Historia kompasu

z dynastii Song przedstawiająca mężczyznę trzymającego kompas

Kompas to magnetometr używany do nawigacji i orientacji, który pokazuje kierunek w odniesieniu do geograficznych punktów kardynalnych . Struktura kompasu składa się z róży kompasu, która wyświetla na niej cztery główne kierunki: wschód (E), południe (S) , Zachód (W) i Północ (N). Kąt zwiększa się w pozycji zgodnej z ruchem wskazówek zegara. Północ odpowiada 0°, więc wschód to 90°, południe to 180°, a zachód to 270°.

Historia kompasu rozpoczęła się ponad 2000 lat temu za panowania dynastii Han (202 pne – 220 ne). Pierwsze kompasy zostały wykonane z lodestone , naturalnie namagnesowanego kamienia z żelaza, w Chinach dynastii Han. Nazywano ją „rybą wskazującą południową” i była używana do nawigacji lądowej do połowy XI wieku za panowania dynastii Song (960–1279 ne). Shen Kuo przedstawił pierwszy wyraźny opis namagnesowanej igły w 1088 roku, a Zhu Yu wspomniał o jej zastosowaniu w nawigacji morskiej w tekście Pingzhou Table Talks , datowany na lata 1111–1117. Późniejsze kompasy były wykonane z żelaznych igieł, namagnesowanych przez uderzenie w nie magnesem. Namagnesowane igły i kompasy zostały po raz pierwszy opisane w średniowiecznej Europie przez angielskiego teologa Alexandra Neckama (1157–1217 ne). Pierwsze użycie kompasu w Europie Zachodniej odnotowano około 1190 r., Aw świecie islamu w 1232 r. Suche kompasy pojawiają się około 1269 r. W średniowiecznej Europie i 1300 r. W średniowiecznym świecie islamu . Zostało to zastąpione na początku XX wieku przez wypełniony płynem kompas magnetyczny.

Nawigacja przed kompasem

Przed wprowadzeniem kompasu położenie geograficzne i kierunek na morzu były określane przede wszystkim przez obserwację punktów orientacyjnych, uzupełnioną obserwacją położenia ciał niebieskich. Inne techniki obejmowały pobieranie próbek błota z dna morskiego (Chiny), analizę toru lotu ptaków oraz obserwację wiatru, szczątków morskich i stanu morza (Polinezja i inne miejsca). Obiekty, które zostały uznane za używane do nawigacji poprzez pomiar kątów między obiektami niebieskimi, zostały odkryte w miejscu Lothal w dolinie Indusu. Uważa się, że Norsowie używali pewnego rodzaju kompasu słonecznego zlokalizować prawdziwą północ. W pochmurne dni Wikingowie mogli używać kordierytu lub innego dwójłomnego kryształu , aby określić kierunek i wysokość Słońca na podstawie polaryzacji światła dziennego; ich wiedza astronomiczna była wystarczająca, aby mogli wykorzystać te informacje do określenia właściwego kursu. Wynalezienie kompasu umożliwiło określenie kierunku, gdy niebo było zachmurzone lub mgliste, a punkty orientacyjne nie były widoczne. Umożliwiło to marynarzom bezpieczną nawigację z dala od lądu, zwiększając handel morski i przyczyniając się do epoki odkryć .

Geomancja i Feng Shui

Chiński kompas geomantyczny c. 1760 z Narodowego Muzeum Morskiego w Londynie

Kompas został wynaleziony w Chinach za panowania dynastii Han między II wiekiem pne a I wiekiem naszej ery, gdzie nazywano go „gubernatorem południa” ( sīnán 司南 ) lub „rybą wskazującą na południe” ( 指南魚 ). Kompas magnetyczny nie był początkowo używany przez Chińczyków do nawigacji, ale do geomancji i wróżenia . Najwcześniejsze chińskie kompasy magnetyczne były prawdopodobnie używane do porządkowania i harmonizowania budynków według zasad geomantycznych feng shui . Te wczesne kompasy były wykonane z magnetytu , formy mineralnego magnetytu , który jest naturalnie występującym magnesem i wyrównuje się z polem magnetycznym Ziemi. Ludzie w starożytnych Chinach odkryli, że jeśli zawieszono kamień magnetyczny, aby mógł się swobodnie obracać, zawsze wskazywałby na bieguny magnetyczne. Wczesne kompasy były używane do wybierania obszarów odpowiednich do budowy domów, uprawy roślin i poszukiwania rzadkich klejnotów. Kompasy zostały później przystosowane do nawigacji w czasach dynastii Song w XI wieku.

