قصة اختراع البوصلة

قصة اختراع البوصلة

البوصلة عبارة عن أداة بها إبرة مغناطيسية يمكنها، عند وضعها أفقيًا، أن تدور بحرّية حول محورها الرأسي، ولأنّ الإبرة تتماشى مع اتجاه الشمال والجنوب، فإنّها تستخدم للتنقل والتوجيه، تمّ اختراع البوصلة الأولى في الصين خلال عهد أسرة هان بين القرن الثاني قبل الميلاد والقرن الأول بعد الميلاد، لكن تاريخها الرئيسي أطول بكثير، كتب بلينيوس الأكبر، الذي عاش من 23 إلى 70 عامًا، إنّ الراعي ماغنيس قد لاحظ أنّ أظافر حذائه والنقطة الحديدية لعصاه تعلقت بالصخور على جبل إيدا، كانت الصخور غنية بالمغنتيت، بعد ذلك وجد الناس أنّه يمكن مغنطة الفولاذ أو الحديد المتصلب عند فركه ضد المغنتيت وسيكتسب نفس خصائص أكسيد الحديد الأسود.
اكتشف الصينيون أنّه عندما يتم تعليق أو وضع حجر المغناطيس، وخام الحديد الممغنط بشكل طبيعي، بحيث يمكن أن يدور بحريّة، فإنّه يشير دائمًا إلى نفس الاتجاه، بحثوا عن الأحجار الكريمة، واختيار مواقع للمنازل واستخدموها في “فنغ شوي”، كانت إحدى البوصلات المميزة في ذلك الوقت عبارة عن مغرفة تشير إلى الجنوب ويتجه مقبضها إلى الجنوب، فقط في القرن الحادي عشر، تمّ استخدام البوصلة للملاحة، أولاً على الأرض ثمّ على الماء، كانت البوصلات الأولى مصنوعة من حجر المغناطيس ولكن فيما بعد تمّ استخدام إبرة فولاذية ممغنطة كجزء رئيسي من البوصلة، تمّ صنع البوصلات البحرية الصينية على شكل إبرة مغناطيسية تطفو في وعاء من الماء ممّا سمح للإبرة بالبقاء في وضع أفقي، خاصة عند البحر الهائج.

في مكان ما بين القرنين الثاني عشر والثالث عشر، وصلت البوصلة إلى أوروبا في كل من الأشكال الجافة والعائمة، ظهرت البوصلة في العالم الإسلامي في القرن الثالث عشر، باستثناء الملاحة البحرية، تمّ استخدامه أيضًا للأغراض الفلكية، كما هو الحال في أوروبا، كما تمّ استخدامه كمؤشر لمعرفة اتجاه القبلة للصلاة اليومية.

اخترع عالم الفلك وضابط الوقت السوري ابن الشاطر نسخة محسنة من هذا المؤشر في القرن الرابع عشر، كانت عبارة عن مزيج من ساعة شمسية عالمية وبوصلة مغناطيسية، مع مرور الوقت تمّ اختراع أنواع مختلفة من البوصلة، تمّ اختراع بوصلة البحارة الجافة في أوروبا في القرن الرابع عشر وكانت عبارة عن بوصلة قياسية موضوعة في محاور ثلاثية الحلقات تحمل البوصلة في وضع أفقي.

أنواع البوصلة

هناك أنواع مختلفة من البوصلات مبنية بشكل مختلف ولها أغراض مختلفة، نذكر بعضها هنا:

البوصلة السائلة

لها إبرة ممغنطة أو بطاقة مغمورة في سائل، تقلل هذه الطريقة من التأرجح والتمايل المفرط وتُحسّن إمكانية القراءة مع تقليل التآكل، يحتوي هذا النوع من البوصلة على إبرة مثبتة وبطاقة بوصلة مثبتة في سائل وتدور وفقًا للاتجاه، يتم استخدامها في القوارب لأّن البطاقة المتحركة تمتص الكثير من حركة القارب، ممّا يجعل القراءة أسهل من بوصلة الإبرة، بوصلة الإبهام، هي نوع مختلف من بوصلة اللوحة الأساسية ولكنها أصغر، يتم تثبيتها على الإبهام ممّا يترك يد واحدة حرة، وبوصلة القبلة، يستخدمها المسلمون لإظهار اتجاه مكة المكرمة حتى يعرفوا إلى أين يتجهون أثناء الصلاة.

