کاشفان اولیه مجبور بودند از نشانه‌های محلی و ستارگان برای جهت‌یابی استفاده کنند که این کار سفر به مقصدهای دور یا ناشناخته را بسیار دشوار می‌کرد. اما از زمانی که انسان‌ها شروع به درک بهتر ناوبری کرده و قطب نما را اختراع کردند، سفرها به ویژه جهان گردی و کشف سرزمین های جدید وارد مرحله تازه ای شد. هیچ یک از این‌ها بدون کمک قطب نما برای محاسبات ناوبری در مسیرهای طولانی ممکن نبود.
امروزه پس از هزاران سال این ابزار در بسیاری از فعالیت های جوامع انسانی کاربرد دارد از سفر و طبیعت گردی گرفته تا پروژه های مهندسی و عملیات نظامی. ما به عنوان کوهنورد یا طبیعت گرد با آشنایی و آموختن کار با قطب نما، علاوه بر حفظ امنیت خود، اعتماد به نفس بیشتری در فعالیت مان خواهیم داشت. این اعتماد به نفس باعث می شود تا دست به تجربه های جدیدتری بزنیم و از ایمن بودن در طبیعت لذت بیشتری ببریم. اما برای یادگیری قطب نما باید از کجا شروع کنیم؟ طبعا استفاده از تجربه های مربیان کارآزموده ناوبری بهترین گزینه است. از سوی دیگر شاید برخی از کوهنوردان تمرین و تجربه شخصی را ترجیح دهند. قطب نمای هر دو گروه مسیر درست را نشان می دهد!! اما مطالعه و دانش اندوزی همیشه کارساز و راه گشا بوده، هست و خواهد بود. مقاله پیش رو (آشنایی با انواع قطب نما) مقدمه ای است برای یادگیری این ابزار مهم و کارآمد در کوهنوردی و طبیعت گردی که امیدواریم آغازگر مسیر آموزش برای علاقه مندان باشد.
میدان مغناطیسی زمین
می دانیم که زمین از چهار لایه تشکیل شده است: پوسته، گوشته، هسته بیرونی و هسته درونی.
هسته دورنی جامد و هسته بیرونی از مواد مذاب است. باور بر این است که حرکت مواد مذاب در هسته بیرونی به دلیل فشار گرانشی، باعث پیدایش میدان مغناطیسی زمین می شود. ما می دانیم که هر میدانی مغناطیسی دو قطب دارد: شمال و جنوب که محوری فرضی این دو را به هم وصل می کند. دانشمندان و کاشفان سده ها پیش دریافتند که این محور مغناطیسی کمی از محور چرخش زمین که مبنای قطب های جغرافیایی است فاصله دارد؛ اما این فاصله آن‌قدر کم است که قطب نما می‌تواند به عنوان ابزاری ارزشمند برای ناوبری و تشخیص جهت های جغرافیایی عمل کند.
نکته مهم:
قطب شمال مغناطیسی در قطب جنوب جغرافیایی و قطب جنوب مغناطیسی در قطب شمال جغرافیایی قرار دارند.
دلیل ناهمگون بودن قطب های جغرافیایی و مغناطیسی چیست؟
این به دلیل تاریخچه کشف مغناطیس است. انسان پیش از آن که با قطب های مغناطیسی زمین آشنا شود قطب‌نما را ساخت و دید که یک سر آن همیشه به سمت شمال (جغرافیایی) اشاره می‌کند، پس آن سر را «قطب شمال مغناطیسی» نامید و سوی دیگر را قطب جنوب؛ اما بعدها با پیشرفت علم، دریافت برای این که آن سر به سمت شمال بچرخد، باید توسط یک قطب مغناطیسی مخالف جذب شود، یعنی در شمال زمین در واقع قطب جنوب مغناطیسی وجود دارد!
امروزه، حتی نونهالان در کتاب های درسی می خوانند که بر اساس قوانین فیزیک، قطب‌های مغناطیسی غیر همنام یکدیگر را جذب می‌کنند. بنابراین، اگر سوزن قطب‌نما، شمال مغناطیسی را نشان دهد باید جذب قطب جنوب مغناطیسی زمین شده باشد.
