جهت‌يابی در طبيعت

جهت‌يابي به معناي پيدا نمودن جهت‌هاي اصلي و فرعي روي زمين است. جهات اصلي و فرعي به ترتيب زير است:

الف) جهات اصلي:

  • شمال

  • جنوب

  • مشرق (خاور)

  • مغرب (باختر)

ب) جهات فرعي:

  • شمال شرقي (شمال خاوري)

  • شمال غربي (شمال باختري)

  • جنوب شرقي (جنوب باختري)

  • جنوب غربي (جنوب باختري)

 انواع جهت‌يابي در روز

بهترين روش براي جهت‌يابي در روز و شب استفاده از قطب‌نما مي‌باشد. اما روشهايي مرسوم است كه بدون استفاده از قطب‌نما نيز مي‌توان جهت‌ها را بصورت تقريبي بدست آورد. بايد توجه داشت كه روشهاي مذكور فقط در نيمكره‌ي شمالي زمين كاربرد دارند و در نيمكره‌ي جنوبي زمين از روشهاي ديگري استفاده مي‌گردد. مهمترين روش‌هاي جهت‌يابي در روز به اين شرح مي‌باشد:

1) بوسيله‌ي حركت ظاهري خورشيد

خورشيد همواره از مشرق طلوع كرده و در مغرب غروب مي‌كند. هنگام ظهر شرعي كه خورشيد در وسط آسمان مي‌باشد دقيقاً رو به جنوب قرار گرفته و سايه اجسام در آن موقع رو به شمال است.

2)  بوسيله خورشيد و سايه اجسام

در اين روش شاخصي مانند چوب و.. را كاملاً عمود در زمين فرو كرده و قسمت سر سايه تشكيل شده را روي زمين علامت بزنيد (براي مثال با گذاردن سنگ). پس از گذشت 10 الي 15 دقيقه محل سايه تغيير مي‌كند و سايه دوم را نيز مانند سايه اول علامت‌گذاري نماييد. اكنون اگر پاي چپ را پشت علامت اول و پاي راست را پشت علامت دوم بگذاريد. رو به رو جهت شمال مي‌باشد، بعبارتي ديگر اگر دو علامت زده شده را توسط خط صافي به يكديگر متصل كنيد عمود منصف آن جهت شمال مي‌باشد. نكته مهم اين است كه اگر اينكار را در مدت زمان نزديك به ظهر شرعي انجام دهيد جهت تقريبي شمال را نشان مي‌دهد.

3) بوسيله خورشيد و ساعت مچي

اگر ساعت روي وقت صحيح محلي تنظيم شده باشد و عقربه ساعت‌‌شمار را دقيقاً رو به سمت خورشيد بگيريد (طوريكه كه سايه عقربه زير آن باشد) نيمساز زاويه عقربه ساعت‌شمار با عدد 12 رو به جهت جنوب است. در اين روش از صبح تا ظهر بايد از نيمدايره‌ي چپ ساعت و از ظهر تا عصر از نيم‌دايره‌ي راست ساعت (عقربه ساعت شمار نسبت به عدد 12) استفاده نمود. لازم بذكر است كه در ساعت 12 ظهر، عقربه ساعت‌شمار رو به جنوب مي‌باشد. با ساعت كامپيوتري هم مي‌توان ابتدا شكل ساعت عقربه‌اي را رسم و با شكل رسم شده جهت‌‌يابي كرد.

  • پيدا كردن وقت از روي جهت‌يابي

اگر جهات معلوم باشند مي‌توان ساعت تقريبي را پيدا نمود. براي انجام اين كار بايد دايره‌اي را روي زمين مسطح رسم كرده و جهات اصلي را روي آن مشخص نمود، سپس جهت شرقي قوس را عدد ۱۸، جهت غربي قوس را عدد ۶، و جهت شمالي قوس را عدد 12 شماره‌گذاري نمود. حال در اين نيم‌دايره بايد اعداد بين ۶ تا ۱۲  و ۱۲ تا ۱۸ را بطور كاملاً مساوي رسم كرد. اكنون اگر چوبي را دقيقاً در مركز دايره فرو ببريد سايه‌ي آن روي هر عدد، ساعت تقريبي را نشان مي‌دهد.