Opierając się na odkryciu przez Krotsera i Coe artefaktu hematytu Olmeków w Mezoameryce , radiowęgla datowanego na 1400-1000 pne, astronom John Carlson postawił hipotezę, że Olmekowie mogli używać magnetytu geomagnetycznego wcześniej niż 1000 pne do geomancji , metody wróżenia , która, jeśli okazała się prawdziwa, wyprzedza chińskie użycie magnetyzmu w feng shui o tysiąclecie. Carlson spekuluje, że Olmekowie używali podobnych artefaktów jako urządzenia kierunkowego do celów astronomicznych lub geomantycznych celów, ale nie sugeruje użycia nawigacyjnego. Artefakt jest częścią wypolerowanej hematytu z rowkiem na jednym końcu, prawdopodobnie używanym do celowania. Twierdzenia Carlsona zostały zakwestionowane przez innych badaczy naukowych, którzy zasugerowali, że artefakt jest w rzeczywistości częścią składową dekoracyjnego ornamentu, a nie celowo zbudowanym kompasem. Kilka innych artefaktów z hematytu lub magnetytu znaleziono na prekolumbijskich stanowiskach archeologicznych w Meksyku i Gwatemali.

Wczesny kompas nawigacyjny

Wiele wczesnych kultur używało kamienia magnetytowego , aby mogli się obracać, jako kompasów magnetycznych do nawigacji. Wzmianki o wczesnych kompasach mechanicznych znajdują się w pisemnych zapisach Chińczyków , który zaczął używać go do nawigacji między IX a XI wiekiem, „jakiś czas przed 1050 rokiem, prawdopodobnie już w 850 roku”. Obecnie, według Kreutza, naukowcy są zgodni co do tego, że chiński wynalazek używany w nawigacji poprzedza pierwszą europejską wzmiankę o kompasie o 150 lat. Pierwsze odnotowane pojawienie się kompasu w Europie (1190) jest wcześniejsze niż w świecie muzułmańskim (1232), jako że opis namagnesowanej igły i jej użycia wśród żeglarzy pojawia się w De naturis rerum Alexandra Neckama ( O Natury rzeczy), napisany w 1190 r.

Istnieją jednak pytania dotyczące dyfuzji. Niektórzy historycy sugerują, że Arabowie przywieźli kompas z Chin do Europy. Niektórzy sugerowali, że kompas został przesłany z Chin do Europy i świata islamu przez Ocean Indyjski lub został przywieziony przez krzyżowców do Europy z Chin. Jednak niektórzy uczeni zaproponowali niezależny europejski wynalazek kompasu.

Chiny

Model kadzi lub sinanu z dynastii Han (206 pne – 220 ne) wskazujący południe, wykonany z namagnesowanych kamieni lodowych.

Oto godne uwagi chińskie odniesienia literackie świadczące o jego starożytności:

Kompas magnetyczny został po raz pierwszy wynaleziony jako urządzenie do wróżenia już w chińskiej dynastii Han i dynastii Tang (od około 206 pne). Kompas był używany w z dynastii Song przez wojsko do nawigacji na orientację w latach 1040–44, a do nawigacji morskiej od 1111 do 1117 r.
Najwcześniejsze odniesienie do magnetyzmu w chińskiej literaturze znajduje się w pismach Wang Xu (鬼谷子) z IV wieku pne : „Kamień magnetyczny przyciąga żelazo”. W książce zauważono również, że mieszkańcy stanu Zheng zawsze znali swoją pozycję za pomocą „wskaźnika południowego”; niektórzy autorzy sugerują, że odnosi się to do wczesnego używania kompasu.
Pierwsza wzmianka o łyżce, przypuszczalnie będącej magnetytem, zaobserwowanej wskazującej w kierunku kardynalnym , pochodzi z chińskiego dzieła napisanego między 70 a 80 r . n.e. spoczywa, wskazując na południe”. W tekście autor Wang Chong opisuje łyżkę jako zjawisko, które osobiście zaobserwował. Chociaż fragment nie wspomina wyraźnie o magnetyzmie, według Chen-Cheng Yih, „urządzenie opisane przez Wang Chonga było powszechnie uważane za najwcześniejszą formę kompasu magnetycznego”.
Pierwszy wyraźny opis deklinacji magnetycznej pojawia się w Kuan Shih Ti Li Chih Meng („Instruktor geomantyczny pana Kuana”), datowany na 880 r. Inny tekst, Chiu Thien Hsuan Nu Chhing Nang Hai Chio Ching („Podręcznik kąta morza w niebieskiej torbie” ") z mniej więcej tego samego okresu, zawiera również domyślny opis deklinacji magnetycznej. Argumentowano, że ta znajomość deklinacji wymaga użycia kompasu.
Odniesienie do namagnesowanej igły jako „ tajemniczej igły ” pojawia się w latach 923–926 w tekście Chung Hua Ku Chin Chu napisanym przez Ma Kao. Ten sam fragment przypisuje się również pisarzowi Tshui Pao z IV wieku naszej ery, chociaż postuluje się, że poprzedni tekst jest bardziej autentyczny. Kształt igły jest porównywany do kształtu kijanki i może wskazywać na przejście między „lodestone łyżkami” a „żelaznymi igłami”.
Najwcześniejsza wzmianka o konkretnym urządzeniu do namierzania kierunku magnetycznego do nawigacji lądowej znajduje się w księdze dynastii Song datowanej na lata 1040–44. Istnieje opis żelaznej „ryby skierowanej na południe” unoszącej się w misce z wodą, ustawiającej się w kierunku południowym. Urządzenie polecane jako środek orientacyjny "w mroku nocy". Wujing Zongyao (武經總要, „Zbiór najważniejszych technik wojskowych”) stwierdza: „Kiedy żołnierze napotkali ponurą pogodę lub ciemne noce, a kierunków przestrzeni nie można było rozróżnić… używali [mechanicznego ] powóz skierowany na południe lub ryba skierowana na południe. ”Osiągnięto to poprzez ogrzewanie metalu (zwłaszcza stali), znanego dziś jako termoremanencja , i byłoby w stanie wytworzyć słaby stan namagnesowania. Podczas gdy Chińczycy osiągnęli remanencję magnetyczną i indukcja do tego czasu, zarówno w Europie, jak i Azji, zjawisko to przypisywano siłom nadprzyrodzonym i okultyzmowi, aż do około 1600 roku, kiedy William Gilbert opublikował swoje De Magnete .
Pierwsza niezaprzeczalna wzmianka o namagnesowanej igle w chińskiej literaturze pojawia się w 1088 roku. The Dream Pool Essays , napisane przez naukowca z czasów dynastii Song , Shen Kuo , zawierało szczegółowy opis tego, jak geomanci namagnesowali igłę , pocierając jej czubek magnetytem i zawieszając magnes igła z pojedynczym włóknem jedwabiu z odrobiną wosku przymocowanym do środka igły. Shen Kuo zwrócił uwagę, że igła przygotowana w ten sposób czasami wskazywała południe, czasami północ.
Najwcześniejsze wyraźne odnotowane użycie kompasu magnetycznego do nawigacji morskiej znajduje się w książce Zhu Yu Pingchow Table Talks (萍洲可談; Pingzhou Ketan) i pochodzi z lat 1111-1117: Piloci statku są zaznajomieni z konfiguracją wybrzeży ; w nocy kierują się gwiazdami, aw ciągu dnia słońcem. Przy ciemnej pogodzie patrzą na igłę skierowaną na południe .

