Кіріспе

Магниттік солтүстік пен нақты солтүстік арасындағы көлденең жазықтықтағы бұрыш. Магниттік деклинация (кейде магниттік ауытқу деп те аталады) – Жер бетіндегі нақты бір мекендегі магниттік солтүстік пен нақты солтүстік арасындағы бұрыш. Бұл бұрыш полюстік қабыну салдарынан уақыт өте келе өзгеруі мүмкін. Магниттік солтүстік – магниттелген компастың солтүстік ұшының көрсеткіші, ол Жердің магниттік өріс сызықтарының бағытына сәйкес келеді. Нақты солтүстік – географиялық Солтүстік полюске қарай бағытталған меридиан. Боудич өзгерісті былай анықтайды: «магниттік және географиялық меридиандар арасындағы бұрыш, ол магниттік солтүстіктің нақты солтүстікке қатысты бағытын көрсету үшін градустар мен минуттармен шығысқа немесе батысқа қарай белгіленеді, кез келген жерде». Магниттік және тор меридиандары арасындағы бұрыш торлық магниттік бұрыш, торлық өзгеріс немесе гривация деп аталады. Келісім бойынша, егер магниттік солтүстік нақты солтүстіктен шығысқа қарай болса, деклинация оң болып саналады, ал батысқа қарай болса, теріс болып саналады. Изогоникалық сызықтар – Жер бетіндегі деклинацияның тұрақты мәні сақталатын сызықтар, ал деклинация нөлге тең сызықтар агоникалық сызықтар деп аталады. Грек әрпі δ (дельта) магниттік деклинацияның символы ретінде жиі қолданылады. Магниттік ауытқу термині кейде магниттік деклинациямен шатастырылады, бірақ дұрысырақ айтқанда, ол кемеде немесе ұшақтағы темір сияқты жақын орналасқан металл заттардың салдарынан компастың көрсеткішіндегі қателіктерді білдіреді. Магниттік деклинацияны магниттік еңіспен шатастыруға болмайды, ол Жердің магниттік өріс сызықтарының көлденең жазықтықтың төменгі жағымен құратын бұрышы.

Уақыт пен орын бойынша деклинацияның өзгеруі

Магниттік деклинация әр жерде және уақыт өте келе өзгереді. Мысалы, Америка Құрама Штаттарының шығыс жағалауында саяхатшы Мэн штатында батысқа қарай 16 градус, Флоридада 6 градус, Луизианада 0 градус, ал Техаста шығысқа қарай 4 градус деклинацияны байқайды. Ұлыбританияның Лондон қаласындағы деклинация 2014 жылы батысқа қарай 1 градус болды, 2020 жылдың басында 0 градусқа дейін төмендеді. 17 ғасырда алыс жерлерде өлшенген магниттік деклинация туралы хабарлар кеңінен таралды, ал Эдмунд Галлей 1700 жылы Атлант мұхитының деклинация картасын жасады. Көптеген аймақтарда кеңістіктік өзгерулер Жердің тереңдігіндегі ағындардың нашарлығын көрсетеді; кейбір аймақтарда жер қыртысындағы темір кені немесе магнетит кендері деклинацияға елеулі үлес қосуы мүмкін. Сол сияқты, осы ағындардың ұзақ мерзімді өзгерістері Жер бетіндегі бір нүктедегі магниттік өріс күші мен бағытының баяу өзгеруіне әкеледі. Белгілі бір аймақтағы магниттік деклинация уақыт өте келе баяу өзгеруі мүмкін (көбінесе өзгереді), шамамен әр жүз жыл сайын 2–2,5 градусқа дейін, өлшенген орнына байланысты. Івуживик сияқты полюске жақын жерлерде деклинация әр үш жылда 1 градусқа өзгеруі мүмкін. Бұл көптеген саяхатшылар үшін маңызды болмауы мүмкін, бірақ ескі карталардан алынған магниттік бағыттарды немесе ескі құжаттардағы бағыттарды (метестерді) пайдаланып жерлерді дәл анықтау үшін маңызды болуы мүмкін. Өзгерістің уақыт бойынша қалай өзгеретінін мысалы ретінде, төмендегі екі картаны қараңыз, олар 124 жыл аралығында бір аймақтың (Лонг-Айленд бұғазының батыс жағы) зерттеулерін көрсетеді. 1884 жылғы картада батысқа қарай 8 градус 20 минуттық деклинация көрсетілген. 2008 жылғы картада батысқа қарай 13 градус 15 минут көрсетілген.