البوصلة المنشورية

البوصلة المنشورية أو البوصلة العدسية، لها منشور زجاجي أو عدسة وغطاء له خط شعري، لديها بطاقة بوصلة تدور في القاعدة، عندما تتوقف بطاقة البوصلة، تتم قراءة المحمل المطلوب من خلال المناشير أو العدسة، بعضها يحتوي على سائل كآلية للتخميد بينما يستخدم البعض الآخر الحث الكهرومغناطيسي لنفس الغرض، يحتوي البعض أيضًا على التريتيوم ومزيج من الفوسفور الذي يساعد على قراءة البوصلة في الظلام، بوصلة GPS، تستخدم الأقمار الصناعية هذه البوصلة في مدار متزامن جغرافيًا فوق الأرض لإظهار الموقع الدقيق واتجاه حركة حاملها.

بوصلة التوجيه

بوصلة لوحة القاعدة أو بوصلة التوجيه، هي عبارة عن بوصلة مملوءة بالسائل موضوعة على قاعدة مستطيلة مصنوعة من البلاستيك الشفاف بحيث يمكن قراءة الخريطة من خلالها، غالبًا ما تحتوي على عدسة مكبرة لقراءة الخرائط، ونوع من الإضاءة لظروف الإضاءة المنخفضة ومسطرة، بوصلات الحالة الصلبة، توجد في الأجهزة الكهربائية، غالبًا ما تحتوي على مستشعران أو ثلاثة مستشعرات، مجال مغناطيسي يقرأ من خلالها المعالج الدقيق البيانات حول اتجاه الجهاز، يمكن العثور عليها غالبًا في الساعات والهواتف المحمولة والأجهزة اللوحية، بوصلة (Astrocompass)، يستخدمها مواقع الأجرام الفلكية المختلفة للعثور على الشمال الحقيقي، يتم استخدامه في المناطق القطبية حيثُ لا يمكن الاعتماد على البوصلات المغناطيسية والبوصلة الجيروسكوبية.

كيف تعمل البوصلة؟

البوصلة هي أداة بسيطة تستخدم للتنقل والتوجيه، تحتوي على إبرة مغناطيسية أو بطاقة تعمل كمؤشر للمغناطيسية شمال الأرض لأنّ الإبرة الممغنطة تحاذي نفسها مع خطوط المجال المغناطيسي للأرض، تحتوي الإبرة المغناطيسية على محور وهي متوازنة بحيث يمكن للحقل المغناطيسي للأرض سحب أحد طرفي الإبرة باتجاه القطب المغناطيسي الشمالي للأرض، والآخر باتجاه القطب المغناطيسي الجنوبي، نظرًا لأنّ الأقطاب المختلفة للمغناطيس تتجاذب، فإنّ القطب الشمالي للإبرة المغناطيسية سوف يشير إلى القطب الشمالي المغناطيسي (وهو تقنيًا القطب الجنوبي المغناطيسي للأرض) والعكس صحيح.

تُستخدم البوصلة المغناطيسية لعرض الاتجاهات الأساسية: الشمال والشرق والجنوب والغرب ونقاطها الوسيطة، يمكن أن يتراوح بين 4 و 32 نقطة، عند استخدام البوصلة مع الخريطة، يتم تسوية البوصلة أفقيًا وتترك للإبرة مغناطيسية العثور على الشمال، عند العثور عليها، يتم تدوير البوصلة وتكون علامة الشمال عليها محاذاة مع شمال مغناطيسي للإبرة، بهذه الطريقة نعرف الجوانب من العالم.
يتم محاذاة شمال الخريطة مع شمال البوصلة ويتم توجيه خريطة الطريق أيضًا، للحصول على توجيه أكثر دقة، يتم تطبيق الانحراف المغناطيسي، ثمّ يتم وضع حافة البوصلة على الخريطة بحيث تربط الموقع الحالي بالوجهة المطلوبة، يتم بعد ذلك تدوير الخطوط الموجهة في قاعدة قرص البوصلة، لتتماشى مع الشمال الفعلي أو الحقيقي من خلال محاذاتها مع خط طول محدد (أو الجانب الرأسي من الخريطة)، يمكن بعد ذلك العثور على المحمل الحقيقي الناتج أو اتجاه الخريطة في مؤشر الدرجة أو خط اتجاه السفر (DOT)، ثمّ اتباعه باعتباره مسارًا إلى الوجهة.

