Магнетизм - это явление, при котором материалы обладают свойством притягиваться или отталкиваться друг от друга в зависимости от наличия магнитных полюсов.
Магнетизм может проявляться в ферромагнитных материалах, таких как железо, никель и кобальт, а также в антиферромагнитных, диамагнитных и магнитоупругих материалах. В основе магнетизма лежат два взаимодействия: магнитное поле и магнитные моменты атомов или молекул вещества.
Магнитный момент представляет собой векторную величину, которая определяет степень магнитного влияния материала.
Изучение магнетизма началось задолго до появления современной науки и техники. Одним из первых открытий в области магнетизма было обнаружение, что некоторые камни, найденные в природе, притягивают металлические предметы. Это привело к появлению первых магнитов и компасов.
Практическое применение магнетизма началось с компаса, которые использовались для определения направления на Земле. Происхождение компаса в Европе соответствует направлению торговых путей. Он был заимствован европейцами у арабов. Арабы в свою очередь переняли компас у китайцев, У последних он появился, по-видимому, впервые.
Что такое компас
Компас - это инструмент, используемый для определения направления магнитного поля Земли или других магнитных полей. Он состоит из магнитной стрелки, свободно вращающаяся вокруг оси, и масштабной основы, на которой нанесены направления магнитного поля.
Компасы используются в навигации для определения направления движения судна, самолета, автомобиля или пешехода. Они также используются в геодезии и строительстве для определения направления линий и поверхностей.
Шкаф с компасом американских торговых судов конца XVIII века (собран Морским музеем Китая, Шанхай)
Компас в Китае
О компасе говорится в самых древних китайских преданиях и летописях. Одно из этих преданий относится к 2637 г. до нашей эры. Это предание рассказывает, как император Гоангти на 61-м году своего царствования отправился в поход против мятежного принца.
В густом тумане императорские войска сбились с дороги и потеряли из виду неприятеля. Тогда, — говорит предание, — Гоангти устроил повозку со статуей, поворачивавшейся все время к югу. Это позволило войскам найти необходимое направление.
Не только военные походы, но и торговые путешествия китайцев были связаны с применением этих магнитных приборов.
Предшественник компаса, используемый в Китае для предсказания астрономических явлений и календарных расчетов более 2000 лет назад
В 1110 г. Чеу-Кинг вручил послам, отправлявшимся в Кохинхину и Тонкин, инструмент «чинан».
В летописях, составленных китайским историком Чу-Ма-Циеном, описывается устройство поворачивавшихся статуй. Они были соединены с плавающими магнитными стрелками.
Ранний морской компас был водяным компасом, то есть водным компасом, который использовался для направления на север путем заполнения держателя иглы водой и плавания иглы по поверхности воды.
Поплавковый компас династии Юань (восстановленная модель)
Историки считают, что большинство китайских компасов состояли из магнитной иглы, подвешенной на шелковой нити и размещенной внутри глиняного сосуда, заполненного водой. Магнитная игла выстраивалась в направлении север-юг из-за воздействия магнитного поля Земли. Когда игла была спокойна, она указывала на северный полюс.
Применение компаса отражало периоды подъема и упадка китайской торговли. Временами сообщения о компасе прекращаются, потом появляются снова и с 1609 г. не встречаются вовсе. Но в это время компас уже был известен не только соседям китайцев, но и в Европе.
Само применение компаса было связано с широким распространением его. Магнитные колесницы водили китайских путешественников, торговцев и воинов из края в край, через безбрежные пустыни и степи Азии, вплоть до культурных государств, примыкающих к Средиземному морю. От китайцев компас перешел к арабам, от арабов — к крестоносцам.
Китайский морской компас
Компас в Европе
Магнитная игла попала от арабов к европейцам около 1180 года. Если посмотреть первые упоминания о компасе в Европе, то целиком подтверждается и эта дата и указания на заимствование компаса у арабов. При этом становится ясной тесная связь изобретения компаса с военно-торговыми экспедициями в Левант и переднюю Азию.
Правда, исландский историк XI—XII веков Фроде утверждал, что Флок Вильгердерсон в 868 году отправился из Роголанда в Исландию, снабдив свой корабль магнитом, но по господствующему мнению, это место в рукописи Фроде является позднейшей припиской, и действительную историю компаса в Европе следует начинать с XII века.
В 1190 г. менестрель Гюйо Прованский в рукописной поэме «La Bible» говорит, что моряки натирают иглу о бурый камень «mariniere», к которому прилипает железо, затем укрепляют натертую иглу на соломинках и опускают на поверхность воды, после чего она всегда поворачивается на север.
Через 10 - 15 лет, в начале XIII века одни из крестоносцев, Яков (Жак) де-Витри пишет: «Магнит (diamant) находится в Мидии: он притягивает железо по неведомой причине. После того как игла прикоснется к магнитному камню, она всегда повертывается к полярной звезде, которая неподвижна, как ось мира, тогда как другие звезды вращаются вокруг этой полярной звезд и таким образом компас может указывать путь мореплавателям».
