Компас изобрели в какой стране: Где и когда появился первый компас?

Содержание

в какой стране и кто придумал, история создания

Компас – это устройство, которое облегчает ориентирование на местности при помощи указания на магнитные полюса Земли и стороны света. По сути, этот прибор можно считать простейшим навигатором. Сегодня существует несколько разновидностей таких изделий – магнитные, горные, астрономические. Несмотря на широкое распространение, не всем известно, где и когда был изобретен такой прибор, как компас.

Содержание

Почему люди мечтали о компасе

Сегодня люди не испытывают никаких проблем с ориентированием на местности. Для этого применяют устройства, которые оснащены системой ГЛОНАСС или датчиком GPS. Но в древние времена при перемещениях на значительные расстояния люди сталкивались с разными проблемами. Очень сложным было ориентирование в пустынной местности или в открытом море, где отсутствовали какие-либо ориентиры.

Это часто приводило к гибели путешественников. Уже во времена великих географических открытий, датированных шестнадцатым-семнадцатым веками, мореплаватели часто теряли открытые земли и по несколько раз наносили их на карту.

Безусловно, еще в древности люди умели определять части света. Они делали это, наблюдая за Солнцем и звездами. Люди достаточно давно заметили, что звезды изменяют свое положение. При этом Полярная звезда остается на месте. По ней удавалось установить направление на север.

Однако в облачную погоду делать это не удавалось. Это приводило к тому, что корабли теряли курс. Потому дальние экспедиции были весьма опасными. Такая ситуация наблюдалась, пока не изобрели компас. После его появления ситуация в корне изменилась. После создания этого изобретения удалось открыть все части планеты.

Первые попытки создать инструмент

Когда же появился компас и каким он был? Первое устройство было создано еще в 3 веке до нашей эры. Оно напоминало ложку, которая имела тонкую ручку и выпуклое шарообразное основание. Такой компас изготавливался из магнетита.

Перед применением устройство тщательно полировали и устанавливали на пластину из металла или дерева. Чтобы черенок указывал на юг, ложку требовалось привести в движение. Вращение осуществлялось на выпуклой части, а черенок размещался в воздухе. Это достигалось за счет идеально выверенного баланса.

Спустя определенное время исследователи обратили внимание, что показания получаются неточными. В результате в девятом веке придумали плавающий прибор. Он напоминал магнит, который нагревали, после чего помещали в емкость, наполненную водой.

Плавая на поверхности, прибор подвигался к югу. Через определенное время на смену плавающему компасу пришла тонкая игла, которую подвешивали на нити. Спустя несколько лет ее стали фиксировать посредством шпильки. Защита стрелки от ветра появилась в двенадцатом веке.

Кто изобрел компас

Исследователи по сей день не имеют однозначного ответа на вопрос, в какой стране появился компас. Поскольку первое устройство было создано в третьем столетии до нашей эры, судить о вариантах его происхождения можно только по летописям. Претендентам на звание создателя компаса считаются Китай, Греция и Индия.

Китайская версия

В третьем веке до нашей эры философ Хэнь Фэй-цзы описал прибор существовавшего на тот момент компаса. Он назывался сынань. В переводе это слово означает «ведающий югом». Конструкция, придуманная в государстве, представляла собой разливательную ложку из магнетита. Она имела шаровидную форму и тонкий черенок.

Также этот прибор обладал отполированным выпуклым элементом. Этой частью компас устанавливался на отполированную пластину из дерева или меди. Черенок не прикасался к пластине, а свободно висел сверху. За счет этого ложка могла крутиться вокруг оси основания. Пластина включала обозначения сторон света. Они были представлены в форме знаков зодиака.

Путем подталкивания черенка ложки она начинала крутиться. После остановки компас располагался черенком четко на юг. Форма ковша была выбрана не просто так. Она совпадала по форме с созвездием Большая Медведица, которое в Китае носило название «Тянь доу», что переводится как «Небесный Ковш». Так выглядело древнейшее устройство, которое позволяло определять стороны света.

Минусом такого устройства было то, что магнетит с трудом поддается обработке и отличается низкой прочностью. К тому же конструкция была недостаточно точной. Это было связано с выраженным трением между ковшом и поверхностью доски.

В одиннадцатом веке в Китае создали плавающую стрелку устройства. Ее изготавливали из магнита. Китайские ученые поняли, что намагничивание появляется и при касании магнита к железу, и при охлаждении нагретого куска железа.

Намагниченный прибор делали в форме металлической рыбки. Ее разогревали до красноты и погружали в емкость с водой. Тут прибор свободно перемещался и размещался головой в сторону юга. При повторном нагревании рыбка утрачивала свои магнитные характеристики.

