قطب‌نما

یک قطب‌نما.
قطب‌نمای برنجی کار استاد ابراهیم لاتخافی، اصفهان.
قطب‌نما وسیله‌ای برای تعیین جهت و جهت‌یابی. این وسیله با استفاده از میدان مغناطیسی زمین جهت قطب شمال را نشان می‌دهد که در حقیقت شمال مغناطیسی زمین است؛ که با شمال حقیقی مقداری فاصله دارد. زاویه بین شمال حقیقی و شمال مغناطیسی، میل مغناطیسی نامیده می‌شود. امروزه برای تعیین شمال حقیقی از قطب‌نماهای پیشرفته‌تری مانند قطب‌نمای ژیروسکوپی استفاده می‌شود.
پیشینه
قطب‌نمایی که از یک آهنربا ساخته شده یعنی قطب‌نمای مغناطیسی جهت را نشان می‌دهد زیرا زمین چون آهنربای بزرگی عمل می‌کند. نیروی آهنربایی زمین قطب‌نما یا سوزن مغناطیسی را به سوی شمال و جنوب می‌کشد.
کسی نمی‌داند که چه کسی اول بار قطب‌نما را ساخت. برخی گمان می‌کنند که چینیان نخستین بار قطب‌نما را ساختند برخی دیگر می‌گویند که قطب‌نما در ایتالیا اختراع شده‌است. بعضی از نخستین قطب‌نماها تکه‌های اکسید مغناطیسی آهن بوده‌اند که بر قطعات چوبی یا چوب‌پنبه قرار داشتند و در یک ظرف آب شناور بودند. اکسید مغناطیسی آهن نوعی کانی آهن است یک نام دیگر آن ماگنتیت است. تکه‌های ماگنتیت آهنرباهای طبیعی هستند.
پس از آن مردم ساختن آهن‌ربا از فولاد را یادگرفتند و توانستند قطب‌نماهای بهتری بسازند. قطب‌نماهای مغناطیسی جدید کشتی‌ها معمولا از چند آهنربا ساخته شده که بر روی یک قرص مسطح به نام صفحه قطب‌نما نصب شده‌است. صفحه قطب‌نما بر محوری چنان سوار شده‌است که بتواند به آزادی نوسان کند. صفحه و محور در ظرف شیشه‌ای بسته‌ای قرار دارند که معمولا از مخلوطی از الکل پر شده و صفحه بر روی آن شناور است. مخلوط الکل برای این است که در هنگامی که کشتی به این سو و آن سو نوسان می‌کند از نوسان صفحه جلوگیری شود. آهنرباها صفحه‌ها را به اطراف می‌کشند و جهات را نشان می‌دهند.
تاثیرات جاذبه‌های مغناطیسی موضعی (فلز و الکتریسیته)
هر گاه قطب‌نما در نزدیکی اشیای آهنی یا فولادی یا منابع الکتریکی که جریان در آن جاریست قرار گرفته باشد، عقربه‌اش از جهت قطب مقداری منحرف می‌شود، که به آن انحراف مغناطیسی می‌گویند. کلا به همراه داشتن اشیایی از جنس آهن یا انواع مشابه آن می‌تواند باعث اختلال در حرکت عقربه شود. حتی وجود یک گیره کاغذ روی نقشه ممکن است مسئله ساز شود؛ بنابراین، هنگام استفاده از قطب‌نما باید مطمئن شویم که از اشیای انحراف‌دهنده آن، به‌طور کلی دور است. همچنین احتمال تاثیرگذاری
جاذبه‌های مغناطیسی موجود در خاک نیز وجود دارد، که بسیار نادر است.
در جدول زیر حداقل فاصله وسایل مختلف از قطب‌نما -برای این‌که قطب‌نما شمال مغناطیسی را به درستی نشان دهد- آمده‌است:
اشیا
فاصله
خطوط برق فشار قوی
۵۵ متر
کامیون و اتومبیل
۱۰ متر
خطوط تلفن
۱۰ متر
ابزار الکتریکی و مکانیکی
۲ متر
کلاهک‌ها و اشیاء کوچک فلزی
۲/۱ متر
قطب‌نمای پیشرفته
قطب‌نماهای پیشرفته که بیشتر در صنایع مخابرات و امور نظامی به کار برده می‌شوند، مجهز به سلول‌های شب‌نما هستند که حتی در تاریکی شب عمل جهت‌نمایی را صورت دهند. این نوع قطب‌نماها در دوربینهای دو چشمی نظامی، تانکها، نفربرها و حتی در ساختمان برخی خودروهای پیشرفته نیز به کار می‌رود.
