دانلود تحقیق قطب نما

طرز کار قطب نما عقربه قطب نما هنگام باز نمودن درب آن ، آزاد شده و حول محور خود می‌چرخد و سپس به علت نیروی مغناطیسی کره زمین همیشه در یک جهت معین که همان قطب شمال مغناطیسی است می‌استد و آن را به ما نشان می‌دهد.

عقربه مذکور هیچگاه اشتباه نمی‌کند، مگر آنکه در نزدیکی اشیای آهنی یا فولادی و یا کابلی قرار گرفته باشد.

بنابراین ، هنگام استفاده از قطب نما بایستی مطمئن شویم که از اشیای انحراف دهنده آن ، بطور کلی دور است.

کاربردهای قطب نما به کمک قطب نما می‌توانیم گرای مغناطیسی کلیه امتدادهای مورد نظر را اندازه گرفته و با در دست داشتن گرای مغناطیسی یک امتداد ، جهت یابی بکنیم.

در کشتیها و هواپیماها برای جهت یابی از آن استفاده می‌شود.

در صنایع نظامی کاربرد وسیعی دارد از جمله دیده‌بانها در مناطق عملیاتی به کمک آن جهت یابی می‌کنند.

در صنایع مخابرات ، کارهای پژوهشی و ساختمان قبله نماها بکار برده می‌شود.

قطب نمای پیشرفته قطب نماهای پیشرفته که بیشتر در صنایع مخابرات و امور نظامی بکار برده می‌شوند، مجهز به سلولهای شب نما می‌باشند که حتی در تاریکی شب عمل جهت نمایی را صورت دهند.

این نوع قطب نماها در دوربینهای دو چشمی نظامی ، تانکها ، نفربرها و حتی در ساختمان برخی خودروهای پیشرفته نیز بکار می‌رود.

از قطب نماهای پیشرفته در اندازه گیری طول جغرافیایی و عرض جغرافیایی محل نیز استفاده می‌کنند که در نقشه خوانی ، پیاده سازی عملیات نظامی ، دیده بانی در مناطق جنگی و ...

نقش تعیین کننده دارند.

مباحث مرتبط با عنوان آهنربا تعیین قطبهای آهنربا طول و عرض جغرافیایی قبله نما مغناطیس میدان مغناطیسی زمین قطب نما در مورد اختراع قطب‌نما روایت‌های زیادی وجود دارد.

تنی چند از دانشمندان آن را به چینی‌ها و یا حتی ایتالیایی‌ها نسبت می‌دهند.

اما بیشتر دانشمندان همداستانند که قطب‌نما به وسیله ایرانیان ساخته شده است.

قطب‌نمای ایرانی برخلاف قطب‌نمای چینی که 24 جهت داشت، دارای 32 جهت بوده‌است.

عدد 32 علاوه بر نشان‌دادن دقت بیشتر قطب‌نمای ایرانی، نمایانگر آشنایی ایرانیان با اعداد در مبنای 2 و دانش ریاضی پیشرفته آنان است،‌که خود بحث جداگانه و بسیار مفصلی را می‌طلبد.

در افسانه‌های کهن ایرانی آمده است که اسفندیار رویین به هنگام حرکت برای نبرد با اژدها از پیکانی آهنین سود می‌جسته، که همواره جهت ثابتی را به او نشان میداده است.

در دوران نخستین اسلامی، قبله‌نما توسط ایرانیان به قطب‌نما افزوده شد تا همواره و در هر وضعیتی بتوان جهت درست قبله را پیدا نمود.

ایرانیان از این اختراع استفاده کامل نموده و آن را به دیگر مسلمانان شناساندند.

نام‌های فارسی اجزای قطب‌نما در زبان عربی شاهد تاریخی مسلمی است که کاربرد قطب‌نما از طریق ایرانیان به دست دیگر ملت‌های مسلمان رسیده است.

[ویرایش] ژرفایاب برای تعیین ژرفنای آب در دریا، به ویژه مناطق ساحلی دریای پارس و دریای مکران، ایرانیان ابزاری اختراع نموده و به کار می‌بردند که شباهت زیادی به شاقول بنایی داشته است.

هرچند که اختراع این سوند باستانی به سندباد ناخدای پرآوازه ایرانی نسبت داده شده است، اما اکتشافات اخیر کشتی‌های غرق شده ایرانی در دریای اژه، که در یورش به یونان شرکت داشته‌اند، نشان می‌دهد که از دوران هخامنشیان، ایرانیان این ابزار را شناخته و به کار می‌بردند.

[ویرایش] مسافت یاب و واحد سنجش دریایی گره دریانوردان ایرانی، از زمان‌های باستان، ابزارهایی برای پیمودن مسافت‌های دریایی به کار می‌برده‌اند.