Также некоторые виды компаса были придуманы в одиннадцатом веке исследователем Шэнь Гуа. Он проводил много испытаний, изучая характеристики магнитной стрелки. Изобретатель выступил с предложением намагнитить обыкновенную швейную иголку, после чего закрепить посредством воска в центральную часть корпуса к свободно расположенной шелковой нити. Этот прибор показывал направление точнее по сравнению с плавающим, поскольку испытывало не такое сильное сопротивление во время поворота.

Еще одна конструкция, созданная Шэнь Гуа, еще больше напоминала современную. При этом намагниченная иголка тут крепилась к шпильке. В ходе экспериментов ученый понял, что стрелка устройства указывает не точно на юг, а имеет определенные погрешности. Исследователь верно объяснил природу этого. Это было связано с тем, что географический и магнитный меридианы не совпадают, а формируют угол.

Исследователи после Шэнь Гуа уже могли определять этот угол, который называется магнитным склонением, для разных регионов Китая. В европейских странах это явление удалось впервые подметить Колумбу во время перемещения через Атлантику – спустя 400 лет после исследований Шэнь Гуа.

В одиннадцатом веке многие корабли Китая оснащались плавающими компасами. Их, как правило, ставили в определенных местах кораблей – на корме и носу. Благодаря этому капитаны могли в разных погодных условиях удерживать курс, следуя указаниям приборов.

Греки и их вариант

Греция считается родиной многих исследователей. Изучением явлений магнетизма тут стали заниматься еще в седьмом-шестом веках до нашей эры. Тот факт, что магнетит притягивается к железу, первым установил Фалес Милетский.

В период развития философских учений это явление объясняли наличием душ в этих элементах. Впоследствии Сократ определил, что магнетиты способны к притяжению и отталкиванию. С этого времени стали активно исследовать такое явление, как магнетизм. Впоследствии это оказало значительное влияние на открытие и изобретение компаса. Первое устройство, которое немного напоминало компас, удалось создать через 300 лет.

Индийская вариация компаса

Параллельно с китайскими исследованиями история магнетизма имела свое развитие и в Индии. Открытие случилось благодаря горе, расположенной около реки Инд. Местное население увидело, что она способна притягивать к себе железо.

Магнитные характеристики породы стали применять в медицине. К примеру, известный индийский врач Сушрута пользовался магнитом во время операций. Подобно Китаю, Индия часто применяла его во время морских путешествий. Их компас напоминал самодельную рыбу. Ее голова была сделана из материала, который обладал магнитными характеристиками.

Компасы в 14 веке и их последующее развитие

Первый компас в исходном виде существовал с третьего века до нашей эры вплоть до девятого столетия. После чего ему на смену пришла банка с плавающим магнитом в форме рыбки. В двенадцатом веке устройство получило распространение в европейских и арабских странах.

С того момента исследователи начали размышлять над возможными изменениями, которые упростят взаимодействие с прибором и сделают его точнее. Значительный вклад в конструкцию устройства внести итальянцы. Они отказались от применения емкости с водой. В четырнадцатом веке стали класть бумажное полотно под крышку. На нем указывали стороны света. При этом стрелка размещалась на острие.

Через определенное время для снижения колебаний иглу, выполнявшую функции стрелки, начали располагать на кардановом подвесе. Это дало возможность применять компас даже на кораблях во время качки и шторма. Эти новшества датируются шестнадцатым веком. Уже в семнадцатом столетии прибор дополнили визиром и линейкой.

С того момента устройство подвергалось только незначительным доработкам. Патент на прибор, который используется по сей, был получен в 1908 году. Он носил название Эйнштейна-Аншютца и имел существенные отличия от устройств, которые существовали раньше:

небольшие размеры;
простота применения;
точные результаты;
наличие дополнительных деталей.

Как выглядят современные модели

Современные изделия существенно отличаются от предшественников. Они характеризуются легкостью, компактными размерами и высокой точностью. К тому же такие изделия нередко имеют дополнительные детали, которые увеличивают возможности устройства во время работы с картой и на открытой местности.

При этом сегодня существует несколько видов компасов, каждый из которых имеет свои особенности:

Магнитный – его работа основывается на действии магнитного земного поля. Намагниченная деталь всегда занимает положение параллельно меридианам. При этом она указывает на магнитные полюса Земли. Удачным вариантом считается компас, сделанный Адриановым. Он представляет собой всем известное устройство со стрелкой, которое можно остановить посредством стопора. Для большей точности прибор оснащается шкалой и имеет 2 дополнительные стрелки.
Электромагнитный – в основе его работы лежит явление электромагнитной индукции. В таком устройстве в роли статора выступает Земля, а функции ротора выполняет рамка с обмоткой. Такие приборы используют на судах и в самолетах, так как они дают возможность предотвратить эффект намагничивания от металлического корпуса и уменьшить погрешность.
Гирокомпас – подразумевает использование гироскопа. Этот прибор указывает не на магнитный, а на географический полюс. Эта конструкция была придумана немецкими инженерами еще в начале прошлого века.

