенники трипольской культуры VI-III тысячелетий до н. э. Можно определить направление также по положению звезд , кроме того, есть достаточно примет-указателей, основанных на наблюдениях за природой. Но как сориентироваться, к примеру, в пасмурный день в море или в пустыне, где нет ни деревьев, ни муравейников?
В этом случае невозможно обойтись без компаса прибора для ориентирования относительно сторон горизонта, который указывает направление географического или магнитного меридиана.
Компас «колесница, указывающая на юг».
Все многочисленные разновидности компасов можно разделить на магнитные и немагнитные. Традиционно считается, что сначала были изобретены магнитные компасы, действие которых основано на взаимном притяжении или отталкивании двух магнитов. Однако существует китайская легенда об изобретенной гораздо раньше «колеснице, указывающей на юг», первом немагнитном компасе.
Согласно этой легенде, Желтый император Хуан-ди начал войну с племенем императора Янь-ди . Во время боевых действий колдун Чи Ю напустил густой туман, чтобы люди Хуан-ди заблудились. Но с помощью колесницы, указывающей на юг, они нашли правильный путь и в конечном итоге одержали победу. По преданию, это произошло около 2600 г. до н. э., но реальные исторические сведения относят изобретение устройства к III в. Суть его в том, что на колеснице устанавливалась фигурка человека, которая указывала на юг независимо от направления движения. Сложный зубчатый механизм колесницы учитывал разницу в количестве оборотов ее колес при поворотах и разворачивал фигурку лицом к югу.
Простейший магнитный компас состоит из намагниченной стрелки, которая свободно вращается в горизонтальной плоскости и ориентируется вдоль магнитного меридиана. Наша планета также является магнитом. Противоположные полюса магнитов притягиваются, одноименные отталкиваются. При ориентировании с помощью современного компаса за точку отсчета берется север, поэтому традиционно считается, что стрелка компаса как раз и показывает на север, хотя на самом деле это не совсем так. Концы магнитной стрелки указывают на магнитные полюса Земли, которые не совпадают с географическими, да еще и медленно дрейфуют. До сих пор условно полагают, что Северный магнитный полюс находится на острове Сомерсет, в 2100 км от географического Северного полюса, хотя это было справедливо полвека назад. К тому же на точность показаний компаса влияют находящиеся вблизи металлические предметы или магниты, электронные приборы, залежи металлических руд, а также магнитные бури.
Остров Сомерсет в окружении других островов. Спутниковый снимок.
Первый, довольно примитивный, магнитный компас, о котором имеются достоверные исторические данные, был изобретен в Китае. Когда именно это произошло, точно неизвестно, но в III в. до н. э. философ Хэнь Фэй-цзы так описывал устройство современного ему компаса, который назывался «сынань», что означает «ведающий югом»: он имел вид ложки из магнетита с тонким черенком и шарообразной, тщательно отполированной выпуклой частью. Выпуклой частью ложка устанавливалась на столь же тщательно отполированной медной или деревянной пластине так, чтобы черенок не касался пластины, при этом ложка легко могла вращаться вокруг оси своего выпуклого основания.
На пластину были нанесены обозначения стран света. Подтолкнув черенок ложки, ее приводили во вращательное движение. Остановившись, компас указывал черенком, который играл роль магнитной стрелки, в сторону юга.
В XI в. было сделано следующее наблюдение: эффект намагничивания проявляется не только при соприкосновении магнита с железом, но и при охлаждении железа, раскаленного докрасна. Это открытие легло в основу компаса, изготовленного в виде железной рыбки, которую нагревали и опускали в сосуд с водой. Рыбка плавала в воде, поворачиваясь головой в сторону юга. Если же ее нагревали повторно, она теряла магнитные свойства. Такой компас упоминается в трактате «Основы военного дела» («У цзинь цзуняо»), написанном в 1044 г.
Китайские мореплаватели раньше других начали ориентироваться по магнитным компасам.
Китайский магнитный компас.
Если оказаться с магнитным компасом между северным географическим полюсом и северным магнитным полюсом, северный конец стрелки будет показывать на юг, а южный на север. В районе магнитного полюса стрелка, подвешенная на нити, стремится развернуться вниз, вдоль магнитных линий Земли.
Примерно в это же время несколько разновидностей компаса изобрел китайский ученый Шэнь Гуа. Он предлагал, например, намагнитить о природный магнит обычную швейную иглу, затем за середину прикрепить ее с помощью воска к свободно висящей шелковой нити. Этот компас указывал направление более точно, чем плавающий, так как испытывал гораздо меньшее сопротивление при повороте. Другая конструкция компаса, предложенная Шэнь Гуа, была еще ближе к современной: намагниченная иголка в нем 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, а образуют угол (его называют магнитным склонением).