یکی از این ابزارها ریسمانی بوده که دارای گره هایی در طول خود بوده و به تدریج باز می‌شده، که پس از رسیدن به انتها، آن را می‌پیچیدند و دوباره استفاده می‌کرده‌اند.

[ویرایش] رهنامه‌ها راه‌نامه‌ها، نقشه‌ها و نوشته‌هایی بودند که در آنها کلیه اطلاعات مربوط به دریانوردی ثبت و مستند شده بود.

ایرانیان از روزگار باستان، مبتکر و صاحب رهنامه‌هایی بوده‌اند و به کمک آنها دریانوردی و دریاپویی می‌کرده‌اند.

رهنامه‌های ایرانیان، اطلاعات و آگاهی‌هایی در مورد بنادر و جزایر، گاه‌شناسی و جهت یابی، جریان‌های دریایی، جریان‌های هوایی، ابزارهای دریانوردی و ...

را در بر داشته‌اند.

پس از اسلام، بسیاری از رهنامه‌های دوران ساسانی به عربی ترجمه شد و دریانوردان دوران اسلامی، بهره فراوانی از آنان برگرفتند.

خواص مغناطیسی زمین اگر آهنربایی را از نقطه‌ای آویزان کنیم، آهنربا چرخیده و در راستای شمال و جنوب جغرافیایی قرار می‌گیرند.

قطبی از آهنربا را که در راستای شمال جغرافیایی قرار دارد، قطب N و دیگری را قطب S می‌نامند.

دلیل رفتار این گونه آهنربا وجود میدان مغنا طیسی در زمین می‌باشد.

خواص مغناطیسی زمین دید کلی اگر آهنربایی را از نقطه‌ای آویزان کنیم، آهنربا چرخیده و در راستای شمال و جنوب جغرافیایی قرار می‌گیرند.

تاریخچه ویلیام گیلبرت (willam gilbert) یکی از فیزیکدانان پیشگامی بود که اولین بار به وجود میدان مغناطیسی زمین پی برد.

وی نشان داد که اگر یک میله آهنی را در راستای شمال و جنوب قرار داده و بر روی آن بکوبیم میله ، آهنربا خواهد شد.

او همچنین برای اثبات وجود میدان مغناطیسی زمین یک آهنربا را درون کره‌ای قرار داد و نام ان را Terrlla نامید که در زبان لاتینی به معنای زمین کوچک بود.

گیلبرت یک قطب نما را بر روی آن حرکت داد و مشاهده نمود که وقتی قطب نما در راستای سطح Terrlla قرار می‌گیرد، جهت عقربه مغناطیسی آن همواره ثابت می‌ماند، که نشانگر قرار گرفتن عقربه تحت تاثیر میدان مغناطیسی آهنربای درون کره است.

قطب‌های میدان مغناطیسی زمین * در واقع کره زمین مانند یک آهنربای قوی عمل می‌کند که قطب N آن در جنوب جغرافیایی قرار دارد (که می‌تواند قطب S آهنربا‌ها را به سمت خود منحرف کند) و قطب S آن در شمال جغرافیایی قرار دارد (که قطب N آهنربا را به سمت خود منحرف می‌سازد).

* همه خطوط میدان مغناطیسی در نیمکره شمالی در نقطه‌ای که به آن قطب جنوب مغناطیسی زمین گفته می‌شود، به هم می‌رسند.

این خطوط در نیمکره جنوبی در نقطه‌ای که به قطب شمال مغناطیسی زمین معروف است، به هم می‌رسند.

* از آنجا که محور مغناطیسی زمین (خطی که از دو قطب مغناطیسی زمین می‌گذرد) کاملا بر محور دوران زمین (خطی که از قطب شمال و جنوب جغرافیایی زمین می‌گذرد) منطبق نیست، بنابراین یک عقربه مغناطیسی که در جهت مماس بر محور مغناطیسی زمین قرار می‌گیرد، نمی‌تواند جهت شمال و جنوب جغرافیایی زمین را دقیقا تعیین نماید.

مولفه‌های مشخص کننده میدان مغناطیسی زمین * میل مغناطیسی: از آنجا که خطوط میدان مغناطیسی زمین بر سطح آن منطبق نیستند، بین شدت میدان مغناطیسی زمین و سطح افق همواره زاویه‌ای وجود دارد، که به آن زاویه میل مغناطیسی می‌گویند.

* زاویه انحراف مغناطیسی: صفحاتی که بر روی آن عقربه مغناطیسی قرار دارد، صفحه نصف النهار مغناطیسی و به زاویه بین آن و صفحه نصف النهار جغرافیایی ، زاویه انحراف مغناطیسی می‌گویند، که مقدار آن در هر منطقه متفاوت خواهد بود.

چون دریانوردان و خلبانان در مسیریابی به نصف النهار جغرافیایی احتیاج دارند، لذا دانستن مقدار زاویه انحراف مغناطیسی برای آنان بسیار مهم است.

