اتجاه الشمال يمكن تحديده باستخدام البوصلة المغناطيسية، فالبوصلة أداة ملاحية تستخدم في تحديد الاتجاه بالنسبة إلى قطبي الأرض، وتتكون من مؤشر ممغنط يشير عادة إلى النهاية الشمالية، ويتحرك وضعه تبعا لحقل الأرض المغناطيسي، وتمثل البوصلة عنصرا للآمان خاصة للمسافر عبر المحيطات، ويمكن استعمال البوصلة لحساب الرأسية، ومع آلة السدس في حساب خطوط العرض، ويمكن استعمالها مع الكرونومتر البحرية لحساب خطوط الطول، لذلك فهي توفر الملاحة بصورة مطورة، والمدهش أن البوصلة لم يتم استبدالها إلا حديثا بواسطة الأجهزة التكنولوجية المتطورة مثل نظام تحديد المواقع العالمي GPS، وفي هذا المقال نشير إلى سبب تحرك إبرة البوصلة إلى الشمال وكيفية صناعتها.
اتجاه الشمال المغناطيسي
ويمكن التعبير عن البوصلة بأنها أي جهاز مغناطيسي يقدر على الإشارة إلى تجاه شمال القطب المغناطيسي للأرض، ويوجد على وجه نقاط رئيسية تشير إلى الشمال والجنوب والشرق والغرب، وتعتمد البوصلة على حقل الأرض المغناطيسي، أي أن اتجاه الشمال الذي يشير إليه مؤشر البوصلة، يقصد به اتجاه الشمال المغناطيسي وليس الشمال الحقيقي، وفي هذه الحالة يمكن استخدام البوصلة الجيروسكوبية لتحديد الشمال الحقيقي، لأنها لا تتأثر بخطوط المجال المغناطيسي ولا دوائر الكهرباء القريبة أو كتل معادن الحديد، وتطورت تلك البوصلة حديثا ليتم اختراع البوصلة الإلكترونية أو البوصلة الجيروسكوبية البصرية، فتستطيع تحديد الاتجاهات المغناطيسية دون أن تتأثر أجزائها المتحركة، وتظهر تلك البوصلة الحديثة كنظام فرعي اختياري في أجهزة الاستقبال. لكن على الرغم من هذا التطور، إلا أن البوصلة المغناطيسية لا تزال منتشرة خصوصا في الأماكن النائية، وذلك لمتانتها ورخص ثمنها وعدم تطلبها لأي إمدادات من الطاقة الكهربائية.
صناعة البوصلة
في القرن الخامس عشر تمكم المسلمون العرب من صناعة البوصلة المغناطيسية ولم يستطيعوا الاستغناء عنها في رحلانهم البحرية، تُصنع البوصلة في الأغلب من جهاز مفرد يكون بداخله شريط ممغنط أو إبرة تحول مثبت على محور غير قابل للاحتكاك، أو تتحرك في السوائل مما يمنح لها القدرة على الإشارة إلى اتجاه الشمال والجنوب المغناطيسي، وقد تطورت صناعة البوصلة حتى ظهرت أنواع أخرى تستطيع التمييز بين اتجاه الشمال الحقيقي و اتجاه الشمال المغناطيسي.
سبب اتجاه البوصلة إلى الشمال دائما
ولكي تفهم سبب تحرك إبرة البوصلة إلى الشمال دوما، عليك تخيل أن بداخل جوف الكرة الأرضية يوجد قضيب مغناطيسي ضخم، قطبه الشمالي يوجد في نصف الكرة الجنوبي، وقطبه الجنوبي يوجد في نصف الكرة الشمالي، لذلك عندما تتأثر إبرة البوصلة بالمجال المغناطيسي للكرة الأرضية، فتبعا لقوانين الفيزياء سيتحرك مؤشر البوصلة ويكون هو ذو القطب الجنوبي إلى الشمال دائما حيثما كنت سواء في الشرق أو الغرب، وهذا لأن الأقطاب المختلفة تتجاذب.
والمجال المغناطيسي للكرة الأرضية ضعيف جدا لا تتأثر به الإبرة إلا إن كانت رفيعة وخفيفة الحركة، ويختلف العلماء في سبب مغناطيسية الأرض، لكن السبب الأرجح هو وجود كتلة ضخمة من الحديد المنصهر داخل طبقات الأرض، وينتج عن هذا الحمل الحراري إشعاعات حرارية تضغط بقوة على السائل المنصهر، فتؤدي إلى حركته الدورانية والتي تولد بدورها حقلا مغناطيسيا طول محور دوران الأرض. ما دمت تحمل بوصلة معك، فتستطيع أن تهتدي إلى طريقك، وستعرف اتجاهك، سواء كنت مسافرا في الصحراء أو محلقا في السماء، أو في عرض البحر.