تقویت کننده
تقویتکننده
آمپلی فایر یا تقویت کننده های الکترونیکی در موسیقی برای تقویت صدای سازهای پیکاپ داری مانند گیتار الکتریک، گیتار باس، ویولون و ... استفاده می شود.
عملکرد دستگاه
امپلی فایرها در به طور عمده دارای دو مدار الکتریکی به نام دریافت سیگنال صدا (Pre Amp) و تقویت کنندهٔ صدا (Power Amp) هستند. از مهمترین قطعاتی که در کیفیت صدای یک امپ بسیار مهم است وجود یک لامپ خلا میباشد. در گذشته در تمامی آمپلی فایرها از لامپ خلا استفاده می شد اما با گذشت زمان و روی کار آمدن ترانزیستورها، جایگزین مناسبی برای لامپهای خلأ به میدان آمد که از لحاظ هزینه بسیار کمتر از لامپهای خلأ بود. اما صدای تولید شده از خازنها هیچگاه کیفیت صدای تولید شده توسط لامپهای خلأ را نداشت و به همین دلیل در بسیاری از موارد حرفهای از همان لامپهای خلأ قدیمی استفاده میشود.
بلندگوی لسلی
بلندگوی لسلی ( بلندگوی گردان ) (به انگلیسی: Leslie Speaker) ساختاریست تشکیل شده از تقویت کننده/بلندگو که برای ایجاد تغییر در صدا با استفاده از اثر داپلر توسط دانلد لسلی اختراع شده.
تقویتکننده الکترونیکی
تقویت کننده الکترونیکی وسیلهای برای افزایش توان سیگنال میباشد. تقویت کننده شکل سیگنال ورودی را حفظ کرده اما دامنه بزرگتر آن را بزرگتر میکند.
از تقویت کننده ها برای تقویت صدای سازهای مانند گیتار الکتریک، گیتار باس، ویولن برای تقویت انواع خروجی های صدا مانند دستگاه های پخش خانگی، دستگاه های پخش خودرو و برای تقویت صداهای ضبط شده در مسیر دستگاه های ضبط صدا در استودیو های صوتی استفاده می شود.
بلندگو
بلندگو به گونهای دستگاه مبدل انرژی گفته میشود که انرژی الکتریکی را به صدا تبدیل میکند. واژه بلندگو ممکن است تنها به یک ترانسدیوسر (که به آن درایور گویند) و یا به سیستمی شامل چندین درایور و همچنین دیگر قطعات الکترونیکی اطلاق شود. بلندگو بخشی از هر سیستم صوتی است و معمولاً تفاوت کیفیت در سیستمهای صوتی ناشی از این بخش است و بیشترین اعوجاج در صدا در این بخش صورت میگیرد.
تاریخچه
فیلیپ رئیس یک بلندگوی الکتریکی را در سال ۱۸۶۳ در تلفن خود نصب کرد که قادر بود صدایی واضح را مجددا تولید کند.
بلندگوی رایانه
بلندگوی رایانه (به انگلیسی: Computer speaker) دستگاهی از دسته سختافزار رایانه است که وظیفهی انتقال صوت به بیرون از رایانه را دارا میباشد؛ این دستگاهها بیشتر دارای یک آمپلیفایر (تقویتکننده الکترونیکی) داخلی با قدرت کم هستند.ارتباط صوتی استاندارد این دستگاهها با رایانه از طریق کابل ۳٫۵ میلی متری (حدود یک هشتم اینچ) که رابط تیآراس نام دارد و اغلب به رنگ سبز مغزپستهای است برقرار میشود.
مانیتور استودیو
مانیتور استودیو نوعی از بلندگوها است که برای تولید برنامههای کاربردی مخصوص استودیو ضبط کاربرد دارد. فرق این بلندگوها با بلندگوهای معمولی در این است که صدای خارجشونده از این دستگاهها فاقد هرگونه تغییر و بیس بوده و صرفاً هرآنچه که درآن وارد میشود را خارج میکند. در اغلب موارد برای تفکیک بهتر صداهای ورودی این قطعه نیازمند تقویتکننده الکترونیکی است.