Schemat kompasu marynarza z dynastii Ming

Tak więc użycie kompasu magnetycznego przez wojsko do nawigacji lądowej miało miejsce jakiś czas przed 1044 rokiem, ale niepodważalne dowody na użycie kompasu jako morskiego urządzenia nawigacyjnego pojawiły się dopiero w 1117 roku.

Typowy chiński kompas nawigacyjny miał postać igły magnetycznej unoszącej się w misce z wodą. Według Needhama Chińczycy z dynastii Song i kontynuacji dynastii Yuan używali suchego kompasu, chociaż ten typ nigdy nie był tak szeroko stosowany w Chinach jak mokry kompas. Dowody na to można znaleźć w Shilin Guang Ji („Przewodnik po lesie spraw”), opublikowanym w 1325 r. Przez Chen Yuanjing, chociaż jego kompilacja miała miejsce między 1100 a 1250 r. Suchy kompas w Chinach był suchym kompasem wiszącym, drewniana rama wykonana w kształcie żółwia zawieszona do góry nogami na desce, z lodem zapieczętowanym woskiem, a po obróceniu igła na ogonie zawsze wskazywałaby północny kierunek kardynalny. Chociaż europejska karta kompasu w ramce pudełkowej i suchej igle obrotowej została przyjęta w Chinach po jej użyciu Japońscy piraci w XVI wieku (którzy z kolei dowiedzieli się o tym od Europejczyków), chiński projekt wiszącego suchego kompasu przetrwał w użyciu aż do XVIII wieku. Jednak według Kreutza istnieje tylko jedna chińska wzmianka o igle zamontowanej na sucho (wbudowanej w obrotowego drewnianego żółwia), datowana na okres między 1150 a 1250 r. pływająca igła w misce do XVI wieku.

Pierwsze odnotowane użycie 48-pozycyjnego kompasu marynarza w nawigacji morskiej zostało odnotowane w The Customs of Cambodia przez dyplomatę z dynastii Yuan, Zhou Daguana . Szczegółowo opisał swoją podróż z Wenzhou do Angkor Thom w 1296 roku; kiedy jego statek wypłynął z Wenzhou, marynarz obrał kierunek igły w pozycji „ding Wei”, co odpowiada 22,5 stopnia SW. Po przybyciu do Barii marynarz wziął „igłę Kun Shen”, czyli 52,5 stopnia SW. Mapa nawigacyjna Zheng He , znana również jako „ Mapa Mao Kun”. ”, zawiera dużą ilość szczegółowych „zapisów igieł” z wypraw Zheng He .

Średniowieczna Europa

Rysunek kompasu w kopii Epistola de magnete Piotra Peregrinusa z połowy XIV wieku .

