Устройство магнитного компаса

Отредактировано 1.08.2022


Магнитный компас наиболее простой из всех видов компасов, известных на сегодняшний день. Но он продолжает использоваться многими людьми: туристами, военными, рыбаками и т.п.

Самые простые модели магнитного компаса состоят из:

• Стрелки — основного элемента любого такого прибора
• Шкалы с обозначениями основных сторон света
• Корпуса, в котором стрелка закреплена таким образом, чтобы иметь возможность вращаться
• Защитного стекла, которое предохраняет стрелку и шкалу от механических повреждений

Более сложные модели могут комплектоваться дополнительными элементами, такими как:

• Подвижный лимб с указателем для более быстрой и удобной работы
• Арретир для фиксации стрелки
• Жидкость для быстрой стабилизации стрелки
• Целик и мушка, позволяющие более точно проводить измерения
• Зеркало для контроля положения стрелки компаса во время измерений на местности
• Прямоугольная основа с линейкой для измерений по карте
• Клинометр, позволяющий узнавать наклон местности
• Линза для работы с мелкими деталями карты
• Элементы крепления для более комфортной работы с компасом
• Защитный корпус, защищающий колбу от повреждений

Теперь некоторые из перечисленных элементов рассмотрим более подробно.

Стрелка компаса

Стрелка — это основной элемент любого магнитного компаса, хотя бывают модели, у которых стрелка образует одно целое с диском, на который нанесена шкала.

Стрелка компаса сделана из ферромагнитного материала и представляет собой постоянный магнит, поворачивающийся на оси. Эта стрелка направлена в сторону магнитных полюсов Земли, если только на нее не оказывают существенного влияния посторонние магнитные поля (вот несколько вариантов почему компас показывает неправильно).
Чаще всего она располагается на шпиле для уменьшения трения во время вращения. В некоторых моделях компасов она является одним целым с диском, на который нанесена шкала.

Компас, в котором стрелка объединена с диском, на который нанесена шкала

Как и любой другой магнит, стрелка магнитного компаса имеет северный и южный полюс, которые располагаются на двух ее противоположных концах. Северный показывает в сторону севера, южный — в сторону юга.

Чтобы не возникало путаницы при измерениях, противоположные концы стрелки должны каким-либо образом отличаться. Для этого их чаще всего красят в разные цвета, либо же красят только северный конец стрелки.

Как отличить северную стрелку магнитного компаса

Самый простой вариант - это стрелка на компасе с треугольной или иной формой стрелки на севере или точкой (как правило - светящейся).

Стрелка на компасе с формой наконечника стрелы на севере

Довольно часто стрелку красят в разные цвета, либо же красят только северный конец стрелки. Цвет северной стрелки может быть разным. Это решает производитель, и зачастую не совпадает с тем, что написано в различных источниках.

Обычно цветом помечают один конец стрелки. Это может быть синий, красный, оранжевый, зелёный и др. Вне зависимости от цвета, если помечен только один конец стрелки, то это северный. В этом случае белая или чёрная краска на стрелке — это фоновые краски.

Если у компаса красная и синя стрелки, то красная стрелка компаса указывала на юг, а синяя на север. Синий цвет ассоциировался с холодом, а красный с теплом.

Компас с красной стрелкой

Компас с оранжевой стрелкой

Компас с зеленой стрелкой

Компас с фиолетовой стрелкой

Поэтому необходимо перед использованием компаса самостоятельно проверить свой компас, сориентировавшись на местности любым доступным способом (например, по карте, звездам или Солнцу) и сравнив результат с показаниями устройства.

Картушка на магнитном компасе

Если вы посмотрите на примеры компасов выше, то увидите что на них есть буквы и цифры, нанесенные по кругу на диск, расположенный около или под стрелкой. Они и называются картушкой или иногда некоторые называют это шкалами.

В первую очередь на картушке обозначаются румбы. Всего существует 32 румба, делящих диск компаса на 32 равных части, но чаще всего используются лишь 8: 4 основных и 4 вспомогательных:

• N (North) — север.
• NE (North-East) — северо-восток.
• E (East) — восток.
• SE (South- East) — юго-восток.
• S (South) — юг.
• SW (South- West) — юго-запад.
• W (West) — запад.
• NW (North-West) — северо-запад.

В редких случаях для русскоязычного населения румбы подписываются заглавными буквами русских названий сторон света — "С" (север), "Ю" (юг), "В" (восток) и "З" (запад).

Также на шкале компаса есть цифры, которые в зависимости от модели компаса показывают или градусы или тысячные. Хотя встречаются модели одновременно с двумя шкалами.

Градусы используются туристами для работы с азимутами, а тысячные — это единицы измерения углов, применяемых в военном деле.

Если это градусная шкала, тогда цифры в ней располагаются в порядке возрастания по часовой стрелке. Полный оборот составляет 360 градусов.

Если же шкала дана в тысячных, то цифры тут могут располагаться, как по часовой, так и против часовой стрелки, в зависимости от модели компаса.