 انواع جهت‌يابي در شب

به كمك ستارگان و ماه مي‌توان در شب جهت‌يابي نمود كه البته بهترين روش بوسيله‌ي ستاره قطبي است.

الف-به كمك ستارگان

1) بوسيله‌ي ستاره قطبي

براي ديدن ستاره قطبي در آسمان شب ابتدا بايستي ستارگان دب‌اكبر يا ستارگان ذات الكرسي را پيدا نمود. ستاره دب اكبر (خرس بزرگ، هفت برادران و ملاقه‌اي از ديگر اسامي اين مجموعه ستاره مي‌باشد) مجموعه‌ي هفت ستاره بوده كه به شكل ملاقه در آسمان ديده مي‌شوند. اگر فاصله دو ستاره لبه‌ي آبريز ملاقه را يك برابر در نظر گرفته و آن را پنج برابر كنيد به ستاره‌اي مي‌رسيد كه نسبت به ستارگان اطراف خود پر نورتر است. اين ستاره قطبي بوده و دقيقاً بالاي قطب شمال است. تقريباً قرينه‌ي ستاره‌ي قطبي با دب‌اكبر ستارگان ذات الكرسي كه به ام دبليو (مجموع پنج ستاره كه به دليل چرخش در آسمان شبيه M و گاهي اوقات W است) هم مي‌گويند بوده و اگر ستاره‌ي وسط حرف لاتين (M يا W) در مسير مستقيم فاصله بين دو ستاره را پنج برابر بنماييد به ستاره‌ي قطبي مي‌رسيد.

2) بوسيله ستارگان صليب جنوبي

مجموعه‌ي شش ستاره كه بنام‌هاي مجموعه ستارگان بادبادكي يا علامت سوال هم معروف هستند، اگر پايه‌ي صليب (دم بادبادك) را توسط يك خط فرضي به طرف زمين ادامه دهيد به هر جاي خط افق كه رسيد آن نقطه جهت جنوب است.

3) بوسيله ستارگان خوشه‌ي پروين

در مجموعه ستارگان خوشه‌ي پروين حدود 10 الي 15 ستاره آن به شكل خوشه‌ي انگور در آسمان ديده مي‌شوند كه دم خوشه جهت مشرق را نشان مي‌دهد (بايد امتداد دم را تا خط افق به صورت فرضي رسم كرد).

4) بوسيله كهكشان راه شيري

قسمت پهن‌تر راه شيري جهت غرب و قسمت نازك‌تر آن جهت شرق را نشان مي‌دهد و در ساعت‌هاي آخر شب قسمت پهن به جهت مغرب كشيده مي‌شود.

ب- به كمك ماه

در نيمه‌ي اول ماه‌هاي قمري قوس خارجي ماه جهت مغرب و در نيمه دوم ماه‌هاي قمري قوس خارجي جهت مشرق را نشان مي‌دهد. براي مشخص كردن نيمه‌ي اول يا دوم ماه‌هاي قمري مي‌توان دو سر قوس را توسط خط فرضي به هم وصل كرد و خط فرضي را به سمت زمين ادامه داد، اگر حرف P مشخص شود در نيمه‌ي اول و اگر حرف q مشخص شود در نيمه‌ي دوم ماه قمري قرار داريم.

روشهاي اضطراي جهت‌يابي

اين روش‌ها برخي اوقات جهت صحيح را نشان نمي‌دهند و فقط در مواقع اضطراري كه قطب‌نما نباشد و از روي نور خورشيد يا ستارگان و ماه نتوان جهت‌يابي كرد از آنها استفاده ‌مي‌شود (روش‌هاي مذكور در نيمكره‌ي شمالي زمين كاربرد دارند):

1) اگر مقطع درختي بريده شود، دواير متحدالمركز آن كه نشانه‌ي عمر درخت مي‌باشد در جهت شمال بهم نزديكتر است.