Alexander Neckam opisał użycie kompasu magnetycznego dla regionu kanału La Manche w tekstach De utensilibus i De naturis rerum , napisanych w latach 1187-1202, po powrocie z Francji do Anglii i przed wstąpieniem do opactwa augustianów w Cirencester. W swoim wydaniu De naturis rerum Neckama z 1863 r. Thomas Wright podaje tłumaczenie fragmentu, w którym Neckam wspomina o marynarzach kierowanych igłą kompasu:

Co więcej, żeglarze, gdy żeglują po morzu, gdy jest pochmurno, czy nie mogą już korzystać ze światła słonecznego, lub gdy świat jest pogrążony w ciemności cieni nocy i nie wiedzą, co gdy kierunek kompasu wskazuje kurs ich statku, dotykają magnesu igłą, która (igła) jest kręcona po okręgu, aż kiedy jej ruch ustanie, jej czubek zwróci się dokładnie na północ.

W 1269 roku Petrus Peregrinus z Maricourt opisał pływający kompas do celów astronomicznych, a także suchy kompas do żeglugi morskiej w swoim dobrze znanym Epistola de magnete .

Na Morzu Śródziemnym wprowadzenie kompasu, początkowo znanego tylko jako namagnesowana wskazówka unosząca się w misce z wodą, szło w parze z ulepszeniami metod liczenia martwego i rozwojem map Portolan , co doprowadziło do większej nawigacji w miesiącach zimowych w drugiej połowie XIII wieku. Podczas gdy praktyka od czasów starożytnych polegała na ograniczaniu podróży morskich między październikiem a kwietniem, po części z powodu braku niezawodnego czystego nieba podczas śródziemnomorskiej zimy, przedłużenie sezonu żeglarskiego spowodowało stopniowy, ale stały wzrost ruchu statków; około 1290 roku sezon żeglarski mógł rozpocząć się pod koniec stycznia lub lutego, a zakończyć w grudniu. Dodatkowe kilka miesięcy miało duże znaczenie gospodarcze. Włączyło się np weneckie mają odbywać dwa razy w roku podróże w obie strony do Lewantu zamiast jednego.

W tym samym czasie wzrósł również ruch między Morzem Śródziemnym a północną Europą, a pierwsze dowody na bezpośrednie rejsy handlowe z Morza Śródziemnego do kanału La Manche pojawiły się w ostatnich dziesięcioleciach XIII wieku, a jednym z czynników może być to, że kompas przemierzał Zatoki Biskajskiej bezpieczniej i łatwiej. Jednak krytycy tacy jak Kreutz sugerowali, że dopiero później, w 1410 roku, ktokolwiek naprawdę zaczął sterować za pomocą kompasu.

świat muzułmański

Al-Ashrafa przedstawiający kompas i Qibla. Z MS Cairo TR 105, skopiowane w Jemenie, 1293.

Najwcześniejsza wzmianka o kompasie w świecie muzułmańskim pojawia się w perskiej księdze baśni z 1232 roku, Jawami ul-Hikayat , gdzie kompas służy do nawigacji podczas podróży po Morzu Czerwonym lub Zatoce Perskiej . Ten kształt ryby pochodził z typowego wczesnego chińskiego projektu. Opisany żelazny liść w kształcie ryby wskazuje, że ten wczesny chiński projekt rozprzestrzenił się poza Chiny. Najwcześniejsza arabska wzmianka o kompasie w postaci igły magnetycznej w misce z wodą pochodzi z pracy Baylaka al-Qibjāqī, napisanej w 1282 roku w Kairze. Al-Qibjāqī opisał kompas z igłą i miską używany do nawigacji podczas podróży, którą odbył z Syrii do Aleksandrii w 1242 r. Ponieważ autor opisuje, że był świadkiem użycia kompasu podczas podróży statkiem jakieś czterdzieści lat wcześniej, niektórzy uczeni są skłonni poprzedzać jego pierwsze pojawienie się w odpowiednio świat arabski . Al-Qibjāqī donosi również, że marynarze na Oceanie Indyjskim zamiast igieł używali żelaznych ryb.

Pod koniec XIII wieku jemeński sułtan i astronom al-Malik al-Ashraf opisali użycie kompasu jako „ wskaźnika Qibla ”, aby znaleźć kierunek do Mekki . W traktacie o astrolabiach i zegarach słonecznych al-Ashraf zawiera kilka akapitów na temat budowy misy kompasu (ṭāsa). Następnie używa kompasu do określenia punktu północnego, południka (khaṭṭ niṣf al-nahār) i Qibla. Jest to pierwsza wzmianka o kompasie w średniowiecznym islamskim tekście naukowym i jego najwcześniejsze znane użycie jako wskaźnika Qibla, chociaż al-Ashraf nie twierdził, że jako pierwszy użył go w tym celu.

