Οι πυξίδες και το GPS λειτουργούν κανονικά κοντά στους πόλους της Γης;
Και οι πυξίδες και το GPS δεν μπορούν να λειτουργήσουν κανονικά στους πόλους. Η βελόνα της πυξίδας θα δείχνει προς οποιαδήποτε τυχαία κατεύθυνση. Το GPS μπορεί να μπορεί να σας πει την τοποθεσία σας, αλλά δεν μπορεί να σας κατευθύνει.
Η ζωή έχει γίνει αρκετά εύκολη χάρη στην εφεύρεση του Global Positioning System (GPS), της σύγχρονης μορφής πλοήγησης. Το μόνο που χρειάζεται να κάνετε είναι να τροφοδοτήσετε την τοποθεσία στο σύστημα και το GPS θα σας καθοδηγήσει. Βασικά δεν μπορείς να χαθείς!
Ωστόσο, ο κόσμος δεν ήταν πάντα τόσο απλός. Το GPS είναι μια αρκετά νέα τεχνολογία, επομένως πριν υπάρξει, η πυξίδα ήταν ο αξιόπιστος και αληθινός σύμβουλος. Οι πυξίδες χρησιμοποιούνται από το 1 μ.Χ., όταν κατασκευάστηκαν για πρώτη φορά από τη δυναστεία των Χαν. Στην πραγματικότητα, κάποτε πυξίδες και χάρτες μεταφέρθηκαν λαθραία μέσω επιτραπέζιων παιχνιδιών Monopoly σε αιχμαλώτους πολέμου που είχαν κολλήσει στη Γερμανία κατά τη διάρκεια του Β' Παγκοσμίου Πολέμου.
Ωστόσο, το GPS και οι πυξίδες, όπως και κάθε άλλη τεχνολογία, δεν είναι ανθεκτικά σε αστοχίες, αλλά λειτουργούν διαφορετικά σε διαφορετικά μέρη της Γης.
Σε ορισμένα μέρη, μπορεί ακόμη και να σταματήσουν να λειτουργούν εντελώς ή να λειτουργούν ανακριβώς!
Το μυστήριο των πόλων της Γης
Η Γη έχει δύο είδη πόλων - Γεωγραφικούς και Μαγνητικούς. Οι γεωγραφικοί πόλοι είναι τα βορειότερα και νοτιότερα σημεία της Γης, όπου ο άξονας περιστροφής συναντά την επιφάνεια. Κάθε πλανήτης έχει γεωγραφικούς πόλους.
Γεωγραφικοί πόλοι της Γης (Φωτογραφία :mapichai/Shutterstock)
Ωστόσο, ορισμένα ουράνια σώματα (όπως η Γη) διαθέτουν επίσης μαγνητικό πεδίο. Το μαγνητικό πεδίο της Γης είναι αποτέλεσμα του σιδήρου πυρήνα του πλανήτη. Ο εσωτερικός πυρήνας είναι συμπαγής, ενώ ο εξωτερικός είναι λιωμένος. Τα ρεύματα μεταφοράς δημιουργούνται συνεχώς στον εξωτερικό πυρήνα και αυτή η κίνηση του λιωμένου σιδήρου οδηγεί στο σχηματισμό ενός μαγνητικού πεδίου.
Τα ρεύματα μεταφοράς στον εξωτερικό πυρήνα της Γης δημιουργούν γραμμές μαγνητικού πεδίου (Πιστωτική φωτογραφία :Jakinnboaz/Shutterstock)
Το μαγνητικό πεδίο εκτείνεται προς τα έξω από την επιφάνεια της Γης, ενώ το εσωτερικό της Γης συμπεριφέρεται σαν μια τεράστια ράβδος μαγνήτης. Έτσι, η Γη έχει έναν μαγνητικό βόρειο πόλο και έναν μαγνητικό νότιο πόλο. Ο μαγνητικός βόρειος πόλος βρίσκεται κοντά στον γεωγραφικό νότιο πόλο και ο μαγνητικός νότιος πόλος βρίσκεται κοντά στον γεωγραφικό βόρειο πόλο. Ο γεωγραφικός και ο μαγνητικός πόλος δεν υπάρχουν στις ίδιες τοποθεσίες.
Υπάρχει μια απόσταση περίπου 500 km μεταξύ του γεωγραφικού βόρειου πόλου και του μαγνητικού νότιου πόλου. Οι μαγνητικοί πόλοι δεν είναι σταθεροί και αλλάζουν συνεχώς τη θέση τους. Ακόμη και το γεωμαγνητικό πεδίο αποσυντίθεται, αντιστρέφεται και αποκαθίσταται με την πάροδο του χρόνου.