انواع قطب نما
قطب نماها انواع گوناگونی دارند:
– قطب نمای مغناطیسی (Magnetic compass)
– قطب نمای ژیروسکوپی (Gyrocompass)
– قطب نمای ژئومغناطیسی (Fluxgate Compass)
– قطب نمای دیجیتال (Digital Compass)
– قطب نمای خورشیدی (Sun Compass)
– قطب نمای ستاره‌ای (Star Compass)
ساختار و کارکرد قطب نماهایی که نام برده شد بسیار متنوع است و شاید یادگیری همه آن ها برای ما لزومی نداشته باشد. از آنجا که در برنامه های کوهنوردی از قطب نمای مغناطیسی استفاده می کنیم در ادامه با انواع و اجزا آن آشنا می شویم.
قطب نمای مغناطیسی
در یک تعریف کلی می توان گفت: قطب نمای مغناطیسی ابزاری است که با بهره‌گیری از میدان مغناطیسی زمین، جهت تقریبی شمال و جنوب را پیدا کرده و بر اساس آن ها می توانیم شرق و غرب را نیز تشخیص دهیم. این ابزار دارای سوزنی مغناطیسی (عقربه قطب نما) است که آزادانه می‌چرخد و همواره به سمت قطب شمال مغناطیسی زمین قرار می‌گیرد. قطب نماهای مغناطیسی با توجه به کاربرد و شرایط محیطی در انواع گوناگون و هدف های مختلف (از سفرهای ساده در طبیعت گرفته تا عملیات دقیق نظامی یا مهندسی) ساخته می شوند.
قطب نماهای مغناطیسی عبارتند از:
قطب نمای پایه‌ای (Baseplate Compass)
این قطب نما رایج‌ترین نوع است که برای طبیعت‌گردی، کوهنوردی و نقشه‌خوانی عمومی استفاده می‌شود و دارای صفحه‌ای شفاف است که خط‌کش و مقیاس‌هایی برای تطبیق با نقشه دارد.
قطب نمای منشوری (Prismatic Compass)
در این نوع قطب نما، یک منشور برای مشاهده عدد درجه‌بندی در هنگام هدف‌گیری دقیق تعبیه شده است. این ویژگی باعث می‌شود بتوانیم جهت یک هدف دوردست را با دقت بالا اندازه‌گیری کنیم. قطب نمای منشوری بیشتر در نقشه‌برداری حرفه‌ای، عملیات مهندسی و گاهی نظامی استفاده می‌شود.
قطب نمای لنزاتیک (Lensatic Compass)
این نوع قطب نما (بیشتر ما آن را با نام قطب نمای نظامی می شناسیم) که در ارتش بسیار پرکاربرد است، دارای یک عدسی کوچک برای خواندن دقیق زاویه‌ها و درجه‌ها است. همچنین دارای بازوی نشانه‌گیری و محافظ فلزی تاشو است که آن را در برابر ضربه و آسیب مقاوم می‌سازد. قطب نمای لنزاتیک برای استفاده در شرایط سخت و محیط‌های چالش‌برانگیز بسیار مناسب است.
قطب نمای نظامی بهترین گزینه برای کوهنوردان و طبیعت گردان حرفه ای است.
قطب نمای دریایی (Marine Compass)
این قطب نما برای نصب روی کشتی‌ها و قایق‌ها طراحی شده و معمولا در یک محفظه بزرگ پر از مایع (سیلیکون مایع، پارفین تصفیه شده و یا الکل مخصوص) قرار دارد تا حرکت سوزن نرم و پایدار باشد. بسیاری از مدل‌ها دارای نور پس‌زمینه برای استفاده در شب و دریاهای تاریک هستند. قطب نمای دریایی به‌شکل ثابت روی عرشه نصب می‌شود.
قطب نمای جیبی (Pocket Compass)
قطب نماهای جیبی کوچک و ساده هستند. بیشتر برای استفاده روزمره یا موقعیت‌های ساده طراحی شده‌اند و دقت آن‌ها نسبت به مدل‌های حرفه‌ای پایین‌تر است و مناسب کسانی است که فقط به تشخیص جهت تقریبی نیاز دارند.