W 1300 roku arabski traktat napisany przez egipskiego astronoma i muezzina Ibn Simʿūna opisuje suchy kompas używany do określania qibla. Jednak podobnie jak kompas Peregrinusa, kompas Ibn Simʿūna nie zawierał karty kompasu. W XIV wieku syryjski astronom i chronometrażysta Ibn al-Shatir (1304–1375) wynalazł urządzenie do pomiaru czasu zawierające zarówno uniwersalny zegar słoneczny , jak i kompas magnetyczny. Wymyślił go w celu odnalezienia czasu modlitwy . żeglarze arabscy w tym czasie wprowadził również 32-punktową różę kompasu . W 1399 roku Egipcjanin donosi o dwóch różnych rodzajach kompasu magnetycznego. Jednym z instrumentów jest „ryba” zrobiona z drewna wierzbowego lub dyniowego, w którą wkłada się magnetyczną igłę i uszczelnia ją smołą lub woskiem, aby zapobiec przedostawaniu się wody. Drugim instrumentem jest suchy kompas.

Róża kompasowa żeglarza nawigacyjnego , 1607

W XV wieku opis podany przez Ibn Majida podczas ustawiania kompasu z gwiazdą polarną wskazuje, że był on świadomy deklinacji magnetycznej . Wyraźną wartość deklinacji podaje ʿIzz al-Dīn al-Wafāʾī (fl. 1450 w Kairze).

Przednowoczesne źródła arabskie odnoszą się do kompasu, używając terminu ṭāsa (dosł. „Miska”) na określenie pływającego kompasu lub ālat al-qiblah („instrument qibla”) na określenie urządzenia używanego do orientacji w kierunku Mekki.

Friedrich Hirth zasugerował, że kupcy arabscy i perscy, którzy dowiedzieli się o polaryzacji igły magnetycznej od Chińczyków, zastosowali kompas do nawigacji przed Chińczykami. Jednak Needham opisał tę teorię jako „błędną” i „wywodzi się z błędnego tłumaczenia” terminu chia-ling znalezionego w książce Zhu Yu Pingchow Table Talks .

Indie

Rozwój kompasu magnetycznego jest wysoce niepewny. Kompas jest wspomniany w tamilskich książkach żeglarskich z IV wieku naszej ery; ponadto jego wczesna nazwa macchayantra (maszyna do ryb) sugeruje chińskie pochodzenie. W swojej indyjskiej formie mokry kompas często składał się z magnesu w kształcie ryby, unoszącego się w misce wypełnionej olejem.

Średniowieczna Afryka

Istnieją dowody na to, że dystrybucja kompasu z Chin prawdopodobnie dotarła również do wschodniej Afryki w drodze handlu przez koniec Jedwabnego Szlaku, który kończył się we wschodnioafrykańskim centrum handlu w Somalii i królestwach miast-państw Suahili . Istnieją dowody na to, że suahili kupcy morscy i żeglarze nabyli w pewnym momencie kompas i używali go do nawigacji.

Suchy kompas

Wczesny nowoczesny suchy kompas zawieszony na gimbalu (1570)

Kompas suchego żeglarza składa się z trzech elementów: swobodnie obracającej się igły na szpilce zamkniętej w pudełeczku ze szklaną pokrywą i róży wiatrów, przy czym „ róża wiatrów lub karta kompasu jest przymocowana do namagnesowanej igły w taki sposób, że kiedy umieszczona na sworzniu w pudełku przymocowanym w jednej linii ze stępką statku, karta obracała się, gdy statek zmieniał kierunek, wskazując zawsze, na jakim kursie statek się znajduje”. Później kompasy były często mocowane do kardanowego , aby zmniejszyć uziemienie igły lub karty, gdy są używane na kołyszącym się i toczącym się pokładzie statku.

Podczas gdy obracanie igieł w szklanych pudełkach zostało już opisane przez francuskiego uczonego Petera Peregrinusa w 1269 r. I egipskiego uczonego Ibn Simʿūna w 1300 r., Tradycyjnie Flavio Gioja (fl. 1302), włoski pilot z Amalfi , został uznany za udoskonalanie kompas marynarski, zawieszając jego igłę na karcie kompasu, nadając kompasowi znajomy wygląd. Taki kompas z igłą przymocowaną do obracającej się karty jest również opisany w komentarzu do Boskiej komedii Dantego z 1380 r., podczas gdy wcześniejsze źródło wspomina o przenośnym kompasie w pudełku (1318 r.), co potwierdza pogląd, że suchy kompas był już wówczas znany w Europie.