صدا
صدا یا صوت از انواع انرژی است که از تحرک ذرات ماده بوجود میآیند به این گونه که یک ذره با حرکت (برخورد) خود به ذرهای دیگر ذرهٔ دیگر را به حرکت در میآورد و به همین ترتیب است که صوت نشر مییابد. صدا ارتعاشیست که توسط حس شنوایی انسان درک میشود. ما معمولاً اصواتی که در هوا حرکت میکنند را میشنویم ولی صدا میتواند در گاز، مایع و حتی جامدات نیز حرکت کند.صدا ص َ (ع اِ) ۞ معرب «سدا» است ۞ و آن آوازی باشد که در کوه و گنبد وامثال آن پیچد و باز همان شنیده شود و در عربی نیز همین معنی را دارد .
سرعت صوت در جامدات بدلیل تراکم زیاد مولکولها، بیشتر از مایعات و در مایعات نیز بیشتر از گازها است. صوت بر خلاف امواج دیگر مانند نور و گرما فقط در محیطی نشر مییابد که ماده وجود داشته باشد و این بدین معناست که اگر بر سطح ماه (که هوایی وجود ندارد) انفجاری روی دهد شما هیچ وقت صدای آنرا نمیشنوید. از واحد دسیبل نیز برای اندازه گیری شدت صوت استفاده میکنند. محدودهٔ شنوایی انسان بین ۲۰ تا ۲۰۰۰۰ هرتز میباشد.
خصوصیات صدا
ویژگیهای صدا عبارتند از بسامد، طول موج، دامنه و سرعت
بسامد و طول موج
بسامد تعداد تغییرات فشار هوا در هر ثانیه در یک نقطه ی ثابت است که موج صدا در حال گذر از آن میباشد. یک چرخه ی نوسانی ساده در یک ثانیه برابر با یک هرتز است. طول موج برابر فاصله ی بین دو قله ی متوالی بوده که موج در مدت زمان یک چرخه ی نوسانی آنرا طی میکند.
سرعت صوت
سرعت انتشار صوت بستگی به نوع، دما و فشار محیطی که صوت در آن منتشر میشود دارد. در شرایط طبیعی از آنجایی که هوا تقریباً بصورت یک گاز کامل رفتار میکند سرعت صوت وابسته به فشار هوا نخواهد بود. در هوای خشک در دمای 20 درجه ی سانتیگراد سرعت صوت حدوداً 343 متر در ثانیه یعنی حدوداً یک متر در هر 3 هزارم ثانیه است. سرعت صوت همچنین وابسته به بسامد و طول موج است. بنابراین یک صوت 343 هرتزی طول موج یک متر خواهد داشت.
واژهٔ «صدا»، معرب (عربیشدهٔ) «سدا»ی پارسی است.
سرعت صوت
سرعت صوت (به انگلیسی: Speed of sound)، فاصلهایست که یک موج صوتی در مدت زمان یک ثانیه در یک سیال میپیماید. سرعت صوت مشخص میکند که این موج در بازهٔ مشخصی از زمان چه مسافتی را طی میکند. در هوای خشک و در دمای ۲۰ درجه سانتیگراد (۶۸ درجه فارنهایت)، سرعت صوت ۳۴۳٫۲ متر بر ثانیه (۱۱۲۶ فوت بر ثانیه)، ۱۲۳۶ کیلومتر بر ساعت (۷۶۸ مایل بر ساعت) یا به طور تقریبی، یک کیلومتر در سه ثانیه و یا تقریباً یک مایل در پنج ثانیه است. در دینامیک سیالات، سرعت صوت در یک سیال (گاز یا مایع)، به عنوان یک ابزار حسابگری نسبی خود سرعت استفاده میشود. سرعت یک شیئ (فاصله بر زمان) تقسیم بر سرعت صوت در سیال به عنوان عدد ماخ شناخته میشود. اشیایئ که با سرعت بیشتر از یک ماخ حرکت میکنند، در سرعتهای سوپرسونیک حرکت میکنند.
سرعت صوت در یک گاز ایدهآل، مستقل از فرکانس است وتابعی از ریشهٔ دوم دمای مطلق است ولی به فشار یا چگالی آن گاز وابسته نیست. برای گازهای مختلف، سرعت صوت به طور معکوس به ریشه دوم میانگین جرم مولکولی گاز بستگی دارد.
در گفتگوهای مرسوم روزمره، منظور از سرعت صوت، سرعت موج صوتی در سیالِ هوا است. با این حال، سرعت صوت از یک ماده به مادهٔ دیگر متفاوت است. صوت در مایعات و جامدات نامتخلخل سریعتر از هوا، حرکت میکند. میتوان گفت سرعت صوت در آب حدود ۴٫۳ برابر (۱۴۸۴ متر بر ثانیه)، و در آهن تقریباً ۱۵ برابر (۵۱۲۰ متر بر ثانیه) سرعت آن در هوای ۲۰ درجه سانتیگراد است.