Электронный – считается новинкой. По сути, это устройство, которое способно улавливать сигнал от спутников и показывать направление по системе спутниковой навигации.

Применение компасов

Сегодня компасы применяются для определения направления в авиации и туризме. Их используют во время охоты, путешествий и просто при перемещении из одного места в другое. Сегодня массово выпускают электронные приборы, однако в основе их работы лежит датчик горизонтальной составляющей магнитного поля Земли.

Компас представляет собой достаточно распространенное и востребованное устройство, которое стало важным этапом в развитии науки. Этот прибор появился еще в третьем веке до нашей эры, но с того момента существенно изменился.

Компас. История техники и изобретений

Компас — это устройство, указывающее направление на стороны света (север, юг, запад, восток). Компас изобрели китайцы в II-I тыс. до н. э., а его первое описание сделал китайский философ Хэнь Фэй-цзы в III в. до н. э. В XI в. китайцы усовершенствовали компас и широко использовали его в мореплавании. От китайцев о компасе узнали арабы, а в Европе он появился в XIII в.

Английский компас. 1750 г.

Ложка, рыбка и иголка

Китайский компас III в. до н. э. — это ложка из магнитного железняка (магнетита, природного минерала), лежащая на пластине с обозначением сторон света. Ложка вращалась и останавливалась, указывая черенком на юг. Повернув пластину так, чтобы обозначение юга совпало с указаниями черенка, моряки определяли направления всех сторон света и устанавливали курс корабля. Компас-ложка был не точен — на вращение ложки влияло трение о пластину, и она могла остановиться, не «докрутившись» до юга.

В XI в. китайский ученый Шэнь Гуа открыл, что магнетит намагничивает железо. И китайцы сделали водяной компас с намагниченной стрелкой-рыбкой, плавающей в миске с водой — в воде сила трения меньше, и стрелка крутится почти беспрепятственно. Тогда же появился и игольчатый компас — стрелкой стала намагниченная стальная игла, тонкая и лёгкая, почти не испытывающая сопротивления при вращении и концами точно указывающая на юг и север.

Китайский компас-ложка

Путь иглы

В XII в. китайскую «плавающую иглу» заимствовали арабы. От них компас достался итальянским морякам, потом испанцам, португальцам, французам, немцам и англичанам. В Россию компас попал при Петре I, русские моряки уважительно называли его «маткой». В Европе намагниченную стрелку насадили на остриё в центре бумажной картушки (круга с обозначениями сторон света). Итальянец Ф. Джулио разделил картушку на 16 частей, нанеся на неё помимо 4 сторон света промежуточные направления — румбы.

Ориентировка стала точнее — например, кораблю теперь задавали направление зюйд-зюйд-вест (юго-юго-запад) — промежуточное между юго-западом и югом. Потом картушку разделили на 32 румба. В XVI в. для уменьшения воздействия качки стрелку укрепили на кардановом подвесе — в таком виде магнитный компас дожил до наших дней. Подвес и коробку компаса делали из материалов, не поддающихся воздействию магнита — например, из бронзы. Компас произвёл переворот в мореплавании, благодаря ему началась эпоха Великих географических открытий — с компасом моряки стали пересекать океаны, не боясь потеряться без береговых или звёздных ориентиров.

Китайский компас. XIX в.

Магнит — земля-компас

Магнетит и намагниченное железо — это постоянные магниты — тела, обладающее магнитным полем и способные долго его сохранять. Полем называется область пространства, которая воздействует на другие тела. Магнитное поле изображают силовыми линиями, выходящими из северного магнитного полюса N и замыкающимися, входя в южный магнитный полюс S, направление магнитного поля определяется направлением его полюсов — от N к S.

Земля — это гигантский магнит. Южный магнитный полюс S Земли примерно совпадает с географическим Северным полюсом, а северный магнитный полюс N — с географическим Южным полюсом. Одинаковые магнитные полюса (S и S или N и N) двух магнитов отталкиваются, а противоположные (S и N) — притягиваются. Поэтому полюс N любого магнита будет тянуться к полюсу S Земли, и сам магнит, если его не сдерживают другие силы, повернётся полюсом N к географическому Северному полюсу. Так действует и магнитная стрелка компаса — своим магнитным полюсом N она всегда указывает на географический север.