2) با نگاه كردن به چهار طرف يك ساختمان معمولاً يك طرف آن رطوبت بيشتري داشته و آثار خاك ريختگي دارد. آن طرف جهت شمال است.

3) در قبرستان مسلمين اگر به سنگ قبري دقت شود، جهت نوشته‌هاي روي سنگ سمت قبله را نشان مي‌دهد.

4) در مساجد مسلمين محراب سمت قبله است (براي مثال قبله در شهر شيراز جهت جنوب غربي است).

 

 مرجع:

اين مطلب تلخيصي است همراه با كمي اصلاحات ادبي، از مقاله‌ي «تاكتيك هنر مبارزه: سمت‌يابي و جهت‌يابي» از ماهنامه‌ي جنگ‌افزار، سال چهارم، شماره 43.

ناوبری در طبيعت-يك نكته (2)

با فرض داشتن يك گراي معين (مغناطيسي يا جغرافيايي) نسبت به يك نقطه‌ي مشخص، جهت حركت در راستاي اين گرا از روند زير استفاده مي‌شود:

يك نفر از اعضاي تيم بعنوان دستيار ناوبر (assistant) در راستاي تقريبي گراي تعيين شده آنقدر پيشروي مي‌كند كه از ديدرس ناوبر (navigator) تيم خارج نشود. سپس ايستاده به سمت ناوبر بر مي‌گردد. ناوبر در صورت انحراف دستيار خود نسبت به راستاي تعيين شده، به او فرمان جابجايي به سمت چپ يا راست داده تا اينكه او كاملاً بر گراي مسير منطبق شود. سپس ناوبر و بقيه‌ي اعضاي تيم به سمت وي حركت مي‌كنند. پس از رسيدن تيم به نفر نخست، اين فرآيند تكرار مي‌شود. با اين روش مي‌توان عليرغم ديد محدود، در مسير مطلوب باقي ماند و بطور مستقيم پيشروي كرد. به منظور افزايش دقت در اين روش، نفر نخست نيز مي‌تواند نسبت به نفر دوم (ناوبر) گراي برگشت بگيرد تا احتمال خطا كاهش يابد.

جهت‌يابی در طبيعت (روشهای مرسوم)

الف) جهت‌يابی در روز (در نيمكره‌ی شمالی)

·        بوسيله‌ی حركت ظاهری خورشيد

هنگام صبح، خورشيد از مشرق طلوع كرده و هنگام ظهر در وسط آسمان كمي متمايل به جنوب مي‌باشد (اگر ظهر در مقابل خورشيد بايستيم رو به جنوب ايستاده‌ايم)، و سپس در مغرب غروب مي‌كند. پس صبح و عصر با ديدن محل خورشيد مي‌توان مشرق و مغرب و در نتيجه شمال و جنوب را يافت.

 

 ·        بوسيله‌ی خورشيد و سايه‌ی اجسام

اين روش بدين صورت است كه يك قطعه چوب نسبتاً صاف به طول نيم‌متر تهيه كرده و آن را بطور عمودي در زمين فرو مي‌كنيم. در نتيجه، چوب سايه‌اي از خود خواهد داشت. سپس يك سنگ كوچك در انتهاي سايه قرار مي‌دهيم. پس از گذشت 10 الي 15 دقيقه، سايه‌ي چوب مقداري جابجا مي‌گردد. حال يك سنگ يا شاخص ديگري در انتهاي سايه‌ي دوم قرار مي‌دهيم. در اينجا دو علامت روي زمين مشاهده مي‌شود. شاخص اول را با يك خط به شاخص دوم وصل مي‌كنيم. پس از آن، پنجه‌ي پاي چپ خود را پشت علامت اول و پنچه‌ي پاي راست را پشت علامت دوم قرار مي‌دهيم طوريكه چوب تقريباً پشت سر ما باشد. در اين حالت سمت روبروي ما جهت شمال خواهد بود.

