قطب نما چیست و چگونه کار میکند؟

رپورتاژ

قطب نما یک ابزار ناوبری است که جهت گیری را نسبت به قطب های مغناطیسی زمین فراهم می کند. استفاده از قطب‌نما به تعیین جهت جغرافیایی کمک می‌کند و مسافران را قادر می‌سازد تا خود را جهت‌گیری کنند و از مکانی به مکان دیگر حرکت کنند.

قطب نما مغناطیسی

قدیمی ترین و آشناترین نوع قطب نما، قطب نما مغناطیسی است. این ابزار ساده از یک سوزن مغناطیسی کوچک تشکیل شده است که به صورت محوری روی یک پایه نصب شده است. سوزن مغناطیسی قادر است خود را با میدان مغناطیسی زمین هماهنگ کند و یک سر آن به سمت شمال مغناطیسی و دیگری به سمت جنوب مغناطیسی باشد. محفظه قطب نما با چهار جهت اصلی (N، S، E، W) مشخص شده است تا هنگام تراز بودن سوزن، جهت را فراهم کند.

قطب نماهای مغناطیسی بر اساس اصول مغناطیس کار می کنند. خود زمین مانند یک آهنربای غول پیکر عمل می کند که توسط یک میدان مغناطیسی با قطب های جنوب و شمال احاطه شده است. سوزن قطب نما مغناطیسی خود یک آهنربای کوچک با قطب های مخالف است. قطب شمال سوزن قطب نما به سمت قطب مغناطیسی جنوب زمین جذب می شود. بنابراین وقتی قطب‌نما را صاف و همسطح نگه می‌دارید، نشانگر شمالی سوزن در جهت شمال مغناطیسی قرار می‌گیرد.

این اثر ناشی از فرومغناطیس است. برخی از فلزات مانند آهن دارای تعدادی الکترون جفت نشده هستند که منجر به مغناطیس داخلی کوچک می شود. حوزه‌های مغناطیسی در سوزن قطب‌نما با میدان مغناطیسی بسیار قوی‌تری که زمین را احاطه کرده است، همسو می‌شوند و به قطب‌نما اجازه می‌دهند تا جهت‌های اصلی را پیدا کند. انحراف مغناطیسی، اختلالات موضعی و شیب می‌تواند بر دقت تأثیر بگذارد و به کاربران قطب‌نما نیاز دارد تا تنظیمات را انجام دهند.

با در دست داشتن یک قطب نما، روش سنتی برای جهت دهی نقشه کاغذی این است که نقشه را طوری تراز کنید که شمال به سمتی باشد که سوزن قطب نما به عنوان شمال نشان می دهد. سپس جهت نقشه با جغرافیای دنیای واقعی مطابقت دارد. این اجازه می دهد تا یک مسیر سفر را برای رسیدن به مقصد مورد نظر ترسیم کنید. با استفاده از تکنیک‌های مثلث‌سازی ساده، یک قطب‌نما به تنهایی می‌تواند حتی برای برخی اهداف امکان ناوبری را بدون نقشه فراهم کند.

ژیروسکوپ ها

فراتر از قطب نماهای مغناطیسی پایه، طرح های قطب نما پیشرفته تری نیز وجود دارد. ژیروسکوپ ها حاوی دیسک های چرخشی سریع هستند که جهت گیری آنها را با استفاده از حرکت ژیروسکوپی دنبال می کنند و خوانش شمال واقعی را ارائه می دهند. قطب نماهای GPS از موقعیت یابی ماهواره ای و نمایشگرهای دیجیتال استفاده می کنند. و قطب نماهای سیستم ناوبری اینرسی (INS) از شتاب سنج و ابزار دقیق برای ردیابی مداوم حرکت و جهت گیری استفاده می کنند.

در حالی که امروزه هنوز استفاده می شود، قطب نماهای مغناطیسی تا حد زیادی با قطب نماهای دیجیتال در بسیاری از برنامه های ناوبری جایگزین شده اند. با این حال قطب‌نمای مغناطیسی نمادی از ناوبری و شناخت جهت‌گیری است.

قطب نماهای آنلاین

در سال‌های اخیر، قطب‌نماهای دیجیتالی که به‌صورت آنلاین از طریق اپلیکیشن‌ها و وب‌سایت‌های گوشی‌های هوشمند قابل دسترسی هستند، بسیار محبوب شده‌اند. قطب‌نماهای آنلاین از حسگرهای دیجیتال و قابلیت‌های GPS تعبیه‌شده در اکثر تلفن‌های هوشمند و تبلت‌های مدرن برای ارائه خواندن قطب‌نما و کمک ناوبری استفاده می‌کنند.

قطب نماهای آنلاین (online compass to find north) با استفاده از سنسور مغناطیس سنج موجود در هر گوشی هوشمند کار می کنند. مغناطیس‌سنج یک تراشه الکترونیکی است که می‌تواند میدان‌های مغناطیسی را تشخیص دهد، مشابه نحوه همسویی سوزن قطب‌نمای مغناطیسی با میدان مغناطیسی زمین. سنسور جهت گیری دستگاه را نسبت به شمال مغناطیسی گزارش می کند. سپس این داده های خام توسط برنامه یا الگوریتم وب سایت برای نمایش جهت های قطب نما پردازش می شوند.