Магнитный и географический полюса Земли не совсем совпадают, угол между направлением на географический север и на магнитный северный полюс называется магнитным склонением. В каждой точке Земли этот угол разный. По картам магнитных склонений разных точек Земли мореходы уточняют определённый компасом курс корабля.

Как появляются магниты

Молекулы веществ состоят из атомов, вокруг ядер которых вращаются элементарные частицы — электроны. Вращением вокруг ядра электрон создаёт своё крошечное магнитное поле. В обычных веществах направления магнитных полей электронов в атоме различно, и их магнетизм взаимно уничтожается. Но в атомах веществ ферромагнетиков, например в атомах железа, электроны образуют общее магнитное поле вокруг своих атомов. Под воздействием другого магнита (внешнего магнитного поля) атомы железа разворачиваются так, что направления их магнитных полей совпадают, образуя общее магнитное поле тела. Железо намагничивается и долго сохраняет это состояние, превращаясь в постоянный магнит.

Развитие идеи

Магнит и железо взаимно притягиваются, и в этом недостаток магнитного компаса. Железные детали на корабле притягивают стрелку — магнит и отклоняют её от точного курса. При дальних переходах даже небольшое отклонение от курса приводит корабль в точку, удалённую от места назначения. Точность компаса приобрела особую важность с развитием авиации и с освоением космоса, когда человек стал преодолевать огромные расстояния. В 1927 г. при перелёте через Атлантику впервые использовали электромагнитный компас, не поддающийся внешним воздействиям. Ещё раньше появился гирокомпас, действие которого основано на гироскопическом эффекте. Гирокомпас точно удерживает заданное направление без поправок на магнитные склонения.

Современный гирокомпас

Поделиться ссылкой

Является ли морской компас китайским изобретением?

Морской компас — китайское изобретение?

Скачать PDF

Опубликовано: 30 июля 1891 г.

Природа

том 44

2295 доступов
Сведения о показателях

Abstract

ПИСАТЕЛЬ в North China Herald из Шанхая посвятил научную статью подробному изложению и обсуждению фактов, касающихся утверждения китайцев об изобретении морского компаса. Они не узнали о свойствах намагниченной стрелки ни в одной другой стране. Они выяснили это сами, хотя невозможно указать по имени человека, который первым заметил, что намагниченная стрелка указывает на север и юг. Он предполагает, что это произошло таким образом. Китайцы имеют в своей стране бескрайние участки железняка, и среди них немалая часть является магнитной. Каждой женщине нужна игла, и железо рано заняло место старых каменных игл и широко использовалось до времен Цинь Шихуана, то есть более двадцати одного столетия назад. Всякий раз, когда игла была сделана из магнитного железа, она могла проявить свои качества, упав в чашку с водой, например, когда она была прикреплена к щепке дерева. Каким-то образом стало общеизвестно, что некоторые иглы обладают этим свойством. Крупным центром производства магнитного железа является Цзоу в Южном Чили. Этот город очень рано назывался Городом Милосердия, а добываемый там магнетический камень стал известен как камень Цзоу.0034 т’сзших

Права и разрешения

Перепечатка и разрешения

Об этой статье

Скачать PDF

Магнитный компас: определение | StudySmarter

Изобретения китайцев оказали огромное влияние на создание современного мира. Китайский магнитный компас присоединился к пороху и многим другим разработкам в формировании истории. Но поначалу его потенциал не был реализован. По определению, магнитный компас — это магнит, который ориентируется по линии с севера на юг. Как это открытие повлияло на современный мир?

Рис. 1. Магнитный компас

Магнитный компас Определение

Люди всегда использовали небо, чтобы перемещаться с места на место. Ночью Полярная звезда указывает путь на север. В течение дня восход и заход солнца показывают направления на восток и запад. Эти естественные навигационные инструменты позволили людям исследовать и найти обратный путь, но всегда есть возможности для совершенствования. Это усовершенствование произошло в созданном человеком инструменте, известном как компас.

Как работает магнитный компас

Магнитный компас работает с использованием магнитного материала, который выравнивается с магнитными полюсами Земли. При выравнивании магнит ориентирован на север и юг. Это позволяет не только различать, в каком направлении лежит север, но и находить более точные пеленги во всех направлениях.

Магнитный полюс: Магнитные полюса — это две точки, вокруг которых вращается Земля. Они расположены в самой северной и самой южной точках земли. Вращение создает естественные магниты.