سرعت صوت در فلزات و جامدات، مایعات، درون محیطهایی که فشردگی هوای آنها نسبت به محیط آزاد بیشتر است، مناطق سرد و مرطوب و پست تر از دریا، مناطق سرد و مرطوب در کنار دریا، مناطق سرد و مرطوب بالاتر از دریا، مناطق مرطوب بالاتر از دریا نسبت به هوای آزاد در حالت عادی به ترتیب ذکر شده بیشتر است. صوت از محیطهایی که مادی نیستند (در آنجا ماده وجود ندارد) نمیتواند عبور کند.
صدای انسان
صدای انسان متشکل از صوتی است که با استفاده از تارهای صوتی توسط انسان ساخته شده و برای صحبت کردن ، آواز خواندن ، خندیدن ، گریه کردن ، فریاد زدن و ... مورد استفاده قرار می گیرد.
تارهای صوتی فقط بخشی از صدای اولیه ی انسان را می سازند و به طور کلی مکانیزم تولید صدای انسان را می توان به سه بخش ریه ، تارهای صوتی موجود در حنجره و مفاصل تقسیم بندی کرد.
ریه ( پمپ ) باید جریان هوا و فشار هوای کافی را برای ارتعاش تارهای صوتی تولید کند تارهای صوتی یک دریچه ی ارتعاشی هستند که جریان هوا را از ریه صادر می کند تا پالس های قابل شنیدنی را به صورت یک منبع صدا در حنجره تولید نمایند.عضلات حنجره ، طول و تنش تارهای صوتی را برای ایجاد تن صدایی بسیار خوب تنظیم می کنند .
مفاصل ( بخش هایی از دستگاه صوتی در قسمت فوقانی حنجره شامل زبان ، کام ، گونه ، لب ها و غیره ) ، صدای نشأت گرفته از حنجره را واضح و شفاف و به نوعی فیلتر می کنند و تا حدی می توانند جریان هوای حنجره را به عنوان یک منبع صدا تقویت یا تضعیف نمایند .
تارهای صوتی در ترکیب با مفاصل قادر به تولید آرایه های بسیار پیچیده ای از صدا هستند . تن یا لحن صدا می تواند بیانگر احساسات مختلف انسان باشد : مانند خشم ، تعجب یا شادی .
خواننده ها از صدای انسان به عنوان ابزاری برای ایجاد موسیقی استفاده می کنند .
مهندسی صوت
مهندسی صوت (به انگلیسی: Acoustical engineering) قسمتی از علم صوت است که با ضبط و تکثیر صوت توسط وسایل الکتریکی و مکانیکی سروکار دارد. مهندسی صوت از رشتههای مختلفی بهره میبرد از جمله: مهندسی برق، صوتشناسی (acoustics)، روانشناسی صوتی (psychoacoustics) و موسیقی.
نوروصوتشناسی
نوروصوتشناسی یا آکوستو-اپتیک (Acousto-optics) شاخهای از فیزیک است که به بررسی برهم کنش امواج نوری و امواج صوتی و به خصوص پراش لیزر به وسیلهٔ امواج صوتی میپردازد.
اپتیک تاریخچهای بسیار طولانی دارد: از زمان یونانیان باستان تا عصر حاضر درست مانند اپتیک، آکوستیک نیز تاریخچهای طولانی دارد که به زمان یونانیان باستان باز میگردد. در مقابل آکوستو اپتیک علمی بسیار نوین با تاریخچهای کوتاهاست. این زمینه از علم با پیش بینی بریلوئن در مورد پراش نور بوسیلهٔ امواج صوتی منتشر شده در ماده در سال ۱۹۲۲ میالادی آغاز شد. این پیش بینی ده سال بعد توسط دبای و سیرز و همچنین لوکاس و بیکارد آزمایش و تایید شد.
مورد خاص پراش مرتبهٔ اول تحت یک زاویهٔ فرود خاص (که بریلوئن هم پیش بینی آن را کرده بود) برای اولین بار توسط ریتوف دیده شد. رامان و نث در سال ۱۹۳۷ یک مدل عمومی تر را طراحی کردند که پراشهای مرتبهٔ بالاتر را آشکار کند. این مدل بعدها در سال ۱۹۵۶ توسط فریزو توسعه پیدا کرد. مدل وی قابل تنظیم بر مرتبهٔ پراشی مشخص بود.