Kompas łożyskowy

Kompas nośny (XVIII wiek)

Kompas namiarowy to kompas magnetyczny zamontowany w taki sposób, że umożliwia namierzanie przedmiotów poprzez wyrównanie ich z linią kursową kompasu namiarowego. Kompas geodezyjny to wyspecjalizowany kompas stworzony do dokładnego pomiaru kierunku punktów orientacyjnych i pomiaru kątów poziomych, aby pomóc w tworzeniu map . Były one już w powszechnym użyciu na początku XVIII wieku i zostały opisane w 1728 Cyclopaedia . Kompas łożyskowy był stopniowo zmniejszany pod względem rozmiaru i wagi, aby zwiększyć mobilność, w wyniku czego powstał model, który można nosić i obsługiwać jedną ręką. W 1885 roku udzielono patentu na kompas ręczny wyposażony w pryzmat i soczewkę, które umożliwiały użytkownikowi dokładne określenie kierunku punktów orientacyjnych, tworząc w ten sposób kompas pryzmatyczny . Inną metodą celowania było użycie lustra odblaskowego. Po raz pierwszy opatentowany w 1902 roku kompas Bézard składał się z kompasu polowego z zamontowanym nad nim lustrem. Takie ustawienie umożliwiło użytkownikowi wyrównanie kompasu z obiektywem, jednocześnie oglądając jego namiar w lustrze.

W 1928 roku Gunnar Tillander, bezrobotny szwedzki wytwórca przyrządów i zapalony uczestnik biegów na orientację , wynalazł nowy sposób trzymania kompasu. Niezadowolony z istniejących kompasów polowych, które wymagały oddzielnego kątomierza do wyznaczania namiarów z mapy, Tillander zdecydował się połączyć oba instrumenty w jeden. Łączył kompas z kątomierzem wbudowanym w podstawę. Jego projekt obejmował metalową kapsułę kompasu zawierającą igłę magnetyczną ze znakami orientacyjnymi zamontowaną na przezroczystej płytce podstawy kątomierza z linią kursową (później zwaną wskaźnikiem kierunku podróży ). Obracając kapsułkę w celu wyrównania igły ze znakami orientacyjnymi, namiar kursu można było odczytać na linii kursowej. Co więcej, wyrównując podstawę z kursem narysowanym na mapie – pomijając igłę – kompas mógł również pełnić funkcję kątomierza. Tillander przekazał swój projekt innym biegaczom na orientację, Björnowi , Alvinowi i Alvarowi Kjellströmowi, którzy sprzedawali podstawowe kompasy, a czterech mężczyzn zmodyfikowało projekt Tillandera. W grudniu 1932 roku wraz z Tillanderem i trzema braćmi Kjellström powstała firma Silva, która rozpoczęła produkcję i sprzedaż kompasu do biegów na orientację Silva dla szwedzkich biegaczy na orientację, osób przebywających na świeżym powietrzu i oficerów armii.

Płynny kompas

Kompas wypełniony płynem na powierzchni na łodzi

Kompas płynny to konstrukcja, w której namagnesowana igła lub karta jest tłumiona płynem w celu ochrony przed nadmiernym kołysaniem lub chybotaniem, poprawiając czytelność przy jednoczesnym zmniejszeniu zużycia. Podstawowy model roboczy kompasu płynnego został przedstawiony przez Sir Edmonda Halleya na spotkaniu Towarzystwa Królewskiego w 1690 r. Ponieważ jednak wczesne kompasy płynne były dość nieporęczne, ciężkie i podatne na uszkodzenia, ich główną zaletą było to, że znajdowały się na pokładzie statku. Zabezpieczony w pojemniku i zwykle montowany na przegubie Cardana , płyn znajdujący się wewnątrz obudowy kompasu skutecznie tłumił wstrząsy i wibracje, eliminując jednocześnie nadmierne kołysanie i uziemianie karty spowodowane przechylaniem i kołysaniem statku. Pierwszy płynny kompas marynarski, który uważano za praktyczny w ograniczonym użyciu, został opatentowany przez Anglika Francisa Crowa w 1813 r. Kompasy morskie z tłumieniem cieczy dla statków i małych łodzi były czasami używane przez Royal Navy od lat 30. XIX wieku do 1860, ale standardowy kompas Admiralicji pozostał typu suchego. W ostatnim roku amerykański fizyk i wynalazca Edward Samuel Ritchie opatentował znacznie ulepszony płynny kompas morski, który został przyjęty w zmienionej formie do ogólnego użytku przez Marynarkę Wojenną Stanów Zjednoczonych , a później zakupiony również przez Królewską Marynarkę Wojenną.

Pomimo tych postępów, płynny kompas został wprowadzony do Royal Navy dopiero w 1908 roku. Wczesna wersja opracowana przez RN Captain Creek okazała się działać pod ciężkim ostrzałem i na morzu, ale uznano, że brakuje jej precyzji nawigacyjnej w porównaniu z projektem Lorda Kelvina. Jednak wraz ze stale rosnącymi rozmiarami statków i dział, zalety płynnego kompasu nad kompasem Kelvina stały się nieuchronnie oczywiste dla Admiralicji, a po powszechnym przyjęciu przez inne marynarki wojenne, płynny kompas został ogólnie przyjęty przez Royal Navy.