Вскоре большинство китайских кораблей были оснащены компасами, состоящими из намагниченной иголки и кусочка пробки, плававшего в сосуде с водой. В таком виде китайский компас в XII в. заимствовали арабы, а еще через сто лет «плавающая игла» стала известна европейцам. Первыми ее переняли у арабов итальянские моряки. Именно они начали закрывать сосуд стеклом, чтобы защитить поплавок от действия ветра. Европейское название этого устройства предположительно происходит от вульгарного латинского compassare «измерять».
В середине XIV в. магнитную стрелку поместили на острие в середине бумажного круга картушки. Затем итальянец Флавио Джойя усовершенствовал компас, разделив картушку на 1 б частей (румбов) по четыре на каждую страну света. Позднее круг был разделен на 32 равных сектора. В XVI в. для уменьшения воздействия качки стрелку стали крепить на кардановом подвесе, а еще век спустя компас снабдили пеленгатором вращающейся линейкой с визирами на концах, что позволило точнее отсчитывать направление. Компас произвел такой же переворот в мореплавании, как порох в военном деле. Вооружившись компасом, испанские и португальские моряки в конце XV в. отважились на далекие плавания через океан.
В настоящее время магнитные компасы используются в основном туристами, топографами, геологами, а также в спортивном ориентировании и в качестве дополнительного средства морской навигации. С начала XX в. в мореплавании начали употреблять немагнитные гирокомпасы. В отличие от магнитных они указывают точно на географические полюса Земли, к тому же не испытывают влияния внешних магнитных полей.
Принцип действия гирокомпаса основан на свойствах гироскопа и суточном вращении Земли. Фактически гирокомпас и есть гироскоп вращающийся ротор, установленный в кардановом подвесе, дающем оси ротора возможность свободно изменять положение в пространстве. При вращении ротор сохраняет свою пространственную ориентацию в силу закона сохранения момента импульса. Сам по себе вращающийся гироскоп не является навигационным средством. Чтобы возникла процессия, ось ротора, например с помощью груза, удерживают в горизонтальном положении по отношению к поверхности Земли. При этом сила тяжести создает крутящий момент, в результате чего ось ротора поворачивается на истинный север.
Гироскоп был изобретен Иоганном Боненбергером предположительно в 1813 г. В 1852 г. французский ученый Фуко усовершенствовал гироскоп и впервые использовал его как прибор, показывающий изменение направления. Первый несовершенный гирокомпас был создан в 1885 г. датчанином Мариусом Герардусом ван ден Босом. Через 20 лет немецкий ученый Герман Аншютц-Кем-пфе на его основе создал и запатентовал свою модель гирокомпаса, рассчитывая использовать его при путешествии к северному полюсу на субмарине.
Еще через пять лет очередной вариант гироскопа запатентовал американец Элмер Сперри, основавший для его производства компанию Sperry Gyroscope. И все бы ничего, но Сперри рискнул предложить свою разработку германскому военно-морскому флоту, после чего Аншютц-Кемпфе обратился
в суд с иском о нарушении американцем патентного законодательства. В качестве патентного эксперта был приглашен сам Альберт Эйнштейн, который, хотя и после некоторых колебаний, подтвердил авторское право Аншютц-Кемпфе. В дальнейшем Эйнштейн участвовал в других разработках немецкого изобретателя, в частности в создании двухроторного гироскопического прибора, названного компасом Эйнштейна Аншютца.
Леон Фуко.
В последние годы широкое распространение получили электронные компасы, оснащенные блоком магниторезисторов микроэлектромеханических систем, определяющих свое относительное положение в магнитном поле Земли. Также к электронным средствам навигации можно отнести устройства, определяющие координаты посредством спутниковых систем (GPS, ГЛОНАСС). Такие навигаторы определяют местоположение объекта, измеряя расстояние до него от точек с известными координатами от спутников, находящихся на околоземной орбите. Строго говоря, эти устройства не являются компасами в классическом смысле, поскольку представляют собой всего-навсего приборы с индикацией путевого угла. Тем не менее ожидается, что развитие навигации в будущем будет происходить именно в этом направлении.
Группа ученых из России и США изобрела световой компас: луч, проходящий через облако атомов рубидия, точно определяет размер и ориентацию магнитного поля. В присутствии магнитного поля ориентация атомов менялась тем или иным способом, и эти изменения были хорошо видны в свете, свидетельствуя и об определенной величине, и о направлении магнитного поля.
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.