Значения шкалы, показывающей тысячные, могут лежать в разных пределах. Существует три возможных варианта:

• от 0 до 60
• от 0 до 63
• от 0 до 64

Это связано с тем, что тысячная представляет собой примерно 1/6283 полного оборота, что выводится из формулы 1 / (2π × 1000), а такое значение не совсем удобно для использования на практике. Поэтому в целях упрощения задачи использования тысячной, указанное число округлили, причем в разных странах это сделали по-своему:

• в бывшем СССР и некоторых других армиях тысячную приняли равной 1/6000
• в армии Швеции — 1/6300
• в армии НАТО — 1/6400

Отсюда и разное число тысячных в шкалах разных моделей.

Компас с 64 делениями

Компас с 60 делениями

Чтобы узнать цену деления шкалы нужно взять соседние засечки, на которых указаны цифры и поделить их разницу на количество отрезков, отделенных засечками между этими цифрами.

Например, для того, чтобы узнать цену деления внутренней шкалы компаса Адрианова:

1. Берем навскидку два его значения, лежащих по соседству на шкале, — 45° и 60°.
2. Определяем разницу между ними: 60° – 45° = 15°.
3. Подсчитываем количество промежутков, разграниченных штрихами между значениями 45° и 60°, — их получается 5.
4. Рассчитываем цену деления градусной (внутренней) шкалы данной модели: 15° / 5 = 3°.

Корпус магнитного компаса

Корпус компаса может быть как металлическим, так и пластмассовым.

Металлические корпуса, как правило, более крепкие. Существуют даже специальные ударопрочные модели, выдерживающие значительные механические воздействия. Однако вместе с тем компасы в металлической оправе, как правило, более тяжелые по сравнению с моделями, корпус которых состоит из пластика.

Считается, что латунный корпус способствует более быстрой стабилизации стрелки за счет возникающих индукционных токов. Но в большинстве современных моделей туристических компасов и компасов для спортивного ориентирования эта задача решена другим путем — наполнением герметичной колбы прибора специальной жидкостью, создающей дополнительное сопротивление для стрелки и мгновенно гасящей любые ее колебания, что очень удобно, особенно, если ориентироваться приходится прямо на ходу.

Подвижный лимб магнитного компаса

Подвижный лимб также называется кольцом азимута или вращающимся безелем.

Подвижный лимб с указателем служит для более быстрой и удобной работы с компасом.

На лимбе компаса деления идут от 0° до 360° в направлении против движения часовой стрелки или тысячные.

Компас с подвижным лимбом

Арретир

Арретир - это специальное устройство, которое служит для фиксации стрелки компаса в неподвижном положении.

Арретир прижимает стрелку к верхнему стеклу колбы и таким образом не дает ей двигаться, что особенно актуально при передвижении человека по пересеченной местности, когда колебания стрелки компаса могут быть значительными.

Одним из самых известных компасов, имеющих арретир, является компас Адрианова. В этой модели стрелка фиксируется в неподвижном положении при нажатии на арретир и приводится в движение, если рычажок арретира немного вытянуть из корпуса.

Целик и мушка (визир)

Целик и мушка (визир) дают возможность точно определять азимут на выбранный объект либо по известному азимуту находить направление на местности.

Целик с мушкой, как правило, расположены по разные стороны от места крепления стрелки компаса, и даже, будучи повернуты, сохраняют свое положение относительно центра стрелки. Хотя, конечно, далеко не во всех моделях предусмотрена подвижность этих элементов.

Существуют разные варианты исполнения целиков и мушек.

Целик и мушка на компасе

Зеркало

Зеркало в составе конструкции компаса обычно служит для более точных измерений, поскольку позволяет следить за положением стрелки во время визирования прибора на объект, расположенный на местности.

В некоторых моделях зеркало также позволяет более точного направить компас на нужный объект.

Обычно такое зеркало представляет собой ровную гладкую металлическую пластину, что делает его неуязвимым к падениям, ведь в отличии от стеклянного зеркала металлическая пластина никогда не разобьется.

Кроме более точных измерений зеркало на компасе позволяет использовать зеркало по прямому назначению, например, для того, чтобы самостоятельно извлечь попавшее в глаз инородное тело (мошка, соринка). А в аварийной ситуации таким зеркалом можно отражать солнечные лучи, подавать сигналы бедствия.

Зеркало на компасе

Жидкость для быстрой стабилизации стрелки

Эта незамерзающая жидкость замедляет движение стрелки компаса и останавливает её быстрее, чем в корпусе заполненным воздухом.

На большой высоте или при низкой температуре жидкость может сжиматься и образовывать пузырьки. Пузырьки не влияют на точность. Они исчезают, когда компас снова оказывается в нормальных условиях.

Подложка

Подложка - это прямоугольная прозрачная основа, на которой размещен компас.

Обычно на подложку наносится разметка линейки, что позволяет более эффективно использовать его для работы с картой.

Очень часто вместо одной линейки, на планшет нанесено две шкалы, одна из которых расчерчена таким образом, чтобы измерять расстояния в дюймах или для автоматического перевода сантиметров карты в километры на местности. Второй вариант работает лишь на картах определенного масштаба, который и указывается на линейке с такой шкалой.