از قطب‌نماهای پیشرفته در اندازه‌گیری طول جغرافیایی و عرض جغرافیایی محل نیز استفاده می‌کنند که در نقشه‌خوانی، پیاده‌سازی عملیات نظامی، دیده‌بانی در مناطق جنگی و … نقش تعیین‌کننده دارند.
قطب‌نمای M1
ساختمان قطب‌نمای M1
دستگیره یا شصتی: حلقه‌ای است که در انتهای قطب‌نما قرار دارد و برای نگهداشتن قطب‌نما به حالت تراز در موقع استفاده بکار می‌رود.
در قطب‌نما: درپوشی است آلومینیومی که در وسط آن تار موئی قرار دارد و کاربرد تارموئی مانند مگسک اسلحه است و دو سر تار موئی دو نقطه فسفری (شبنما) وجود دارد و در موقع کار شبانه از آن استفاده می‌شود. در حاشیه در قطب‌نما خط‌کشی تعبیه شده‌است و بر اساس مقیاس ۰۰۰/۵۰: ۱ بر مبنای کیلومتر مدرج شده‌است.
تیغه نشانه روی و عدسی چشمی: تیغه ایست که بالای آن شکاف کوچکی همانند شکاف درجه اسلحه است و با زاویه ۴۵ درجه نسبت به صفحه مدرج قرار می‌گیرد و در موقع گرا گرفتن با کمک تار موئی بکار می‌رود. در این حال توسط عدسی چشمی که در وسط تیغه تعبیه شده اعداد مربوط به گرای هدف نشانه روی شده قرائت می‌شود. خواباندن تیغه بر روی صفحه قطب‌نما سبب قفل شدن صفحه مدرج می‌شود.
بدنه: کلیه اجزای قطب‌نما در داخل بدنه که از جنس آلومینیوم است قرار دارد. در کنار این محفظه خط‌کشی تعبیه شده که با باز شدن کامل در قطب‌نما، خط‌کشی قطب‌نما را کامل می‌کند.
طوقه کار در شب: طوقه متحرکی است که جداره خارجی آن دندانه دار است و تعداد ۱۲۰ دندانه دارد این دندانه‌ها با زائده‌ای در کنار قطب‌نما در تماس است که به هنگام چرخش تق تق صدا می‌دهد و هر تقه برابر ۳ درجه است. بر روی صفحه طوقه یک خط و یک نقطه فسفری مشاهده می‌شود که در موقع کار در شب از آن استفاده می‌شود. (زاویه بین خط و نقطه ۴۵ درجه و ۱۵ تقه است)
صفحه ثابت: در زیر طوقه کار درشب صفحه شیشه‌ای ثابتی قرار دارد که روی آن یک خط سیاه به نام شاخص تعبیه شده. این خط درست در امتداد شکاف تیغه نشانه روی و تار موئی قرار دارد که در موقع گرا گرفتن هر عددی زیر شاخص باشد گرای آن امتداد است.
صفحه مدرج: صفحه ایست لغزنده که عقربه مغناطیسی روی آن نقش بسته‌است. بر روی این صفحه دو گونه تقسیم‌بندی وجود دارد.
تقسیم‌بندی داخلی که برحسب درجه صورت گرفته و به رنگ قرمز می‌باشد که به ازای هر ۵ درجه علامت‌گذاری وهر ۲۰ درجه عددگذاری شده‌است. (محیط دایره به ۳۶۰ قسمت مساوی تقسیم شده و زاویه بین دو شعاع دایره که یک قسمت را فرا گرفته‌است، یک درجه نام دارد).
تقسیم‌بندی خارجی که برحسب میلیم غربی و برنگ سیاه است که به ازای هر ۲۰ میلیم علامت‌گذاری و هر هر ۲۰۰ میلیم عددگذاری شده‌است ولی دو صفر سمت راست آن اعداد به منظور اختصار حذف شده‌است. (در این تقسیم‌بندی محیط دایره به ۶۴۰۰ قسمت تقسیم شده که هر قسمت آن را یک میلیم گویند).
جهت‌یابی
قبله‌نما
قطب
شمال مغناطیسی
میل مغناطیسی
انحراف مغناطیسی
قطب‌نمای گردش‌سنج