 

 ·        بوسيله‌ی خورشيد و ساعت مچی

ابتدا ساعت را بطور افقي در كف دست نگهداشته و عقربه‌ي ساعت‌شمار را بطرف خورشيد بگيريد (عقربه بايد دقيقاً بطرف خورشيد باشد). بين عقربه ساعت‌شمار و عدد 12 زاويه‌اي تشكيل مي‌شود كه نيمساز زاويه‌ي بين عدد 12 و عقربه‌ي ساعت‌شمار، جهت جنوب را نشان مي‌دهد (براي رسم نيمساز در هنگام صبح، از نيمه‌ي سمت چپ ساعت استفاده مي‌شود يعني از ساعت 6 الي 12 و هنگام بعدازظهر، از نيمه‌ي راست ساعت، يعني از 12 الي 18 استفاده مي‌گردد).

 

 ب) جهت‌يابی در شب

·        بوسيله‌ی ستاره‌ی قطبی

در بالاي قطب شمال، ستاره‌اي به نام ستاره‌ي قطبي وجود دارد كه اگر رو به آن بايستيم رو به شمال ايستاده‌ايم. ستاره‌ي قطبي ستاره‌ي كم نوري است كه پيدا كردن آن مشكل است و لذا مي‌توان از وجود ستارگان ديگري مانند دب‌اكبر و ذات‌الكرسي استفاده نمود.

 

 ·        بوسيله‌ی صورت فلكی دب‌اكبر

صورت فلكي دب اكبر از هفت ستاره تشكيل شده است كه به شكل ملاغه در آسمان قرار گرفته‌اند. اگر دو ستاره‌ي سمت جلوي ملاغه (محلي كه آب از آنجا مي‌ریزد) را در امتداد هم به سمت جلو پنج بار ادامه بدهيم به ستاره‌ي قطبي خواهيم رسيد كه نسبت به ستارگان اطراف خود پر نورتر است. ستاره‌ي قطبي يكي از ستارگان صورت فلكي دب اصغر مي‌باشد.

 

·        بوسيله‌ی صورت فلكی ذات‌الكرسی

صورت فلكي ذات‌الكرسي شامل پنج ستاره است كه به شكل M يا W انگليسي در آسمان پديدار مي‌گردند كه اگر از ستاره‌ي وسط به اندازه‌ي 5 برابر فاصله آن نسبت به ستاره‌هاي اطراف به طرف جلو ادامه دهيم به ستاره‌ي قطبي برخورد خواهيم كرد. ستارگان ذات‌الكرسي و دب‌اكبر در ظاهر به دور ستاره‌ي قطبي در گردش هستند؛ بهمين‌خاطر همواره جاي آنها تغيير مي‌كند. اما ستاره‌ي قطبي همواره بين آنها واقع شده است.

 

 ·        بوسيله‌ی ستارگان خوشه‌ی پروين

خوشه‌ي پروين مجموعه‌اي از 10 الي 15 ستاره است كه به شكل خوشه‌ي انگور در آسمان مشاهده مي‌شود. اين ستارگان خوشه مانند از شرق به طرف غرب در حركتند؛ ولي دم خوشه همواره به طرف مشرق مي‌باشد.

 

 ·        بوسيله‌ی ماه

در نيمه‌ي اول ماههاي قمري يعني از اول ماه تا شب دوازدهم، قوس خارجي ماه به سمت مغرب و در نيمه‌ي دوم ماه يعني از هفدهم تا بيست و هشتم، قرص خارجي و بيروني ماه به سمت مشرق مي‌باشد. موقعيكه ماه قرص كامل باشد (بين شب سيزدهم تا شب شانزدهم) مي‌توان از حركت ظاهري آن كه از مشرق بطرف مغرب مي‌باشد جهت را تعيين كرد. براي آنكه بدانيم در نيمه‌ي اول ماه قرار داريم يا در نيمه‌ي دوم، مي‌توان بدين صورت عمل نمود كه وقتي ماه در آسمان نمايان است خود را در امتداد فرورفتگي ماه قرار داده و خطي فرعي از بالا بطرف پايين ترسيم مي‌كنيم. در اين حالت اگر شكل بدست آمده p بود در نيمه‌ي اول و اگر به شكل q باشد در نيمه‌ي دوم ماه قرار داريم.