* مولفه افقی میدان مغنا طیسی: اگر میدان مغناطیسی زمین به دو مولفه عمود بر هم تجزیه کنیم، مولفه افقی میدان مغناطیس زمین حاصل می‌شود * مولفه افقی میدان مغنا طیسی: اگر میدان مغناطیسی زمین به دو مولفه عمود بر هم تجزیه کنیم، مولفه افقی میدان مغناطیس زمین حاصل می‌شود.

جابجایی قطب‌های مغناطیسی زمین دانشمندان از دیرباز می‌دانستند که قطب‌های مغناطیسی زمین حرکت می‌کنند.

جیمز روس (james ross) نخستین فردی بود که محل قطب شمال را تعیین نمود.

وی این کار را در طی سفری خطرناک انجام داده بود.

در سال ۱۹۰۴ روالد اماند سون دوباره محل قطب شمال را تعیین نمود، و متوجه شد که محل قطب شمال به اندازه ۵۰ کیلومتر جابجا شده‌ است.

اوایل سرعت حرکت قطب ۱۰ کیلومتر در یک سال بود ولی بعدها به ۴۰ کیلومتر در سال رسید.

ناهنجاری مغناطیسی زمین وقتی انجمن زمین شناسی ایالت متحده امریکا متوجه شد که دور زدن عقربه مغناطیسی در افریقا به اندازه ۰.۱ درجه کم شده ، و میدان مغنا طیسی ۱۰ درصد از قرن نوزدهم ضعیف تر شده است.

برای جراید این سوال پیش آمد که آیا ممکن است روزی میدان مغناطیسی زمین از بین برود؟

پروفسور گری گلاتز مایر (gary Gratsmaier) از دانشگاه کالیفرنیا در جواب این سوال گفت، با توجه به مطالعات مغناطیسی در زمانهای گذشته (علم paleomagnetism) ملاحظه می‌شود که میدان مغناطیسی در اعصار گذشته گاهی در حال افزایش و گاهی در حال کاهش است.

در واقع امروزه کره زمین دارای بیشترین شدت میدان مغناطیسی خود در طول تاریخ است.

هرگاه در نقطه‌‌ای از کره زمین مقدار کمیتهای مغناطیسی (انحراف مغناطیسی ، میل مغناطیسی ، مولفه افقی بردار میدان مغناطیسی) بطور فاحشی با نقا ط مجاورش فرق کند، اصطلاحا گفته می‌شود که ناهنجاری مغناطیسی اتفاق افتاده و احتمالا در آن نقطه از زمین مخازن ارزشمندی از سنگهای معدن مغناطیسی مانند سنگ آهن وجود دارد.

استفاده از این روش در کشف ذخایر معدنی بسیار مفید است.

توفان مغناطیسی معمولا مقدار سه کمیت مغناطیسی در طی روز و سال تغییرات جزیی دارند.

ولی گاهی اوقات در میدان مغناطیسی ، در نتیجه در مولفه‌های آن (سه کمیت) به مدت ۶ یا ۱۲ ساعت تغییرات ناگهانی رخ می‌دهد، که اصطلاحا به آن توفان مغناطیسی می‌گویند.

این توفانها معمولا هر ۱۱.۵ سال تکرار می‌شوند.

جالب توجه است که پدیده‌هایی مانند شفقهای قطبی و لکه‌های خورشیدی و انتشار امواج رادیویی نیز دارای دوره‌های ۱۱.۵ ساله هستند، که نشان دهنده ارتباط بین آنها است.

کمربند تشعشعی وان آلن هرگا ه ذره بارداری در میدان مغناطیسی زمین قرار گیرد، بر آن ذره نیرویی وارد می‌شود، که به نیروی لورنتس معروف است.

می‌دانیم که در نتیجه اندرکنش هسته‌ای درون خورشید و طوفانهای خورشیدی ، بطور مداوم ذرات پر انرژی با سرعت ۵۰۰ کیلومتر بر ثانیه در فضا گسیل می‌شوند.

این موضوع سبب می‌شود که سیلی از این ذرات به سمت زمین بیایند و در دام حوزه‌های مغناطیسی آن بیافتند.

از آنجا که در قطبین ، شدت میدان مغناطیسی بیشینه است، نیروی لورنتس وارد بر ذرات بنیادی بسیار بزرگ است.

اگر یک گروه پروتون یا الکترون بطور عمود وارد میدان مغناطیسی شوند، از طرف میدان بر این ذرات یک نیروی عمودی و جانب مرکز به نام نیروی لورنتس وارد خواهد شد، که سبب حرکت دورانی آنها می‌شود.

در اثر این نیرو ذرات در یک مسیر دورانی به شعاع r شروع به حرکت می‌کنند و مسیر حرکت آنها حول خطوط میدان مغناطیسی زمین خواهد بود.