قطب نمای مغناطیسی دیجیتال (Digital magnetic compass)
این نوع قطب نما با استفاده از سنسورهای مغناطیسی داخلی در تلفن‌های همراه، ساعت‌های هوشمند، GPSها و دیگر ابزارهای دیجیتال استفاده می‌شود. دقت آن‌ها متغیر است و نیاز به کالیبراسیون (Calibration) دارند. این قطب نماها اغلب در فعالیت‌های روزمره یا سفرهای شهری به کار می روند.
قطب نمای مهندسی (Surveyor’s Compass)
این قطب نما که برای کارهای نقشه‌برداری دقیق مانند ساخت‌وساز و مهندسی عمران طراحی می شود، می‌تواند جهت و زاویه‌ها را با دقت بالا اندازه‌گیری کند و اغلب به همراه تجهیزات دیگری مانند تئودولیت (Theodolite) یا سه‌پایه استفاده می‌شود.
قطب نمای ورزشی (Sport Compass)
قطب نماهای ورزشی، برای فعالیت‌هایی مانند مسابقه جهت‌یابی (Orienteering)، دوچرخه‌سواری در کوهستان، اسکی کراس کانتری و دو میدانی طراحی می شوند. این قطب نماها سبک و اغلب دارای طراحی ارگونومیک هستند تا هنگام دویدن یا حرکت سریع به‌راحتی قابل استفاده باشند. برخی از مدل‌ها به صورت مچ بند یا برای نصب روی انگشت ساخته می‌شوند.
اجزا قطب نما
برخی از اجزا قطب نماهای مغناطیسی در همه انواع مشترک هستند و بعضی دیگر نیز با توجه به نوع و کارکرد قطب نما متفاوت است. در زیر با هر دو گروه آشنا می شویم.
اجزای الزامی قطب نما
این اجزا تقریبا در همه انواع قطب نماهای مغناطیسی (غیر از دیجیتال) وجود دارند:
سوزن مغناطیسی (عقربه قطب نما): اصلی‌ترین جزء یک قطب نماست که جهت شمال مغناطیسی را نشان می‌دهد.
کپسول قطب نما: سوزن را در مایعی غوطه‌ور نگه می‌دارد تا حرکت آن نرم و پایدار باشد.
صفحه درجه‌بندی (Graduated Dial یا Azimuth Ring): حلقه یا صفحه‌ای مدرج برای خواندن زاویه‌ها و جهت‌ها.
خط شاخص (Index Line): مرجع ثابتی برای خواندن عدد زاویه از روی صفحه مدرج.
اجزای متغیر قطب نما
این اجزا بسته به نوع و کاربرد قطب نما ممکن است فقط در برخی از آن ها دیده شوند:
صفحه پایه (Baseplate): صفحه ای پلاستیکی وشفاف که بدنه اصلی قطب نما را تشکیل می دهد و عقربه مغناطیسی روی آن سوار می شود. این صفحه تنها در قطب نماهای پایه‌ای وجود دارد.
پیکان جهت حرکت (Direction-of-Travel Arrow): در مدل‌های نقشه‌خوانی برای تعیین جهت حرکت روی نقشه استفاده می‌شود.
پیکان جهت‌یابی ثابت (Orienting Arrow): در برخی قطب نماهای نقشه‌خوانی برای هم‌راستا کردن صفحه گردان با شمال سوزن (عقربه) وجود دارد.
خطوط قطب نما (Orienting Lines): معمولا فقط در Baseplate برای تراز کردن قطب نما با خطوط طول و عرض نقشه دیده می‌شود.
مقیاس نقشه (Map Scale): در قطب نماهای پایه‌ای برای اندازه‌گیری فاصله روی نقشه تعبیه می شود.
آینه یا لنز نشانه‌گیری: در قطب نماهای نشانه‌گیر (مثل لنزاتیک یا منشوری) برای هدف‌گیری دقیق به کار می‌رود.
تراز حبابی: در قطب نماهای مهندسی برای تعیین تراز بودن دستگاه استفاده می شود.
نور شب‌تاب (فسفر یا تریتیوم): در قطب نماهای نظامی برای استفاده در تاریکی کاربرد دارد.
اکنون که با انواع و اجزا قطب نما آشنا شدیم باید به سراغ یادگیری کار کردن با آن برویم. آموزش کار با این ابزار را در مقاله «راهنمای استفاده از قطب نما» بخوانید.
