مفهوم البوصلة المغناطيسية:
في الملاحة أو المسح هناك أداة لتحديد الاتجاه على سطح الأرض، عن طريق مؤشر مغناطيسي يصطف مع المجال المغناطيسي للأرض، البوصلة المغناطيسية هي أقدم أنواع البوصلة وأكثرها شيوعًا، وتستخدم بأشكال مختلفة في الطائرات والسفن والمركبات البرية ومن قبل المساحين.
في وقت ما من القرن الثاني عشر كانت البحارة في الصين وأوروبا قد جعلت اكتشاف على ما يبدو بشكل مستقل أن قطعة من حجر المغناطيس والخام المغناطيسي التي تحدث بشكل طبيعي عندما طرحت على عصا في الماء يميل إلى مواءمة نفسه، بحيث يكون هناك نقطة في اتجاه ونجم القطب، يُفترض أن هذا الاكتشاف أعقبه بسرعة أن إبرة حديدية أو فولاذية تم لمسها بحجر كبير لفترة كافية تميل أيضًا إلى محاذاة نفسها في اتجاه الشمال والجنوب، من معرفة اتجاه الشمال، والذي يمكن العثور على أي اتجاه آخر.
مبدأ عمل البوصلات المغناطيسية:
السبب في عمل البوصلات المغناطيسية كما تفعل هو أن الأرض نفسها تعمل كمغناطيس قضيب هائل مع حقل شمالي جنوبي، والذي يتسبب في تحرك المغناطيسات بحُرية لاتخاذ نفس الاتجاه، حيث لا يكون اتجاه المجال المغناطيسي للأرض موازيًا تمامًا لمحور الكرة الأرضية بين الشمال والجنوب، ولكنه قريب بما يكفي لجعل البوصلة غير المصححة دليلاً جيدًا بشكل معقول، يختلف عدم الدقة المعروف باسم الاختلاف أو الانحراف في الحجم من نقطة إلى أخرى على الأرض، حيث يُطلق على انحراف إبرة البوصلة بسبب التأثيرات المغناطيسية المحلية مصطلح الانحراف.
على مر القرون تم إجراء عدد من التحسينات التقنية في البوصلة المغناطيسية، كان الإنجليز رائدين في العديد من هذه التحسينات، حيث تم الحفاظ على إمبراطورتيهم الكبيرة معًا بواسطة القوة البحرية، وبالتالي اعتمدوا بشكل كبير على الأجهزة الملاحية، وبحلول القرن الثالث عشر كانت إبرة البوصلة مثبتة على دبوس يقف أسفل وعاء البوصلة، ففي البداية تم تحديد الشمال والجنوب فقط على الوعاء، ولكن بعد ذلك تم ملء 30 نقطة اتجاه رئيسية أخرى، كما تم تركيب بطاقة تحتوي على النقاط المرسومة عليها مباشرة أسفل الإبرة، مما يسمح للملاحين بقراءة اتجاههم من أعلى البطاقة، كما تم تعليق الوعاء نفسه لاحقًا على محاور (حلقات على الجانب تسمح له بالتأرجح بحرية)، مما يضمن أن البطاقة ستكون دائمًا مستوية، وفي القرن السابع عشر اتخذت الإبرة نفسها شكل متوازي الأضلاع.
وخلال القرن الخامس عشر بدأ الملاحون يفهمون أن إبر البوصلة لا تشير مباشرة إلى القطب الشمالي، بل إلى نقطة قريبة ما في أوروبا، حيث تشير إبر البوصلة قليلاً إلى الشرق من الشمال الحقيقي، ولمواجهة هذه الصعوبة اعتمد الملاحون البريطانيون بوصلات الزوال التقليدية، حيث كان الشمال على بطاقة البوصلة و “إبرة الشمال” هو نفسه عندما مرت السفينة في نقطة في كورنوول في إنجلترا، (ومع ذلك فإن الأقطاب المغناطيسية تتجول بطريقة يمكن التنبؤ بها، وفي القرون الأخيرة وجد الأوروبيون أن الشمال المغناطيسي يقع غرب الشمال الحقيقي، وهذا يجب أن يؤخذ في الاعتبار للملاحة).
في عام 1745 طور المخترع الإنجليزي جون نايت طريقة لمغنطة الفولاذ بطريقة تحافظ على مغنطته لفترات طويلة من الزمن، كانت إبرة البوصلة المحسّنة الخاصة به على شكل قضيب وكبيرة بما يكفي لتحمل غطاء، يمكن من خلاله تثبيتها على محورها، حيث تم استخدام بوصلة الفارس على نطاق واسع.
كما أن بعض البوصلات المبكرة لم يكن بها ماء في الوعاء، وكانت تُعرف باسم بوصلات البطاقات الجافة، حيث تأثرت قراءاتهم بسهولة بالصدمات والاهتزازات، وعلى الرغم من أنها كانت أقل تأثرًا بالصدمة، إلا أن البوصلات المملوءة بالسائل كانت تعاني من التسريبات.
لم يكن النوع السائل ولا نوع البطاقة الجافة مفيدًا بشكل حاسم حتى عام 1862، وذلك عندما صُنعت البوصلة السائلة الأولى بعوامة على البطاقة، والتي أدت إلى زيادة الوزن عن المحور، كما تم اختراع نظام منفاخ للتوسع والتعاقد مع السائل، مما يمنع معظم التسربات، ومع هذه التحسينات جعلت البوصلات السائلة بوصلات البطاقات الجافة قديمة الطراز بحلول نهاية القرن التاسع عشر.
وعادة ما يتم تثبيت بوصلات البحارة الحديثة في حاويات وقواعد أسطوانية مع توفير لإضاءة وجه البوصلة من الأسفل، تحتوي كل حاوية على مغناطيسات موضوعة بشكل خاص وقطع من الصلب تلغي التأثيرات المغناطيسية لمعدن السفينة، يتم استخدام نفس النوع من الأجهزة على متن الطائرات باستثناء أنه يحتوي بالإضافة إلى ذلك على آلية تصحيحية للأخطاء التي تحدث في البوصلات المغناطيسية، وذلك عندما تُغير الطائرات مسارها فجأة، الآلية التصحيحية هي الجيروسكوب الذي له خاصية مقاومة الجهود لتغيير محور الدوران، يسمى هذا النظام بالبوصلة الجيرومغناطيسية.