Typowy kompas magnetyczny montowany w samolocie

Płynne kompasy zostały następnie przystosowane do samolotów. W 1909 roku kapitan FO Creagh-Osborne, superintendent ds. kompasów w Admiralicji, przedstawił swój Creagh-Osborne , który wykorzystywał mieszaninę alkoholu i wody destylowanej do zwilżenia karty kompasu. Po sukcesie tego wynalazku kpt. Creagh-Osborne dostosował swój projekt do znacznie mniejszego modelu kieszonkowego do indywidualnego użytku przez oficerów artylerii lub piechoty, uzyskując patent w 1915 roku.

W grudniu 1931 roku nowo założona szwedzka firma Silva Company wprowadziła swoją pierwszą płytkę podstawową lub kompas łożyskowy, w którym zastosowano wypełnioną płynem kapsułkę do tłumienia wahań namagnesowanej igły. Zwilżona cieczą Silva potrzebowała tylko czterech sekund, aby igła się uspokoiła, w porównaniu do trzydziestu sekund w przypadku oryginalnej wersji.

W 1933 roku Tuomas Vohlonen , geodeta z zawodu, złożył wniosek o patent na unikalną metodę napełniania i uszczelniania lekkiej celuloidowej obudowy lub kapsuły kompasu destylatem ropy naftowej w celu zwilżenia igły i ochrony jej przed wstrząsami i zużyciem spowodowanym nadmiernym ruchem. Wprowadzony w 1936 roku w modelu montowanym na nadgarstek jako Suunto Oy Model M-311 , nowy projekt kapsuły doprowadził bezpośrednio do dzisiejszych lekkich, wypełnionych cieczą kompasów polowych.

Kompas żyroskopowy

Pierwszy żyroskop do użytku naukowego został wykonany przez francuskiego fizyka Léona Foucaulta (1819–1868) w 1852 r., Który również nazwał to urządzenie podczas badań w tej samej linii, która doprowadziła go do użycia wahadła o tej samej nazwie, za co otrzymał Medal Copleya przez Towarzystwo Królewskie. Żyrokompas został opatentowany w 1885 roku przez Marinusa Gerardusa van den Bosa w Holandii po tym, jak ciągłe wirowanie stało się możliwe dzięki małym silnikom elektrycznym, które z kolei były technologicznym wynikiem odkrycia indukcji magnetycznej. Jednak dopiero w 1906 roku niemiecki wynalazca Hermann Anschütz-Kaempfe (1872–1931) był w stanie zbudować pierwszy praktyczny żyrokompas. Miał dwie główne zalety w porównaniu z kompasami magnetycznymi: wskazywał prawdziwą północ i był odporny na materiały ferromagnetyczne, takie jak stalowe kadłuby statków. Dzięki temu był szeroko stosowany w okrętach wojennych I wojny światowej i nowoczesnych samolotach.

Zastosowania inne niż nawigacyjne

Astronomia

Trzy kompasy przeznaczone do wyznaczania południka zostały opisane przez Petera Peregrinusa w 1269 roku (nawiązując do eksperymentów przeprowadzonych przed 1248 rokiem). kompas do określenia południka (khaṭṭ niṣf al-nahār) i Qibla . W 1300 roku traktat napisany przez egipskiego astronoma i muezzina Ibn Simʿūna opisuje suchy kompas do użytku jako „wskaźnik Qibla”, aby znaleźć kierunek Mekka . Jednak kompas Ibn Simʿūna nie zawierał karty kompasu ani znajomego szklanego pudełka. W XIV wieku syryjski astronom i chronometrażysta Ibn al-Shatir (1304–1375) wynalazł urządzenie do pomiaru czasu zawierające zarówno uniwersalny zegar słoneczny , jak i kompas magnetyczny. Wymyślił to, aby znaleźć czasy salat .

Orientacja budynku

Dowody na orientację budynków za pomocą kompasu magnetycznego można znaleźć w XII-wiecznej Danii : jedna czwarta z jej 570 kościołów romańskich jest obrócona o 5–15 stopni zgodnie z ruchem wskazówek zegara od rzeczywistego wschodu na zachód, co odpowiada dominującej deklinacji magnetycznej z czasów ich budowy. Większość z tych kościołów została zbudowana w XII wieku, co wskazuje na dość powszechne użycie kompasów magnetycznych w ówczesnej Europie .

Górnictwo

Wykorzystanie kompasu jako namierzacza kierunku pod ziemią zostało zapoczątkowane w toskańskim mieście górniczym Massa , gdzie pływające igły magnetyczne były wykorzystywane do drążenia tuneli i określania roszczeń różnych firm górniczych już w XIII wieku. W drugiej połowie XV wieku kompas stał się standardowym wyposażeniem tyrolskich górników. Wkrótce potem niemiecki górnik Rülein von Calw (1463–1525) opublikował pierwszy szczegółowy traktat dotyczący podziemnego wykorzystania kompasów .

