W jakim kierunku w przestrzeni wskazuje kompas?

Na Ziemi kompas zawsze wskazuje północ, ale gdy oddalimy się od magnetosfery naszej planety, sprawy stają się bardziej skomplikowane. W jakim kierunku wskazuje kompas, gdy znajdujemy się poza Ziemią ?

Pierwsze znane kompasy powstały w okresie panowania dynastii Han w Chinach, między 300 a 200 r. p.n.e. Te proste urządzenia wykonane są z magnetytu – minerału posiadającego naturalny ładunek magnetyczny, który zawieszony w powietrzu na linie automatycznie ustawia się zgodnie z biegunami magnetycznymi Ziemi.

Chociaż pierwotnie kamienie magnetyczne służyły do ​​wróżenia, ze względu na swoje nadprzyrodzone właściwości stały się z czasem niezastąpionym narzędziem dla badaczy świata. Kompasy te umożliwiały żeglarzom nawigację w dzień i w nocy, nawet gdy niebo było zachmurzone, a inne światła nawigacyjne, na przykład Gwiazda Polarna, były niewidoczne.

Ziemia sama w sobie jest magnesem o dwóch biegunach magnetycznych, podobnie jak magnesy w lodówce, które powstały w wyniku oddziaływania nachylenia osi planety, jej prędkości obrotowej i ruchu stopionego metalu w jej jądrze. Kompas składa się z małego kawałka namagnesowanego materiału, który jest przyciągany do przeciwległego bieguna Ziemi, znajdującego się około 1000 mil na południe od geograficznego bieguna północnego, na zachód od Wyspy Ellesmere'a w Kanadzie. Dzięki temu, nawet jeśli znajdujesz się na półkuli południowej, igła kompasu zawsze będzie wskazywać północ.

W którą stronę wskazuje igła kompasu w przestrzeni?

Odpowiedź zależy od tego, w jakim miejscu przestrzeni się znajdujesz. Uważa się, że magnetosfera Ziemi, czyli obszar wokół planety, w którym dominuje siła jej pola magnetycznego, rozciąga się na odległość około 23 000 mil w kierunku Słońca i 230 000 mil od Słońca. Dopóki znajdujesz się w tym obszarze, igła kompasu może nadal odczytywać pole magnetyczne Ziemi i wskazywać Ci kierunek do tego punktu w Kanadzie.

Jednakże poza zewnętrzną krawędzią magnetosfery sprawy stają się nieco bardziej skomplikowane. Ponieważ Ziemia nie jest jedynym obiektem w Układzie Słonecznym, który generuje siłę magnetyczną. Nasz Księżyc i Mars mają pola magnetyczne, jednak są one znacznie słabsze od pola magnetycznego Ziemi, co oznacza, że ​​musielibyśmy znaleźć się dość blisko któregoś z tych obiektów, aby zaczęły one wpływać na kierunek wskazywany przez kompas.

Jeśli wybierzesz się w dalszą podróż w głąb Układu Słonecznego, Twój kompas prawdopodobnie będzie wskazywał kierunek jednego z dwóch ciał niebieskich.

Pierwszym z tych ciał niebieskich jest Jowisz. Ze względu na dużą prędkość obrotową (28 273 mil na godzinę w porównaniu do 1000 mil na godzinę na Ziemi) i ogromne jądro wodorowe (około 1,5 razy większe od Ziemi), magnetosfera Jowisza jest silniejsza niż jakiejkolwiek innej sąsiedniej planety i rozciąga się na odległość około 12 milionów mil wokół gazowego olbrzyma.

Drugim z tych obiektów jest Słońce, które ma jeszcze większą magnetosferę i obejmuje cały Układ Słoneczny. Jeżeli nie znajdujesz się w magnetosferze danej planety, np. Ziemi lub Jowisza, Twój kompas będzie skierowany w stronę słońca.

Trudno powiedzieć, w której dokładnie części Słońca się znajduje, ponieważ położenie biegunów magnetycznych zmienia się mniej więcej co 11 lat, gdyż plamy słoneczne powstające w okresie maksimum aktywności słonecznej powodują przegrupowanie się magnetosfery. Bieguny magnetyczne Ziemi również zmieniają biegunowość, ale dzieje się to znacznie wolniej – mniej więcej co 30 000 lat. Oczekuje się, że następna zmiana trendu nastąpi w ciągu kilku następnych stuleci.

Oczywiście, chociaż różne ciała niebieskie z pewnością wpływają na wskazanie igły kompasu, nie zmienia to faktu, że tradycyjne kompasy nie nadają się do orientacji w przestrzeni, gdzie uchwyt kompasu można przesuwać w większej liczbie kierunków niż tylko północ, południe, wschód i zachód.

Dlatego agencje kosmiczne używają specjalnych kompasów, zwanych magnetometrami wektorowymi, które mierzą nie tylko kierunek siły magnetycznej, ale także jej wartość, co czyni je bardziej użytecznymi od ich odpowiedników na Ziemi.