بنابراین تعداد بیشماری ذره در حوزه‌های قطبی زمین در رفت و آمد هستند.

و چون در قطبین مانند سا یر نقا ط مختلف زمین هوا موجود است، به مولکولهای هوا برخورد می‌کنند.

این ذرات چون حامل انرژیهای زیادی هسند، با جذب مولکولهای هوا ،‌ آنها را یونیزه کرده و ذرات جدید و پرتوهای گاما تولید می‌کنند، و ما نقاط درخشانی را در قطب مشاهده خواهیم کرد، که به آن کمربند تشعشعی وان آلن گفته می‌شود.

منشا میدان مغناطیسی زمین در قلب سیاره ما گلوله سخت و یکپارچه‌ای از آهن وجود دارد که به اندازه سطح خورشید داغ است و به آن هسته زمین می‌گوییم.

اقیانوسی از آهن مایع دور هسته درونی وجود دارد که به آن هسته خارجی می‌گویند.

محققان منشا میدان مغناطیسی را هسته خارجی می‌دانند که لایه عمیقی از آهن مایع است و به دور هسته می‌گردد.

در واقع هسته خارجی مانند آب روی اجاق ، بر روی هسته داخلی در جوش و خروش است.

از طرفی اثر نیروی کوریولیس دوران زمین ، درون هسته خارجی ایجاد طوفان و گرداب می‌کند.

مجموع این حرکتها است که میدان مغناطیسی سیاره زمین را بوجود می‌آورد.

جابه جایی قطب شمال مغناطیسی بی بی سی دوشنبه ۲۸ آذر ۱۳۸۴ دانشمندان می گویند قطب شمال مغناطیسی زمین با سرعت خارق العاده ای از آمریکای شمالی دور می شود به طوری که ممکن است تا ۵۰ سال دیگر سر از سیبری درآورد.

این جابه جایی بدان معنی است که نورهای شمالی یا «آرورا» آسمان آلاسکا را ترک کرده و در عوض ممکن است با شفافیت بیشتر در سیبری و اروپا جلوه کنند.

قطب های مغناطیسی زمین از قطب های جغرافیایی، که نقطه عبور محور حرکت وضعی زمین است، متمایز هستند.

قطب های مغناطیسی ثابت نیستند و در موارد نادر حتی جایشان با یکدیگر عوض می شود.

«جوزف استونر»، کارشناس علوم مغناطیس در دانشگاه ایالتی اورگان، در سمینار انجمن ژئوفیزیک آمریکا در سانفرانسیسکو گفت: «این ممکن است بخشی از یک نوسان عادی باشد و در نهایت به سوی کانادا بازخواهد گشت.» مطالعات قبلی نشان داده بود که قوت سپر مغناطیسی زمین طی ۱۵۰ سال گذشته ۱۰ درصد کاهش یافته است.

براساس تحلیل های تازه، در همین مدت، قطب مغناطیسی شمال زمین ۱۱۰۰ کیلومتر به سوی منطقه قطب شمال حرکت کرد.

پژوهشگران دانشگاه اورگان می گویند میزان جابه جایی قطب مغناطیسی زمین در یک قرن گذشته افزایش یافته است درحالی که این حرکت در چهار قرن پیش از آن تقریباً ثابت بود.

آنها بقایای رسوبی دریاچه های منطقه قطب شمال را مطالعه کردند.

از آنجا که این بقایای رسوبی، میدان مغناطیسی زمین را ثبت می کنند، دانشمندان از تاریخ گذاری با کربن برای ردیابی تغییرات به وجود آمده در میدان مغناطیسی استفاده کردند.

پژوهشگران دریافتند که میدان مغناطیسی شمال در هزار سال اخیر به شدت جابه جا شده است.

این جابه جایی عموماً میان شمال کانادا و سیبری بوده است، اما گهگاه در سایر جهات نیز حرکت کرده است.

قطب شمال مغناطیسی در صورت حرکت با سرعت فعلی می تواند از شمال کانادا به سیبری برود.

در آن صورت، نورهای شمالی که در اثر برخورد ذرات باردار ساطع شده از خورشید به گازهای لایه آیانوسفر زمین به تابش درمی آیند از آلاسکا رخت خواهند بست.

قطب شمال مغناطیسی نخست در سال ۱۸۳۱ کشف شد و زمانی که کاشفان بار دیگر در سال ۱۹۰۴ به بازدید آن رفتند ۵۰ کیلومتر جابه جا شده بود.

دریانوردانی که از قطب نما استفاده می کردند برای قرن ها از خطای ناشی از اختلاف میان شمال جغرافیایی و شمال مغناطیسی گریزی نداشتند.

عقربه قطب نما، قطب شمال مغناطیسی زمین را نشانه می رود نه قطب شمال جغرافیایی را