Далалық өлшеу

Магниттік ауытқу кез келген жерде аспан полюстеріне сілтеме жасау арқылы тікелей өлшенуі мүмкін – жұлдыздар айналып жүргендей көрінетін және нақты солтүстік және нақты оңтүстік бағыттарын көрсететін аспандағы нүктелер. Бұл өлшеуді жүзеге асыруға арналған құрал деклинометр деп аталады. Солтүстік аспан полюсінің шамамен орнын Поляр жұлдызы (Солтүстік жұлдызы) көрсетеді. Солтүстік жарты шардың географиялық еніне байланысты, ауытқуды магниттік бағыт пен Поляр жұлдызына визуалды бағыт арасындағы айырмашылық ретінде шамамен анықтауға болады. Поляр жұлдызы қазіргі уақытта солтүстік аспан полюсінің айналасында 0,73° радиусы бар шеңбер бойымен қозғалады, сондықтан бұл әдіс бір градусқа дейін дәл. Жоғары ендіктерде Поляр жұлдызын көкжиекке жақын нысанға қаратып бағыттау үшін құрсауыл ( plumb bob) пайдалы, осылайша оның бағытын анықтауға болады.

Карталардан анықтау

Жергілікті магниттік жатпаны (бірнеше градус ішінде) шамамен анықтау үшін әлемнің немесе құрлықтың жалпы изогоникалық картасын, мысалы жоғарыда көрсетілгендей пайдалануға болады. Изогоникалық сызықтар авиациялық және теңіз карталарында да көрсетілген. Ірі масштабты жергілікті карталар ағымдағы жергілікті жатпаны, көбінесе схемалық диаграмманың көмегімен көрсете алады. Егер бейнеленген аумақ өте кішкентай болмаса, картаның аумағында жатпаның өлшенетіндей өзгеруі мүмкін, сондықтан деректер картадағы нақты бір нүктеге сілтеме жасалуы мүмкін. Ағымдағы өзгеру жылдамдығы мен бағыты да көрсетілуі мүмкін, мысалы, жылдық доға минуттарында. Сол диаграммада карталық солтүстік бұрышы (картаның солтүстік-оңтүстік тор сызықтарының бағыты) көрсетілуі мүмкін, ол нақты солтүстіктен өзгеше болуы мүмкін. Мысалы, АҚШ Геологиялық қызметінің (USGS) топографиялық карталарында диаграмма аймақтағы магниттік солтүстік пен нақты солтүстік арасындағы қатынасты көрсетеді (үстінде бес қанатты жұлдызы бар тік сызықпен және "MN" деп белгіленген жебемен), ал MN жебесі мен тік сызық арасындағы бұрышқа жақын белгі жатпаның және осы бұрыштың мөлшерін градустармен, милдермен немесе екеуімен бірге көрсетеді. Дегенмен, диаграмманың өзі көрсетілген сандық жатпа бұрышын дәл бейнелемейді, бірақ карта жасаушы оны оқу үшін мақсатты түрде үлкейтеді.

Модельдер мен бағдарламалық қамтамасыз ету

Жоғарыда сипатталған терең ағымдардың жаһандық эмпирикалық моделі Жердің магнит өрісінің ерекшеліктерін, соның ішінде белгілі бір уақыт аралығында кез келген уақытта және кез келген жердегі магниттік жарық сызыбын сипаттау және болжау үшін қолданылады. Мұндай модельдердің бірі – АҚШ және Ұлыбританияның World Magnetic Model (WMM) моделі. Ол бес жылдық кезеңнің басында карта жасаушылардың назарнағына ұсынылған барлық ақпарат негізінде құрастырылады. Модель өте тұрақты өзгеріс қарқынын көрсетеді және әдетте айлар немесе жылдар бұрын жасалған картадан гөрі дәл болады. Тарихи деректер үшін IGRF және GUFM модельдерін пайдалануға болады. Мұндай модельдерді қолдануға арналған құралдар:

АҚШ-тың Ұлттық мұхиттық және атмосфералық басқару басқармасының бөлімшесі – Ұлттық геофизикалық деректер орталығы ұйымдастырған веб-қосымшалар. Ұлттық геокеңістік барлау агенттігінің WMM үшін жасаған C демо бағдарламасы, сондай-ақ басқа да үшінші тараптың әртүрлі іске асырулары. WMM, IGRF және GUFM модельдері магнит өрісін тек ядро-мантия шекарасындағыдай сипаттайды. Іс жүзінде магнит өрісі Жер қыртысының әсерінен де бұрмаланады, бұл бұрмалану магниттік аномалия болып табылады. Нақтырақ бағалау үшін Enhanced Magnetic Model сияқты қыртысты ескеретін үлкен модельді қолдануға болады. (Жарық сызыбы контурларын салыстыру үшін сілтеме берілген бетке қараңыз.)