 

 ·        بوسيله‌ی راه شيری

راه شيري توده‌ي عظيمي از انبوه ستارگان است كه تقريباً از شمال شرقي بطرف جنوب غربي امتداد يافته است. در شمال شرقي اين راه باريك بوده وهر چه بطرف جنوب غربي مي‌رود پهن‌تر مي‌گردد. هر چه به آخر شب نزديك مي‌شويم قسمت پهن راه شيري بطرف مغرب منحرف مي‌گردد.

كره‌ی زمين مانند يك آهن‌رباست!

 اين فكر كه «زمين مانند يك آهن‌رباست» نخستين بار در آخر قرن شانزدهم بوسيله‌ي ويليام گيلبرت ( فيزيكدان انگليسي (William Gilbert)(1544-1603) ضمن مطالعه‌ي خواص مغناطيسي سنگهاي مغناطيسي طبيعي كروي‌شكل ابراز شد. تشابه بين ميدان مغناطيسي سنگهاي مغناطيسي كروي‌شكل و ميدان مغناطيسي زمين، گيلبرت را متوجه اين واقعيت كرد كه زمين مانند يك آهن‌رباست. مبدا و علت پيدايش خاصيت مغناطيسي زمين هنوز مورد بحث دانشمندان است و آنچه تا كنون درباره‌ي علت وجود اين خاصيت در زمين گفته شده است جنبه‌ي فرض و حدس دارد. ولي از نظر آثار مغناطيسي، رفتار زمين به اين مي‌ماند كه درون زمين تيغه‌ي آهن‌ربايي وجود دارد كه راستاي آن با امتداد محور دوران زمين زاويه‌ي كوچكي مي‌سازد و قطب S آن در نيمكره‌ي شمالي واقع است. زاويه‌اي كه راستاي اين آهن‌رباي فرضي با محور زمين مي‌سازد، موجب مي‌شود كه عقربه‌ي قطب‌نما، راستاي واقعي شمال و جنوب جغرافيايي زمين را نشان ندهد.

بنابراين در هر نقطه از سطح زمين، صفحه‌ي نصف‌النهار مغناطيسي با صفحه‌ي نصف‌النهار جغرافيايي (يعني صفحه‌ي قائمي كه در نقطه‌ي مورد نظر از محور دوران زمين مي‌گذرد) زاويه‌اي مي‌سازد كه آن را زاويه‌ي انحراف مغناطيسي (Beta)گويند. زاويه‌ي انحراف مغناطيسي در نقاط مختلف زمين فرق مي‌كند و نكته جالب اين است كه اين زاويه در يك نقطه از زمين هم مقدار ثابتي نيست و با گذشت زمان به كندي تغيير مي‌كند.

در كشتيراني و هواپيمايي، دانستن زاويه‌ي انحراف مغناطيسي و چگونگي تغييرات آن در نقاط مختلف زمين، اهميت زيادي دارد. زيرا در كشتي و هواپيما براي تعيين مسير حركت از قطب‌نما استفاده مي‌شود. نقشه‌هاي خاصي كه زاويه‌ي انحراف مغناطيسي در نقاط مختلف زمين روي آنها مشخص شده است نيز مورد استفاده قرار مي‌گيرد.