Μαγνητικοί πόλοι της Γης και γραμμές μαγνητικού πεδίου. (Φωτογραφία:Peter Hermes Furian/Shutterstock)
Η μεταβλητή ισχύς του μαγνητικού πεδίου και η συνεχής μετατόπιση μπορεί να προκαλέσουν δυσλειτουργία των πυξίδων και του GPS, αλλά προτού εμβαθύνουμε στα γιατί, ας προσπαθήσουμε πρώτα να κατανοήσουμε πώς λειτουργούν οι πυξίδες και το GPS.
Πώς λειτουργεί μια πυξίδα;
Η πυξίδα είναι μια πολύ βασική συσκευή, αλλά έχει τεράστια σημασία. Λειτουργεί με την αρχή ότι ο μαγνητικός βορράς έλκει τον μαγνητικό νότο. Όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, η Γη έχει έναν μαγνητικό βόρειο πόλο και έναν μαγνητικό νότιο πόλο. Η πυξίδα είναι μια μικρή συσκευή με μαγνητική βελόνα.
Όταν η πυξίδα διατηρείται παράλληλα με το έδαφος, η βελόνα περιστρέφεται. Η κατεύθυνση προς την οποία δείχνει το Βορρά της βελόνας είναι η κατεύθυνση του μαγνητικού Νότιου πόλου.
Δεδομένου ότι ο μαγνητικός νότιος πόλος βρίσκεται κοντά στον γεωγραφικό βόρειο πόλο, η κατεύθυνση προς την οποία δείχνει το βόρειο τμήμα του δείκτη είναι η κατεύθυνση του γεωγραφικού βόρειου πόλου. Ομοίως, η κατεύθυνση προς την οποία δείχνει το νότο του δείκτη είναι η κατεύθυνση του γεωγραφικού νότιου πόλου.
A Compass (Προστασία φωτογραφίας:Alex Staroseltsev/Shutterstock)
Χρήση πυξίδας στους πόλους
Η Γη έχει το δικό της μαγνητικό πεδίο που είναι αρκετά ισχυρό για να κάνει μια πυξίδα να λειτουργεί. Ωστόσο, ένα μαγνητικό πεδίο, ως διανυσματικό μέγεθος, έχει και διεύθυνση, εκτός από ισχύ. Επομένως, εάν πάρετε την πυξίδα σας μαζί σας και σταθείτε σε έναν από τους πόλους με την πυξίδα οριζόντια, έτσι ώστε η κατεύθυνση του μαγνητικού πεδίου να είναι κάθετη στη βελόνα της πυξίδας, η βελόνα της πυξίδας θα δείχνει προς οποιαδήποτε τυχαία κατεύθυνση.
Πώς λειτουργεί το GPS;
Το GPS ή το παγκόσμιο σύστημα εντοπισμού θέσης είναι ένα σύστημα πλοήγησης που βασίζεται σε δορυφόρους. Όπως οι ναυτικοί στην αρχαιότητα κοιτούσαν προς τα αστέρια για να τα καθοδηγήσουν στο σωστό μονοπάτι, έχουμε έναν συνδυασμό ανθρωπογενών δορυφόρων που μπορούν να κάνουν το ίδιο πράγμα. Ολόκληρο το σύστημα GPS αποτελείται από επίγειους σταθμούς, δορυφόρους και δέκτες. Οι δορυφόροι στέλνουν συνεχώς σήματα σε έναν δέκτη (που υπάρχει στο κινητό σας τηλέφωνο, φορητό υπολογιστή, αυτοκίνητο). Ο δέκτης εκτελεί υπολογισμούς και σας εντοπίζει. Όσο μεγαλύτερος είναι ο αριθμός των δορυφόρων, τόσο μεγαλύτερη είναι η ακρίβεια. Οι επίγειοι σταθμοί χρησιμοποιούνται για την επάνδρωση των δορυφόρων.
Εντοπίζει GPS μέσω δορυφόρων (Πιστωτική φωτογραφία :AleksOrel/Shutterstock)
Το Global Positioning System ανήκει και λειτουργεί από τις Η.Π.Α. Άλλες χώρες έχουν δημιουργήσει τα δικά τους συστήματα εντοπισμού θέσης, όπως το BeiDou της Κίνας και το GLONASS της Ρωσίας.
Χρήση GPS στους Πόλους
Είναι αρκετά σαφές γιατί μια πυξίδα θα δυσλειτουργούσε στους πόλους, αλλά το ερώτημα είναι αν το GPS επίσης δυσλειτουργεί όπως οι πυξίδες; Ίσως νομίζετε ότι το GPS δεν εξαρτάται από το μαγνητικό πεδίο της Γης, αλλά μάλλον από τους ανθρωπογενείς δορυφόρους, επομένως θα πρέπει να λειτουργεί καλά. Λοιπόν, κάνετε και οι δύο λάθος και σωστά.