Айналатын компастар

Магниттік компас географиялық (нағыз) солтүстікке емес, магниттік солтүстікке бағытталады. Жаяу жүруге арналған компастар (яғни, базалық немесе транспортирлік компас) 360 градусқа бұрылатын және магниттік инеден тәуелсіз циферблат немесе белдемше қолданады. Нағыз солтүстікке қатысты бағытты қолмен орнату үшін, белдемшенің N (солтүстік) белгісі мен инесінің поляризацияланған ұшы (әдетте қызыл түске боялған) көрсеткен магниттік солтүстіктің бағыты (шығыс немесе батыс) арасындағы қажетті градус саны орналасқанша айналдырыңыз. Содан кейін, компастың өзі магниттік инесі капсуланың төменгі жағындағы бағдарлау жебесіне немесе тіктөртбұрышқа келгенше айналдырылады, ал бағыттың градусы базалық тақтадағы бағыт жебесінің түбінде көрсетіледі. Осылайша реттелген компас, егер ол бірдей изогоникалық сызықтағы аймақта болса, магниттік солтүстікке емес, нағыз солтүстікке қатысты бағытты көрсетеді. Оң жақтағы суретте белдемшенің N әрпі компастың инесінің магниттік ұшы көрсеткен бағытқа сәйкес келдірілген, бұл жергілікті деклинацияға (магниттік солтүстіктен 10 градус шығысқа қарай) түзетуді көрсетеді. Сондықтан, базалық тақтадағы бағыт жебесі нағыз солтүстік бағытын көрсетеді. Жергілікті деклинацияны анықтағаннан кейін, айналмалы дискілі компасты компастың белдемшесіндегі нағыз солтүстікке бағыттайтын, магниттік солтүстіктің батысына немесе шығысына жақын шағын үшбұрыш немесе жебе бояу арқылы нағыз солтүстік көрсеткіштерін беру үшін өзгертуге болады. Бұл конструкциядағы басқа компастар компастың белдемшесімен біріктірілген реттелетін деклинация механизмін пайдаланады, нәтижесінде ине бағдарлау жебесімен сәйкестендірілген сайын нағыз солтүстік көрсеткіштері алынады.

Жүгіретін магниттік карталы компастар

Жүзбелі магниттелген циферблат немесе картаны қолданатын компастар теңіз компастарында және линзалық немесе призмалық көру жүйесімен жабдықталған құрлықтағы навигацияға арналған кейбір модельдерде кең таралған. Жүзбелі картасы бар компас әрқашан магниттік солтүстікке қатысты бағытты көрсетеді және оны жатпауға түзетуге болмайды. Шын солтүстік жергілікті магниттік жатпауды қосу немесе алу арқылы есептеледі. Сол жақтағы мысал жүзбелі карта компасынан алынған магниттік бағытты магниттік жатпауды қосу арқылы шын бағытқа түрлендіруді көрсетеді. Мысалдағы жатпау 14°Ш (+14°). Егер керісінше, жатпау 14°Б (-14°) болса, шын бағытты алу үшін оны магниттік бағытқа қосу керек: 40°+ (-14°) = 26°. Керісінше, магниттік бағытты алу үшін жергілікті жатпау шын бағыттан алынады. Жергілікті 14°Ш жатпауы бар болса, 54° шын бағыт (яғни картадан алынған) жатпауды алу арқылы магниттік бағытқа (далада пайдалану үшін) түрлендіріледі: 54° – 14° = 40°. Егер жергілікті жатпау 14°Б (-14°) болса, ол қайтадан магниттік бағытты алу үшін шын бағыттан алынады: 54° – (-14°) = 68°.

Ауысу

Магниттік ауытқу – берілген магниттік бағыттан компастың сәйкес бағыт белгісіне дейінгі бұрыш. Егер компастың бағыт белгісі (мысалы, компастың солтүстігі) сәйкес магниттік бағыттан (мысалы, магниттік солтүстіктен) оңға қарай болса, ал керісінше болса, ауытқу оң болады. Мысалы, егер қайық магниттік солтүстікке бағытталған болса және компастың солтүстік белгісі 3° шығысқа қарай көрсетсе, ауытқу +3° болады. Бір мекендегі әрбір компастың ауытқуы әртүрлі болады және кеменің магнит өрісі, сағаттар сияқты факторларға байланысты. Бұл көрсеткіш қайықтың орналасуына қарай да өзгереді. Магниттер және/немесе темір заттар ауытқуды түзетуге мүмкіндік береді, соның арқасында компас магниттік бағытты дәл көрсетеді. Бірақ көбінесе, түзету картасында компастың қателіктері тізімделеді, оларды есептеу арқылы түзетуге болады. Магниттік бағытты алу үшін компастың бағытына ауытқу қосылуы керек.