أجزاء البوصلة

الغلاف الخارجي، وهو عبارة عن غلاف من المعدن مثل الألمنيوم، بحيث لا يؤثر في عملية انحراف مؤشر البوصلة، فهو يحيط بالبوصلة ويقوم بحمايتها من التلف، غطاء البوصلة هو عبارة عن غطاء يقوم بتغطية ميناء البوصلة وعادةً يحتوي على شعيرة تقوم بتحديد النقطة المراد رصدها، ثمّ حامل البوصلة هو عبارة عن قضيب من المعدن الذي من خلاله يتم تصنيع حامي البوصلة ويتم تثبيته في الغلاف الخارجي، ليتم إدخال الإبهام من خلاله، و حمل البوصلة وتوجيهها، بعد ذلك مكبر القراءة، وهو عبارة عن عدسة مكبرة تكون وسط عمود متحرك يعمل على تكبير قراءة دائرة الدرجات الموجودة داخل البوصلة، وأما في نهاية رأس العمود يوجد (شق) لتوسيط الشعيرة عند التوجيه لتحديد الهدف.
وأيضاً مقياس المسافة وهو عبارة عن مسطرة وهي نفس المادة التي يتم تُصنع منها الغلاف الخارجي للبوصلة، وقرص التوجيه، وهو عبارة عن قرص زجاجي حافته معدنية مهمته هي تثبيت قراءة اتجاه الهدف ومعرفة عدد الانحرافات، ويوجد به خطين ملونين، أما الغلاف الداخلي للبوصلة هو عبارة عن غلاف بلاستيكي يقوم بحفظ البوصلة من التلف وهو شفاف يتميز باحتوائه على فتحة صغيرة جداً لعملية حقن البوصلة إذا حصل تسرب، وقرص الدرجات والدقائق، هو عبارة عن دائرة مرقمة تبدأ من (0) الى (360) درجة، والصفر هو بداية الدرجات وكذلك هو نهاية الدرجات (360) وبين الدرجة والدرجة يوجد شرطة هي الدقيقة.
مؤشر الاتجاهات، هو عبارة عن أول حرف للاتجاهات الطبيعية ولكن باللغة الإنجليزية مثل N,E,W,S وعادةً يتم الرمز إلى الشمال بحرف N، أو من خلال سهم إمّا بلون فسفوري أو اللون الأحمر حسب الشركة المصنعة للبوصلة، حامل المؤشر، وهو عبارة عن رأس قضيب معدني قصير جداً مدبب يحمل الميناء بكل توازن مركزه الوسط أي أنّ الميناء متوازنة على هذا العمود.

حقائق متنوعة حول البوصلة

• تمّ استخدام البوصلة للعرافة والرمل لعدة قرون.
  
• تشير “ملعقة توجيه الجنوب” الصينية، وهي واحدة من أولى أشكال البوصلة، إلى الجنوب (كما هو متداول في الصين).
  
• تحتوي البوصلة الغربية على 32 نقطة محددة في تحديد اتجاه الرياح، الشرقية 24 و 48 نقطة، كما حصلت البوصلات العربية القديمة على 32 نقطة، يتم تمييز البوصلات الحديثة بالدرجات بدلاً من النقاط الأساسية.
  
• تتمثل ممارسة البحارة في تسمّية جميع نقاط البوصلة البالغ عددها 32 في اتجاه عقارب الساعة من الشمال.
  
• تتأثر البوصلات بالمواد الحديدية القريبة أو المجالات الكهرومغناطيسية، لذلك عندما يتم وضعها على الأوعية التي تحتوي على الكثير من المعادن مثل القوارب أو الطائرات، يجب تصحيحها ومعايرتها.
  
• لا تشير البوصلة المغناطيسية إلى قطب جغرافي، بل تشير إلى القطب المغناطيسي.
  
• خلال الحرب العالمية الثانية، تمّ تهريب البوصلات لأسرى الحرب في المعسكرات الألمانية على شكل أزرار وشفرات حلاقة لمساعدة السجناء على الهروب.
  
• كانت الإبرة الأولى لبوصلة إبرة حديدية من الصين.
  
• عندما بدأ الصينيون في استخدام بوصلة للملاحة بدلاً من العرافة، كانت البوصلة الملاحية النموذجية على شكل إبرة مغناطيسية تطفو في وعاء من الماء.
  
• كانت البوصلة الأولى التي يمكن استخدامها على متن قارب وبدون سائل بوصلة جافة، البوصلة المغناطيسية القياسية التي تمّ وضعها في الحلقات الثلاثية التي تثبت البوصلة في الوضع الأفقي.
  
• بوصلة القبلة، هي نوع من البوصلة التي يستخدمها المسلمون للإشارة إلى اتجاه مكة الذي يواجهون فيه أداء صلواتهم.
  
• القطب الشمالي المغناطيسي هو في الواقع قطب جنوبي مغناطيسي والعكس صحيح.
  
• تشير البوصلة الجيروسكوبية إلى أقطاب حقيقية.
  
• تستخدم البوصلات السائلة الحديثة زيت المصباح أو الزيت المعدني أو الكيروسين المنقى أو الكحول الإيثيلي كسائل مبلل.