Здесь характерна связь между астрономическими представлениями («полярная звезда — ось мира») и применением магнитной стрелки, связь, которая на несколько веков определила пути применения магнетизма и была основана на общей технической задаче мореплавании.
Интересно, что уже тогда прозаическое, явным образом снизанное с военно-торговой практикой, заимствование компаса у арабов старались представить в ином виде, более соответствующем всему стилю средневековой схоластики.
Крестоносец Людовика Святого Винцент де-Бове в своем «Miroir de la Natur», ссылаясь, по-видимому, на арабские источники, приписывает их Аристотелю.
Однако скромные масштабы и незначительные расстояния морских путешествий этой эпохи ограничивали применение компаса и делали это применение спорадическим. Отсюда — примитивная форма компаса.
Дело изменилось в XIV веке. В начале этого века итальянский лоцман Флавио Джойя в 1302 году подвесил намагниченную иглу в горизонтальном положение. Поэтому долгое время он считался изобретателем компаса.
Изготовленный в Великобритании морской компас XVIII века
Мы видим, что участие представителей разных стран в создании компаса соответствует очередности в торговой гегемонии. Это видно и из дальнейших фактов.
Переход к океанской торговле и английская торговая гегемония потребовали несравненно большего количества магнитов, и в середине XVIII века появляются искусственные магниты.
Намагничивание стальных стержней, открытие целым рядом английских ученых середины XVIII столетия, имело громадное значение для науки.
Здесь магнетизм выступает в качестве особого, состояния, которое может переходить от одного тела к другому. Магнетизм получил самостоятельное существование и перестал быть специфическим признаком определенного вещества. Само собой разумеется, что в то время естествознание сочло это экспериментальным доказательством существования специфической магнитной житкости.
Научное изучение магнетизма началось только в XVII веке. В 1600 году, английский ученый Уильям Гилберт в своей книге "De Magnete, Magneticisque Corporibus, et de Magno Magnete Tellure" (О магните и магнитных телах, и о большом магните Земле) впервые описал исследование магнетизма.
Уильям Гилберт провел серию экспериментов с использованием магнитов и изучил их влияние на другие материалы. Он также установил, что Земля является большим магнитом.
В книге Гильберта впервые, устанавливается различие между магнетизмом и электричеством.
Непосредственной основой первых наблюдений в области электричества было применение магнитной иглы, поэтому она сыграла очень важную роль в истории электротехники.
Перечисление основных факторов истории компаса показывает прежде всего общую обстановку научных открытий XVI—XVIII веков и, кроме того, обрисовывает тот круг явлений, частью которого вплоть до XVI века считалось электричество.
Британский морской компас XIX века (из коллекции Шанхайского китайского морского музея)
Викторианский британский военно-морской компас (из коллекции Шанхайского китайского морского музея)
Компас в наше время
В XIX веке компас стал неотъемлемой частью навигационного оборудования на судах, а также был широко использован в научных исследованиях. В XX веке с появлением электроники компасы стали электронными, а использование глобальной навигационной системы GPS позволило точно определять местоположение и направление с помощью спутникового сигнала.
Современные компасы имеют цифровые дисплеи, возможность хранения данных и другие дополнительные функции, которые делают их еще более удобными и точными в использовании.
Сегодня компасы по-прежнему используются во многих областях, таких как археология, геодезия, геология, авиация и космические исследования.
Новые технологии, такие как магниторезистивные и гироскопические датчики, помогают улучшить точность и надежность компасов.
Компасы также стали доступны для широкой аудитории в виде мобильных приложений, которые позволяют определить местоположение и направление на смартфонах и других устройствах.
Как правильно пользоваться компасом
Использование компаса может быть полезным навыком при ориентировании в местности, особенно при походах или путешествиях. Вот несколько шагов, которые помогут вам правильно использовать компас:
1. Ориентируйте компас. Убедитесь, что стрелка направления находится на севере, а стрелка компаса находится на юге. Это можно сделать, установив компас на плоской поверхности и повернув его, пока стрелка направления не будет указывать на север.
2. Определите ваш курс. Определите направление, в котором вы хотите двигаться, и установите компас на этот курс.
3. Держите компас ровно. Держите компас на уровне глаз, чтобы избежать ошибок из-за наклона.
4. Следите за компасом. Держите глаза на компасе и двигайтесь в направлении, указанном стрелкой направления.
5. Проверяйте ваш путь. Регулярно проверяйте ваш путь, сравнивая его с картой и компасом, чтобы избежать ошибок и свериться с маршрутом.
Важно понимать, что использование компаса требует некоторой практики и опыта. Рекомендуется обучение и тренировка перед тем, как использовать компас в реальных условиях.
Смотрите также: История создания и применения магнитных материалов
Андрей Повный