Πλοήγηση (Φωτογραφία:NicoElNino/Shutterstock)
Η λειτουργία GPS εξαρτάται όντως από τους δορυφόρους που βρίσκονται σε τροχιά γύρω από τη Γη, αλλά αυτή η λειτουργία περιορίζεται στην παροχή μιας ακριβούς τοποθεσίας. Μπορεί να σας πει πού βρίσκεστε σε μια δεδομένη χρονική στιγμή, αλλά δεν μπορεί απαραίτητα να σας οδηγήσει στον προορισμό σας. Για να λειτουργήσει ως οδηγός κατεύθυνσης, μια συσκευή GPS είναι εγκατεστημένη με χάρτες (όπως οι Χάρτες Google σε ένα κινητό τηλέφωνο) καθώς και μια πυξίδα. Ναι, καλά διαβάσατε, το GPS λειτουργεί σε συγχρονισμό με μια πυξίδα. Έτσι, το ίδιο το GPS δεν δυσλειτουργεί στους πόλους, αλλά λόγω της σπασμένης πυξίδας, η συσκευή GPS δεν θα μπορεί πλέον να δείχνει οδηγίες.
Πρέπει επίσης να καταλάβουμε ότι το GPS δεν είναι αμετάβλητο και ότι η λειτουργία του μπορεί να επηρεαστεί από κακές καιρικές συνθήκες, εμπόδια (π.χ. εάν βρίσκεστε σε υπόγειο) και μπορεί επίσης να εμφανίζει σφάλματα λόγω του φαινομένου της ιονόσφαιρας.
Η ιονόσφαιρα είναι ένα στρώμα της ατμόσφαιρας που εκτείνεται από 50 km έως 1000 km πάνω από την επιφάνεια της Γης. Αποτελείται από φορτισμένα σωματίδια σε συνεχή κίνηση. Επομένως, το σήμα GPS που μεταδίδεται από τον δορυφόρο μπορεί να διασκορπιστεί στην ιονόσφαιρα και να καθυστερήσει. Αυτό προκαλεί λάθη στην ανάγνωση. Δεδομένου ότι η ιονόσφαιρα δεν είναι ομοιογενής, είναι δύσκολο να έχουμε έναν ενιαίο τύπο διόρθωσης σφαλμάτων.
Πλοήγηση έναντι μαγνητικών πόλων
Κάθε φορά που κρατάτε μια πυξίδα οριζόντια, δείχνει προς τον μαγνητικό Νότο, ο οποίος βρίσκεται σε ελάχιστη απόσταση από τον Γεωγραφικό Βορρά. Για να διορθωθεί αυτή η ανωμαλία, υπάρχει ένα Παγκόσμιο Μαγνητικό Μοντέλο που αντιπροσωπεύει το διαφοροποιημένο μαγνητικό πεδίο της Γης. Μια συσκευή GPS λειτουργεί επίσης με τη βοήθεια ενός WMM, γι' αυτό μπορεί να σας δείξει τη σωστή διαδρομή.
World Magnetic Model 2010 (Photo Credit :public domain/Wikimedia Commons)
Ωστόσο, το συνεχώς μεταβαλλόμενο μαγνητικό πεδίο εγγυάται ένα νέο WMM κάθε πέντε χρόνια. Βασικά, μπορείτε να συγκρίνετε το WMM με έναν κανονικό γεωγραφικό χάρτη. Εάν οι χερσαίες μάζες συνεχίζουν να μετακινούνται, θα χρειάζεστε έναν νέο χάρτη κάθε φορά για να προσδιορίσετε τις σωστές τοποθεσίες. Ομοίως, εάν το WMM που χρησιμοποιείτε είναι ξεπερασμένο, ένας ιχνηλάτης GPS μπορεί να σας οδηγήσει σε λάθος τοποθεσία.
Συμπέρασμα
Μια πυξίδα μπορεί να ακούγεται σαν μια ξεπερασμένη συσκευή, αλλά το σύγχρονο GPS σας δεν θα ήταν τίποτα χωρίς μια πυξίδα. Και τα δύο συνεργάζονται και σας βοηθούν να φτάσετε στον προορισμό σας επισημαίνοντας τοποθεσίες στον χάρτη του Παγκόσμιου Μαγνητικού Μοντέλου.
Σε περίπτωση που ταξιδεύετε σε έναν από τους πόλους του πλανήτη, το GPS μπορεί να εξακολουθεί να μπορεί να σας παρακολουθεί, αλλά δεν θα μπορεί να σας βοηθήσει να φτάσετε στον προορισμό σας λόγω της δυσλειτουργικής πυξίδας!