Если же подложка прозрачная, то на неё могут быть нанесены дополнительные шкалы.

Также на подложке могут быть сделаны вырезы в форме различных геометрических фигур разного размера для зарисовки обозначений на карте, а также в него может быть встроена линза для разглядывания мелких деталей плана местности/карты.

Компасы на такой подложке называются "планшетными" (в англоязычной версии "plate compass").

Устройство планшетного компаса

Планшетный компас

Колба компаса (капсула)

Колба компаса - это герметичный поворачиваемый блок на компасе, в котором находится магнитная стрелка (см. изображение планшетного компаса выше). Колбу делают прозрачной с тем, чтобы всегда было видно магнитную стрелку и важные детали карты.

Для того чтобы замедлить или остановить колебание стрелки компаса, колбу обычно наполняют специальной жидкостью. Но внутри может быть и воздух.

Ношение магнитного компаса

Существуют три основных варианта ношения компаса: на большой палец руки, на запястье руки, подвешивание на шею.

Ношение магнитного компаса на большой палец руки

Такое ношение компасов используются для спортивного ориентирования. Такая конструкция увеличивает скорость ориентирования, т.к. пользователь удерживает карту и компас в одной руке.

Однако компас с пальцевым ношением (которые в англоязычной версии называются "thumb compass") менее точны по сравнению с другими по двум причинам:

• их размеры слишком малы, чтобы на них можно было нанести шкалу с минимальной ценой деления
• в их конструкции отсутствует линейка, что не дает возможности делать точные измерения по карте

Ношение магнитного компаса на большом пальце руки

Ношение магнитного компаса на запястье руки

Обычно такие компасы более точны при измерениях на местности, т.к. имеют более "подробную" шкалу, да и зачастую оснащены элементами визирования.

Ношение магнитного компаса на запястье руки

Ношение магнитного компаса подвешиванием на шею

Для подвешивания компаса на шею многие модели снабжены тонкой веревочкой.

Во время передвижения компас прячется под верхнюю одежду, чтобы не болтаться на шее, не цепляться за окружающие предметы (например, ветки деревьев, выпирающие части рельефа) и не биться о них, а при необходимости — быстро извлекается и используется по назначению, после чего снова прячется под одежду

Светящиеся шкала и стрелка

Часто на стрелку и на шкалу наносится состав, который светится в темноте. Что, конечно же, улучшает возможность ориентироваться в темное время суток.

Светящиеся шкала и стрелка на компасе

Светящийся компас

Вначале для светящегося компаса на магнитную стрелку и циферблат наносились специальные вещества фосфоры, обладающие свойством фосфоресценции — свечения в темноте после их облучения ("зарядки") солнечным светом. Однако длительность такого свечения была небольшой.

В 20-х гг. прошлого века для этих целей стали использоваться вещества (обычно на основе изотопов тория или радия), свечение которых было обусловлено мягким и жестким излучением (радиолюминесценция). При этом не требовалась "подзарядка" солнечным светом, и свечение сохранялось на протяжении десятков лет. Однако из-за вредного влияния на здоровье в середине прошлого века им на смену пришли новые виды фосфоресцирующих материалов, длительность свечения превышала 10 часов.

В 1960-х гг. швейцарской компанией "Mb-microtec AG" была разработана новая технология радиолюминесцентной подсветки GTLS (Gaseous Tritium Light Source — газовые тритиевые источники света), получившая торговое обозначение "Тригалайт" (Trigalight). Основу этой технологии составляют крошечные трубки-колбочки, заполненные тритием (изотоп водорода). Их внутренняя поверхность была покрыта люминофором, светящимся под воздействием мягкого излучения трития. Поскольку химический элемент тритий имеет обозначение 3 H, то иногда такую технологию называют "3 Н" или "H3" подсветкой.

В зависимости от состава люминофора свечение тритиевых трубок может быть разного цвета – от зеленого и желтого до синего и красного. В военных компасах обычно используются люминофоры, дающие зеленый цвет (самое яркое и интенсивное свечение).
Гарантированная длительность эксплуатации тритиевой подсветки составляет не менее 10 лет (в зависимости от состава люминофора и технологии изготовления свечение может сохраняться на протяжении 15–20 лет).
Безопасность компасов с тритиевой подсветкой подтверждается современными медицинскими исследованиями, которыми установлено, что ежегодная доза излучения тригалайт почти в 500 раз меньше, чем от излучения естественного радиационного фона.
Несмотря на множество достоинств, технология тритиевой подсветки имеет и существенный недостаток — высокую трудоемкость изготовления тригалайт трубок и как следствие высокую стоимость изделий, применяющих эту технологию.

Клинометр магнитного компаса

Клинометр это прибор для измерения углов наклона, высоты или падения пласта горной породы по отношению к уровню земли.

Обычно используется в геологических и в некоторых военных компасах.

Магнитный компас с клинометром

Линейка на магнитном компасе

Если вы внимательно рассматривали приведенные выше компасы то довольно часто видели на них линейку.

Линейка нужна для прокладки маршрута и измерения расстояний на карте.