Это можно сделать, измерив угол с севера. Математическая идея 360-градусного круга восходит к древнему миру 6000 лет назад. Когда круг совмещен со стрелкой компаса, 0 градусов — это север, 90 градусов — восток, 180 градусов — юг и 270 градусов — запад. Использование круга таким образом позволяет человеку гораздо точнее создавать карты и перемещаться по ним.

Магнитный компас в истории

В истории мы находим множество великих технологических изобретений, которые повлияли на человечество в целом. Но есть некоторые, которые, даже если сегодня мы считаем их простыми, как лист бумаги, изменили и сформировали наше прошлое и настоящее. Одним из таких замечательных изобретений является магнитный компас.

Китайский магнитный компас

Где-то между 950 и 1000 годами китайцы начали использовать магнитные компасы. Первые китайские компасы были сконструированы с использованием природного магнитного минерала. Первоначально их использование в качестве навигационного инструмента игнорировалось. Вместо этого компас нашел более мистическое применение. Самыми ранними задачами, для которых китайцы использовали магнитный компас, были гадания и выравнивание зданий по принципам фэн-шуй.

Фэншуй: Фэн-Шуй — это китайская система, которая пытается привести людей в соответствие с источником энергии, который они называют Ци. Идея состоит в том, что практикующие получают знания о потоке этой энергии и помогают другим планировать свое жизненное пространство таким образом, чтобы получать полезную энергию Ци. Фэн-шуй — это система убеждений, а не наука.

Только во времена династии Сун магнитный компас был впервые использован в качестве навигационного инструмента. Как и многие другие научные достижения, он был впервые использован военными для наземного судоходства около 1040 года. В 1111 году его, наконец, начали использовать для морского судоходства.

Интересно, что это революционное устройство изначально использовалось только как резервный вариант традиционных методов астрономической навигации. В сочинении Чжу Юя 1111 года говорится, что компас использовался, когда погода закрывала солнце или звезды до такой степени, что их нельзя было использовать в навигации.

Рис. 2 — Компас 16-го века

Европейский магнитный компас

Китайцы, возможно, первыми использовали магнитный компас, но к концу двенадцатого или началу тринадцатого века европейские моряки также использовали магнитное чудо. Как и их китайские коллеги, они первоначально использовали его только тогда, когда плохая погода мешала использовать солнце и звезды для навигации. К концу тринадцатого века европейцы расширили использование устройств для изучения астрономии.

Когда компас впервые попал в Европу, считалось, что это работа Дьявола! Считалось, что магниты обладают магическими свойствами, из-за чего Церковь считала это устройство злом. Невидимая сила магнетизма была корнем суеверий.

Ближневосточный магнитный компас

В тринадцатом веке на Ближнем Востоке также появился компас. Описания конструкций указывают на то, что компас, вероятно, распространился из Китая. Подобно китайцам, они обычно использовали его по духовным причинам. Магнитный компас использовался для определения направления на Мекку, по направлению к которой мусульмане должны молиться. Позже компас был объединен с солнечными часами, чтобы создать устройство, которое указывало точное время и направление для молитвы.

Роза ветров

Компас — это изображение на карте, которое помогает читателю карты более четко определить конкретное направление. Изображение обычно имеет форму звезды с числом точек от 8 до 32. Звезду можно использовать для нахождения градусов на карте, которую можно использовать либо с небесными телами, либо с компасом для очень точной навигации. Это стало популярным среди арабских мореплавателей в конце десятого века, а затем распространилось по Средиземноморью, а затем и по остальной Европе.

Изначально компасная роза состояла из прямых линий. Более известные декоративные розы ветров не существовали до конца четырнадцатого века.

Рис. 3 — Роза ветров

Проблемы магнитного компаса

К пятнадцатому веку наступил век исследований. Португальские моряки, такие как Гонсало Кабрал и Фердинанд Магеллан, отправились в дальние страны. Моряки все больше полагались на магнитный компас, поскольку они путешествовали исключительно далеко от вида земли. По мере того как моряки путешествовали все дальше и дальше на север, они начали обнаруживать, что магнитный север — это не совсем то же самое, что истинный север. Английский ученый Уильям Гилберт продемонстрировал, что Земля сама по себе является магнитом, и, наконец, объяснил, как работает магнитный компас.

Магнитный север: Это центральная точка магнитного поля Земли, где магнит будет направлен строго вниз. Он немного перемещается с течением времени из-за изменений в магнитном поле Земли.

Истинный север: Расположение самого северного географического центра Земли.

Рис. 4 – Эдмунд Галлей

Эдмунд Галлей

Страной, наиболее заинтересованной в разработке магнитного компаса, была Великобритания. Британцы инвестировали в определение изменения магнитного севера во время путешествия моряков.