هرگاه يك عقربه‌ي مغناطيسي از گرانيگاهش به نخي بدون تاب آويخته شود، عقربه علاوه بر اين كه در سطح نصف‌النهار مغناطيسي زمين قرار مي‌گيرد، قطب N آن نيز به سوي پايين متمايل مي‌شود و راستاي عقربه با راستاي افق زاويه‌اي مي‌سازد كه آن را زاويه‌ي ميل مغناطيسي (Alpha) يا به اختصار ميل مغناطيسي ناميده‌اند. علت اين است كه وقتي عقربه‌ي مغناطيسي از گرانيگاهش آويخته مي‌شود، گشتاور نيروي وزن آن نسبت به محور آويز صفر است و تنها نيروهاي موثري كه سبب چرخش عقربه مي‌شوند نيروهاي مغناطيسي هستند كه بر قطبهاي آن اثر مي‌كنند. اين نيروها سبب مي‌شوند كه عقربه در راستاي واقعي خطوط ميدان مغناطيسي زمين قرار گيرد. بنابران زاويه‌ي ميل مغناطيسي زاويه‌اي است كه بين راستاي خطوط ميدان مغناطيسي زمين و راستاي افق درست مي‌شود. قطب N عقربه قطب‌نماي معمولي به طرف پايين متمايل نمي‌شود؛ زيرا گرانيگاه عقربه زير تكيه‌گاه آن قرار دارد و عقربه طوري ساخته شده است كه در وضع افقي تعادل آن پايدار بماند. زاويه‌ي ميل در نقاط مختلف سطح زمين تغيير كرده بطوريكه در دو قطب مغناطيسي زمين، عقربه در راستاي قائم قرار مي‌گيرد (Alfa=90)؛ در صورتي كه در استواي مغناطيسي به وضع افقي مي‌ايستد (Alfa=0).

 نكات تكميلي:

·        شمال و جنوب واقعي زمين در واقع محل تلاقي محور فرضي دوران زمين با سطح كره‌ي زمين مي‌باشد.

·   بايد هر چند سال يكبار، نقشه‌ها بر اساس اندازه‌گيري زاويه‌هاي جديد انحراف مغناطيسي چاپ شوند؛ زيرا زاويه‌ي انحراف مغناطيسي ثابت نيست و با گذشت زمان تغيير مي‌كند.

·   كره‌ي زمين توسط نيروي مغناطيسي احاطه شده است كه ميدان آن به فضاي اطراف زمين هم كشانده مي‌شود. چيني‌ها نخستين مردماني بودند كه كشف كردند هر گاه يك آهنربا را بطور آزاد بياويزند در جهت شمال و جنوب مي‌ايستد. نام قطب شمال و جنوب آهنربا را هم چيني‌ها گذارده‌اند. از قرن يازدهم به بعد، همين مردم براي كارهاي دريانوردي، استفاده از قطب‌نما را آغاز كردند. اما تحقيقات علمي كه روي مغناطيس انجام شد توسط ويليام گيلبرت و در قرن هفدهم بوده است. اين دانشمند ثابت كرد كه زمين خود مانند يك مغناطيس بزرگ عمل مي‌كند و در اطراف آن هم يك ميدان مغناطيسي وجود دارد. امروزه دريافته‌ايم كه قطب شمال و جنوب مغناطيسي زمين با قطبين شمال و جنوب جغرافيايي تطبيق نمي‌كند. مثلاً شمال مغناطيسي زمين در جزيره‌اي واقع در شمال كانادا در فاصله 1900 كيلومتري قطب شمال جغرافيايي قرار دارد. بر اساس يك تئوري، ميدان مغناطيس زمين حاصل چرخش آرام يك كره‌ي جامد آهن و نيكلي است كه درون زمين قرار دارد و شمال و جنوب مغناطيسي هم دو طرف محور چرخش آن را مشخص مي‌كنند. اما هرچه بيشتر درباره‌ي خاصيت مغناطيسي مطالعه مي‌شود اسرار آن هم پيچيده‌تر مي‌شوند. مثلاً چنانكه در فيزيك خوانده‌ايد گرماي جسم وقتي از حدي (عموماً 500 درجه) بگذرد خاصيت مغناطيس آن زايل مي‌شود و درون زمين كافي است 20 تا 30 كيلومتر پايين برويم تا به اين دما برسيم! از طرف ديگر عده‌اي تصور وجود نوعي دينامو را درون زمين مي‌كنند كه خود حاصل حركات همرفتي آهن مايع داخل زمين است. اما محاسبات رياضي اين احتمال را تاييد نمي‌كند.

 

مرجع: فيزيك سال سوم آموزش متوسطه‌ي عمومي، رشته‌ي رياضي‌فيزيك،1368