Известно, что компас, впрочем как и бумагу, изобрели китайцы. Философ Хэнь Фей-цзы, в 3-м веке до н.э. описал данное устройство так: «Он выглядел как разливная ложка из магнетита, оснащенная тончайшим черенком и тщательно отполированной шарообразной выпуклой частью. Выпуклая часть ложки, монтировалась на отполированной медной, либо деревянной пластине, таком образом, чтобы черенок не прикасался к ней и свободно свисал. При этом сама ложка была способна вращаться по собственной окружности выпуклого основания. На поверхности пластины были указаны страны в виде зодиакальных пометок. Если черенок подтолкнуть, то ложка начинала вращаться. После остановки компас указывал точно на юг». Именно этот прибор и являлся самым древним из известных истории, устройством, для определения сторон света.
В 11 веке, в Китае впервые была создана плавающая стрелка компаса, которую соорудили из искусственного магнита. Достаточно часто ее выплавляли в форме рыбы. Данную рыбу помещали в емкость с водой, где она и «плавала», указывая своей головой в ту или иную сторону, где в этот момент находился юг.
Шэнь Гуа (китайский ученый) примерно в тот же период 11 века разработал несколько вариаций компаса. Он выяснил, что если намагнитить стандартную швейную иглу, а затем присоединить ее посредством воска к шелковой нити в центральной части корпуса, то такой прибор станет показывать направление намного более точно, нежели чем плавающий компас, в силу минимального сопротивления, фиксируемого при повороте. Иной тип компаса, который предложил Шэнь Гуа, очень походил на современный. Здесь намагниченная игла прикреплялась к шпильке. Во всех опытах, которые проводил ученый, выяснилось, что стрелка указывает не точно на юг, а слегка отклоняется в сторону. Он объяснил это тем, что географический и магнитный меридианы образуют угол, вследствие чего не могут совпадать между собой. Потомки Шэнь Гуа сумели вычислить данный угол для всех районов Китая. Его назвали магнитное склонение.
В 11 веке, практически все китайские корабли были оборудованы компасами. Их размещали на корме и на носу судна. Такой подход позволил капитанам беспрепятственно удерживать правильный курс независимо от погодных и сезонных условий.
В 12-м веке, данный компас был заимствован у китайцев арабами. Примерно в этот же период о нем узнали и европейцы. Первыми у арабов компас заимствовали итальянцы. От них он перешел к португальцам, испанцам и французам, а позже к англичанам и немцам. Изначально компас представлял собой кусок пробки и намагниченную иглу, которые плавали в емкости с водой. Чуть позже сосуд стали накрывать стеклом, чтобы устранить внешние явления (ветер). В середине 14-го века магнитную стрелку устанавливали на острие в центре круга из бумаги. Флавио Джойя (итальянец) смог усовершенствовать компас. Он снабдил его бумажным полотном, разделенным на 16-ть румбов (частей), по 4-ре на каждую часть света. В дальнейшем круг уже имел 32-е равные части.
Многие интересуются тем, где и когда появился первый компас. Путем данного рассказа я попытаюсь освятить данный вопрос как можно более детально и подробно. Итак, структура моего повествования следующая:
- причины создания компаса;
- место и время появления компаса;
- как выглядел первый компас и кто им пользовался.
Причины создания компаса
Люди во все времена нуждались в умении ориентировки в период своего путешествия. От знаний подобного рода зависел торговый оборот, пропитание, освоение новых территории, территориальные захваты и др. Для успешного возвращения домой нужен был какой-то ориентир, который не зависел бы ни от погоды, ни от природы. Именно с этими целями и придумали такое изобретение, как компас.
Место и время появления компаса
После династии Сун Китай перестал быть разобщенным и начал существенно подниматься в экономических, политических, а также социальных отраслях. Империя начала мощно развиваться. Эти сведения важны, так как только в связи с этим в Китае и был изобретен компас. Дело в том, что богатый китайский караван с товаром все же должен был пройти огромное расстояние, при этом не потерявшись. Если бы не развитие Китая, то никому и не понадобилось бы создавать там некий компас, так как он попросту не понадобился бы. По крайней мере, именно в этот период времени.
Как выглядел первый компас и кто им пользовался
Первый компас внешне был как ложка, которая вертится беспрепятственно на блюдечке как пластина, на которую нанесли стороны света.
Черенок компаса немного намагничивали, и достаточно часто он показывал территорию именно в южном направлении.
Некоторые компасы могли подарить чиновнику либо даже императору. Они были искусно вырезаны лучшими мастерами, украшены драгоценностями. Это было искусством.
Вначале такой компас применялся лишь в пустыне и иных государствах, а потом, со временем, был перенесен в морское использование, где хорошо себя зарекомендовал и распространился по всему свету.
На сегодняшний день компас возможно скачать на адройд - устройство, айфон или компьютер.