علاوه بر این، قابلیت‌های GPS تعبیه‌شده در اکثر تلفن‌های هوشمند به قطب‌نماهای آنلاین اجازه می‌دهد تا خوانش‌های جهت شمال واقعی را ارائه دهند. با استفاده از موقعیت یابی ماهواره ای GPS برای تعیین دقیق موقعیت تلفن، می توان شمال واقعی را پس از اعمال تنظیم انحراف برای آن موقعیت جغرافیایی محاسبه کرد. این امر دقت بیشتری را نسبت به قطب نماهای مغناطیسی شمالی ساده می دهد.

قطب نماهای آنلاین به لطف فناوری دیجیتال مزایای زیادی نسبت به قطب نماهای مغناطیسی قدیمی دارند:

– راحتی – قطب نماهای آنلاین فوراً از هر دستگاه تلفن همراه متصل به اینترنت بدون حمل ابزار جداگانه قابل دسترسی هستند.

– دقت – خوانش شمال واقعی با GPS فعال تر از شمال مغناطیسی است.

– ویژگی های پیشرفته – گزینه هایی مانند سنجاق مکان قابل اشتراک گذاری، ردیابی تاریخچه عنوان، نقشه های آفلاین، و پوشش های واقعیت افزوده ابزار گسترده ای را ارائه می دهند.

– استفاده آسان – رابط دیجیتال بصری است و هیچ منحنی یادگیری برای توابع اصلی قطب نما ندارد.

– به مغناطیس زمین وابسته نیست – عملکرد قطب نما را حتی در مناطق مغناطیسی مختل می کند.

– ارزان – بسیاری از برنامه های قطب نما آنلاین با امکانات کامل رایگان یا کم هزینه هستند.

البته، قطب‌نماهای سنتی هنوز در شرایطی که دسترسی دیجیتال و انرژی باتری ندارند، مزایایی دارند. اما برای اکثر نیازهای ناوبری مدرن، قطب نماهای آنلاین مزایای قابل توجهی را ارائه می دهند. آنها از تلفن های هوشمند به عنوان یک ابزار جهت گیری همه در یک استفاده می کنند که قطب نما، نقشه ها و هوش ناوبری را ترکیب می کند. برنامه‌ها و سایت‌های قطب‌نما آنلاین از حسگرهای مغناطیسی و GPS داخلی استفاده می‌کنند

تلفن ها و تبلت ها برای ارائه قابلیت های قطب نما دیجیتال. این امکان دسترسی راحت به عملکرد دقیق و پیشرفته قطب نما را از یک دستگاه واحد فراهم می کند. در حالی که قطب‌نماهای سنتی هنوز کاربردهای ویژه‌ای دارند، قطب‌نماهای تلفن همراه آنلاین مزایایی را ارائه می‌کنند که آنها را قطب‌نمای اصلی برای اکثر سناریوهای ناوبری امروزی می‌کند. آنها ویترینی از چگونگی تبدیل ابزارهای آنالوگ به نسخه های دیجیتالی قدرتمندتر و راحت تر هستند.

در چه شرایطی یک قطب نما سنتی مفیدتر از یک قطب نما آنلاین است؟

در اینجا چند موقعیت وجود دارد که در آن یک قطب نما مغناطیسی سنتی می تواند مفیدتر از یک قطب نما دیجیتال آنلاین باشد:

– پیاده‌روی در طبیعت / کوله‌پشتی – در مناطق دورافتاده بدون سیگنال‌های سلولی/GPS، یک نقشه و قطب‌نمای مغناطیسی برای ناوبری ضروری است. قطب نماهای دیجیتال به اتصال متکی هستند.

– سناریوهای اضطراری/فاجعه – وقتی دستگاه‌های الکترونیکی از کار می‌افتند یا نمی‌توان آنها را شارژ کرد، قطب‌نمای مستقل همچنان کار می‌کند.

– نزدیکی به آهن ربا یا الکترونیک – میدان های مغناطیسی/الکتریکی بزرگ می توانند قطب نماهای دیجیتال را مختل کنند، در حالی که قطب نماهای مغناطیسی مصون هستند.

– بدون انرژی باتری – قطب نماهای سنتی به باتری نیاز ندارند، بنابراین در صورت از بین رفتن دستگاه ها همچنان عملکرد خود را حفظ می کنند.

– هزینه – قطب نماهای مغناطیسی بسیار ابتدایی در مقایسه با تلفن های هوشمند بسیار ارزان هستند.

– سادگی – استفاده از قطب نما سنتی به مهارت های دستی آزمایش شده با زمان متکی است، نه برنامه ها/رابط های پیچیده.

– دوام – قطب نماهای با فناوری پایین فاقد قطعات دیجیتالی شکننده هستند که مستعد شکستن هستند.

– استفاده در زیر آب – قطب نماهای ضد آب در جایی کار می کنند که دستگاه های مرطوب از کار بیفتند.

– جذابیت زیبایی شناختی – برخی ابزارهای ناوبری قدیمی را به دلیل تاریخچه، کاردستی و غیره ترجیح می دهند.

– اهداف آموزشی – تسلط بر مهارت های قطب نما سنتی درک اصول اصلی را فراهم می کند.

در حالی که قطب نماهای دیجیتال بسیار توانمند هستند، قطب نماهای مغناطیسی ساده هنوز در محیط های خاص و موارد استفاده می درخشند. وجود هر دو گزینه در دسترس، انعطاف پذیری را برای گسترده ترین طیف سناریوهای ناوبری فراهم می کند.