Әуе қатынасы

Аэронавигациялық навигация магниттік бағыттарға негізделгендіктен, магниттік ауытқудың уақыт өте келе өзгеруін ескеру үшін навигациялық құралдарды мерзімді түрде жаңарту қажет. Бұл талап VOR маяктарына, ұшу-қону жолақтарының нөмірленуіне, әуе жолдарының белгіленуіне және әуе қозғалысын басқару қызметінің ұшақтарға берген векторлық бағыттарына қатысты, олардың барлығы магниттік бағытқа негізделген. Ұшу-қону жолақтары 01 мен 36 аралығындағы санмен белгіленеді, бұл әдетте жолақтың магниттік азимутының оннан бір бөлігін көрсетеді: 09 нөмірі шығысқа (90°), 18 нөмірі оңтүстікке (180°), 27 нөмірі батысқа (270°) және 36 нөмірі солтүстікке (360° емес, 0°) бағытталған. Дегенмен, магниттік ауытқуға байланысты, ұшу-қону жолағының магниттік бағытына сәйкес болуы үшін жолақтың таңбасын өзгерту қажет болуы мүмкін. Канаданың Солтүстік ішкі әуе кеңістігіндегі ұшу-қону жолақтарына қатысты ерекшелік бар; олар нақты солтүстікке қатысты нөмірленеді, себебі магниттік Солтүстік полюске жақындығы магниттік ауытқуды үлкен етеді және оның өзгеруі жоғары қарқынмен жүреді. Жерде орналасқан радионавигациялық құралдар, мысалы VOR, магниттік солтүстікке сәйкес болуы үшін тексеріліп, жаңартылады, бұл ұшқыштарға ұшақта навигация жасау үшін магниттік компастарын дәл және сенімді пайдалануға мүмкіндік береді. Қарапайымдық үшін авиациялық кесінді карталар нақты солтүстікке қарай жасалады, сондықтан магниттік ауытқудың өзгеруіне байланысты картаны айналдыру қажеттігі туындамайды. Оның орнына, картадағы жеке басылған элементтер (мысалы, VOR компас розалары) магниттік ауытқудың өзгеруін көрсету үшін картаның әрбір жаңартылуымен жаңартылады. Мысалы, 2021 жылдың наурызында Солтүстік Каролина штатындағы Уинстон-Салемнен батысқа қарайғы кесінді картаны қараңыз, онда магниттік солтүстік нақты солтүстіктен батысқа қарай 8 градусқа қашықтап орналасқан (8°W белгісі қойылған үзік сызыққа назар аударыңыз). Бағытты жоспарлағанда, кейбір ұшақ ұшқыштары кесінді картада (картада) нақты солтүстікті пайдаланып сапарды жоспарлай алады, содан кейін ұшақта навигация жасау үшін магниттік компасты пайдаланып нақты солтүстік бағытын магниттік солтүстікке ауыстырады. Бұл бағыттар ұшу алдындағы жоспарда кесінді картада көрсетілген жергілікті ауытқуды қосу немесе алу арқылы түрлендіріледі. Ұшақтардың навигациясына арналған GPS жүйелері де, өздерінің ішкі координаттар жүйесі нақты солтүстікке негізделген болса да, бағыттарды магниттік солтүстік бойынша көрсетеді. Бұл GPS-те магниттік ауытқуды ескеретін іздеу кестелері арқылы жүзеге асырылады. Көзге көрінетін ұшу ережелері бойынша ұшқан жағдайда, GPS-тің ескірген ауытқу дерекқорын пайдалануға рұқсат етіледі, бірақ IFR бойынша ұшқанда дерекқор FAA ережесіне сәйкес 28 күнде бір рет жаңартылуы тиіс. Қауіпсіздік үшін, тіпті ең озық ұшақта да пилот кабинасында магниттік компас болады. Ұшақтың электроникасы істен шыққан жағдайда, ұшқыштар әлі де қағаз карталарға және ежелгі, өте сенімді құрылғыға – магниттік компасқа сүйене алады.