Работают ли компасы и GPS около полюсов Земли?

И компасы, и GPS не могут нормально работать на полюсах. Стрелка компаса будет указывать в любом случайном направлении. GPS может сказать вам ваше местоположение, но не может направить вас.

Жизнь стала довольно простой благодаря изобретению глобальной системы позиционирования (GPS), современной формы навигации. Все, что вам нужно сделать, это ввести местоположение в систему, и GPS поможет вам. Вы в принципе не можете потеряться! Однако мир не всегда был таким простым. GPS — довольно новая технология, поэтому до того, как она появилась, компас был надежным и верным советчиком. Компасы использовались с 1 года нашей эры, когда они были впервые построены династией Хань.

Однако GPS и компасы, как и любая другая технология, не являются отказоустойчивыми, а вместо этого работают по-разному в разных частях Земли. В некоторых местах они могут вообще перестать работать или работать неточно!

Тайна полюсов Земли

У Земли есть два типа полюсов — географический и магнитный. Географические полюса — это самая северная и самая южная точки Земли, где ось вращения встречается с поверхностью. У каждой планеты есть географические полюса.

Однако некоторые небесные тела (например, Земля) тоже обладают магнитным полем. Магнитное поле Земли является результатом железного ядра планеты. Внутреннее ядро ​​твердое, а внешнее — расплавленное. Во внешнем сердечнике непрерывно генерируются конвекционные токи, и это движение расплавленного железа приводит к образованию магнитного поля.

Магнитное поле простирается наружу от поверхности Земли, в то время как внутренняя часть Земли ведет себя как огромный стержневой магнит. Таким образом, Земля имеет северный магнитный полюс и южный магнитный полюс. Магнитный северный полюс расположен рядом с географическим южным полюсом, а магнитный южный полюс расположен рядом с географическим северным полюсом. Географические и магнитные полюса не находятся в одних и тех же местах.

Расстояние между географическим северным полюсом и южным магнитным полюсом составляет примерно 500 км. Магнитные полюса не фиксированы и постоянно меняют свое положение. Даже геомагнитное поле со временем распадается, меняет направление на противоположное и восстанавливается.

Переменная сила магнитного поля и непрерывное переключение могут привести к неисправности компасов и GPS, но прежде чем углубляться в причины, давайте сначала попробуем понять, как работают компасы и GPS.

Как работает компас?

Компас — очень простой прибор, но он имеет огромное значение. Он работает по принципу, что магнитный север притягивает магнитный юг. Как упоминалось ранее, Земля имеет северный магнитный полюс и южный магнитный полюс. Компас — это небольшое устройство с магнитной стрелкой.

Поскольку южный магнитный полюс расположен рядом с географическим северным полюсом, направление, в котором указывает северная часть указателя, является направлением географического северного полюса. Точно так же направление к югу от указателя является направлением географического Южного полюса.

Использование компаса на полюсах

У Земли есть собственное магнитное поле, достаточно сильное, чтобы заставить работать компас. Однако магнитное поле, будучи векторной величиной, также имеет направление, помимо силы. Поэтому, если вы возьмете с собой компас и встанете на любой из полюсов, держа компас горизонтально, так, чтобы направление магнитного поля было перпендикулярно стрелке компаса, стрелка компаса будет указывать в любом случайном направлении.

А знаете ли Вы, что в связи с изменениями климата Южный полюс стал прогреваться в два раза быстрее, чем остальная часть мира?

Как работает GPS?

GPS или Global Positioning System — это спутниковая навигационная система. Подобно тому, как в древние времена моряки смотрели на звезды, чтобы направить их по правильному пути, у нас есть комбинация искусственных спутников, которые могут делать то же самое. Вся система GPS состоит из наземных станций, спутников и приемников.

Спутники постоянно посылают сигналы на приемник (есть в вашем мобильном телефоне, ноутбуке, автомобиле). Приемник выполняет вычисления и определяет ваше местонахождение. Чем больше количество спутников, тем выше точность. Наземные станции используются для обслуживания спутников.

Использование GPS на полюсах

Совершенно ясно, почему компас не работает на полюсах, но вопрос в том, работает ли GPS также со сбоями? Вы можете подумать, что GPS не зависит от магнитного поля Земли, а зависит от искусственных спутников, поэтому он должен работать нормально. Что ж, вы и правы, и одновременно неправы.

Функция GPS действительно зависит от вращающихся вокруг Земли спутников, но эта функция ограничивается предоставлением точного местоположения. Он может сказать вам, где вы находитесь в данный момент времени, но не обязательно приведет вас к месту назначения. Для работы в качестве ориентира в устройстве GPS установлены карты (например, Google Maps на мобильном телефоне), а также компас. Да, вы правильно прочитали, GPS работает синхронно с компасом. Таким образом, сам GPS не дает сбоев на полюсах, но из-за сломанного компаса устройство GPS больше не сможет показывать направления.

Мы также должны понимать, что GPS не является неизменным и на его работу могут влиять плохие погодные условия, препятствия (например, если вы находитесь в подвале), а также могут быть ошибки из-за эффекта ионосферы.

Ионосфера — это слой атмосферы, который простирается от 50 до 1000 км над поверхностью Земли. Он состоит из заряженных частиц, находящихся в непрерывном движении. Следовательно, передаваемый со спутника сигнал GPS может рассеиваться в ионосфере и задерживаться. Это вызывает ошибки при чтении. Поскольку ионосфера неоднородна, трудно иметь единую формулу исправления ошибок.

Навигация против магнитных полюсов

Когда вы держите компас горизонтально, он указывает на магнитный юг, который находится на минимальном расстоянии от географического севера. Чтобы исправить эту аномалию, существует Магнитная Модель Мира, которая отражает нюансы магнитного поля Земли. Устройство GPS также работает с помощью этой модели, поэтому оно может указать вам правильный путь. Однако постоянно меняющееся магнитное поле требует замены МММ каждые пять лет.

Вывод

Компас может показаться устаревшим устройством, но ваш современный GPS был бы ничем без компаса. Они работают вместе и помогают добраться до места назначения, указывая места на карте Магнитной модели мира. Если вы путешествуете к любому из полюсов планеты, GPS все еще может отслеживать вас, но он не сможет помочь вам добраться до пункта назначения из-за неисправного компаса!