Kompas słoneczny

Kompas słoneczny wykorzystuje pozycję Słońca na niebie do określenia kierunków punktów kardynalnych, uwzględniając lokalną szerokość i długość geograficzną, porę dnia, równanie czasu i tak dalej. Na dość dużych szerokościach geograficznych zegarek z wyświetlaczem analogowym może być używany jako bardzo przybliżony kompas słoneczny. Prosty zegar słoneczny może służyć jako znacznie lepszy. Automatyczny kompas słoneczny opracowany przez podpułkownika Jamesa Allasona , oficera kawalerii zmechanizowanej, został przyjęty przez armię brytyjską w Indiach w 1938 roku do użytku w czołgach i innych pojazdach opancerzonych, w których pole magnetyczne podlegało zniekształceniom, wpływając na standardowe wydanie kompas pryzmatyczny. Pochmurne niebo uniemożliwiło jego użycie w europejskich teatrach. Kopia instrukcji jest zachowana w Imperial War Museum w Londynie.

Notatki

Admiralicja, Wielka Brytania (1915) Podręcznik nawigacji Admiralicji, 1914 , rozdział XXV: „Kompas magnetyczny (ciąg dalszy): analiza i korekta odchylenia”, Londyn: HMSO, 525 s.
Aczel, Amir D. (2001) The Riddle of the Compass: The Invention that Changed the World , wydanie 1, Nowy Jork: Harcourt, ISBN 0-15-600753-3
Carlson, John B. (1975). „Multidyscyplinarna analiza artefaktu hematytu Olmeków z San Lorenzo, Veracruz, Meksyk”. nauka . 189 (4205): 753–760. Bibcode : 1975Sci...189..753C . doi : 10.1126/science.189.4205.753 . PMID 17777565 . S2CID 33186517 .
Gies, Frances i Gies, Joseph (1994) Cathedral, Forge i Waterwheel: Technology and Invention in the Middle Age , Nowy Jork: HarperCollins, ISBN 0-06-016590-1
Gubbins, David, Encyklopedia geomagnetyzmu i paleomagnetyzmu , Springer Press (2007), ISBN 1-4020-3992-1 , ISBN 978-1-4020-3992-8
Gurney, Alan (2004) Compass: A Story of Exploration and Innovation , Londyn: Norton, ISBN 0-393-32713-2
Johnson, G. Mark, The Ultimate Desert Handbook , wyd. 1, Camden, Maine: McGraw-Hill (2003), ISBN 0-07-139303-X
Król, David A. (1983). „Astronomia mameluków”. Izyda . 74 (4): 531–555. doi : 10.1086/353360 . S2CID 144315162 .
Kreutz, Barbara M. (1973) „Śródziemnomorski wkład w kompas średniowiecznego marynarza”, Technologia i kultura , 14 (3: lipiec), s. 367-383 JSTOR 3102323
Lane, Frederic C. (1963) „Ekonomiczne znaczenie wynalezienia kompasu”, The American Historical Review , 68 (3: kwiecień), s. 605-617 JSTOR 1847032
Li Shu-hua (1954) „Origine de la Boussole 11. Aimant et Boussole”, Isis , 45 (2: lipiec), s. 175–196
Ludwig, Karl-Heinz i Schmidtchen, Volker (1997) Metalle und Macht: 1000 bis 1600 , Propyläen Technikgeschichte, Berlin: Propyläen Verlag, ISBN 3-549-05633-8
Ma, Huan (1997) Ying-Yai sheng-lan [Ogólne badanie brzegów oceanu (1433)], Feng, Ch'eng-chün (red.) and Mills, JVG (tłum.), Bangkok: White Lotus Press , ISBN 974-8496-78-3
Needham, Joseph (1986) Nauka i cywilizacja w Chinach , tom. 4: „Fizyka i technologia fizyczna”, cz. 1: „Fizyka”, Taipei: Caves Books, pierwotnie wyd. przez Cambridge University Press (1962), ISBN 0-521-05802-3
Needham, Joseph and Ronan, Colin A. (1986) Krótszy Nauka i cywilizacja w Chinach: skrót oryginalnego tekstu Josepha Needhama , tom. 3, Rozdział 1: „Magnetyzm i elektryczność”, Cambridge University Press, ISBN 0-521-25272-5
Seidman, David i Cleveland, Paul, The Essential Wilderness Navigator , Ragged Mountain Press (2001), ISBN 0-07-136110-3
Taylor, EGR (1951). „Igła skierowana na południe”. Imago Mundi . 8 : 1–7. doi : 10.1080/03085695108591973 .
Williams, JED (1992) Od żagli do satelitów: pochodzenie i rozwój nauki o nawigacji , Oxford University Press, ISBN 0-19-856387-6
Wright, Monte Duane (1972) Najbardziej prawdopodobne stanowisko: historia nawigacji lotniczej do 1941 r . , The University Press of Kansas, LCCN 72-79318
Zhou, Daguan (2007) Zwyczaje Kambodży , przetłumaczone na język angielski z wersji francuskiej przez Paula Pelliota z chińskiego oryginału Zhou autorstwa J. Gilmana d'Arcy Paul, Phnom Penh: Indochina Books, prev publ. przez Bangkok: Siam Society (1993), ISBN 974-8298-25-6