اساس نوروصوتشناسی، تغییر ضریب شکست به خاطر حضور موج صوتی در مادهاست. موج صوتی یک شبکهٔ ضریب شکست در ماده به وجود میآورد و این شبکه توسط موج نوری "دیده" میشود. تغییر ضریب شکست که به خاطر نوسان فشار ایجاد شده، به وسیله آثار شکست نور، بازتاب نور، تداخل و پراش قابل شناسایی است.
آکوستو اپتیک
آکوستو اپتیک شاخه ای از فیزیک است که به بررسی برهم کنش امواج نوری و امواج صوتی و به خصوص پراش لیزر به وسیله ی امواج صوتی می پردازد.
مقدمه
اپتیک تاریخچه ای بسیار طولانی دارد: از زمان یونانیان باستان تا عصر حاضر درست مانند اپتیک، آکوستیک نیز تاریخچه ای طولانی دارد که به زمان یونانیان باستان باز می گردد. در مقابل آکوستو اپتیک علمی بسیار نوین با تاریخچه ای کوتاه است. این زمینه از علم با پیش بینیبریلوئندر مورد پراش نور بوسیله ی امواج صوتی منتشر شده در ماده در سال 1922 میالادی آغاز شد. این پیش بینی ده سال بعد توسط دبای و سیرز و همچنین لوکاس و بیکارد آزمایش و تایید شد.
مورد خاص پراش مرتبه ی اول تحت یک زاویه ی فرود خاص (که بریلوئن هم پیش بینی آن را کرده بود) برای اولین بار توسط ریتوف دیده شد. رامان و نث در سال 1937 یک مدل عمومی تر را طراحی کردند که پراش های مرتبه ی بالاتر را آشکار کند. این مدل بعد ها در سال 1956 توسط فریزو توسعه پیدا کرد. مدل وی قابل تنظیم بر مرتبه ی پراشی مشخص بود.
اساس آکوستو اپتیک، تغییر ضریب شکست به خاطر حضور موج صوتی در ماده است. موج صوتی یک شبکه ی ضریب شکست در ماده به وجود می آورد و این شبکه توسط موج نوری "دیده" می شود. تغییر ضریب شکست که به خاطر نوسان فشار ایجاد شده، به وسیله آثار شکست نور، بازتاب نور، تداخل و پراش قابل شناسایی است.
ابزارهای الکترو اپتیکی
ابزار های آکوستو اپتیکی شامل سه گروه زیر هستند:
1- مدولاتور الکترو اپتیکی
با تغییر پارامترهای موج صوتی مانند دامنه، فاز، فرکانس، و قطبش می توان خواص موج نوری را مدوله کرد. برهمکنش نور و صوت همچنین امکان مدوله کردن زمانی و فضایی موج نوری را فراهم می آورد.
یک راه ساده برای مدوله کردن پرتوی اپتیکی عبور نور از محیطی است که در آن موج صوتی به طور متناوب روشن و خاموش شود. وقتی صوت خاموش باشد زاویه ی پراش صفر و نور بی تغییر است. با روشن شدن صوت پراش رخ می دهد و شدت صوت در زوایای پراش افزایش ی یابد. با ثابت نگاه داشتن فرکانس صوتی و تغییر در توان مولد صوت می توان این ابزار را به یک مدولاتور آکوستواپتیکی تبدیل نمود. در طراحی مدولاتور باید به نحوی عمل کرد که ماکزیمم شدت نور در پرتوی پراشیده رخ بدهد. مدت زمانی که طول می کشد صوت از ماده عبور کند نیز محدودیتی بر سرعت سوییچ کردن تحمیل می کند. برای همین پرتوی نوری را تا حد ممکن باریک می کنند. باریک ترین پرتوی نوری ممکن را حد پهنای باند می نامند.
2- فیلتر های الکترو اپتیکی
رابطه ی 4 ارتباطی را میان طول موج صوتی و طول موج نوری نشان می دهد. در واقع پرتوی نوری تابیده شده، اگر دارای تعداد زیادی طول موج باشد فقط در طول موج های خاصی پراکنده می شود. مابقی طول موج ها فیلتر خواهند شد.
3- منحرف کننده های الکترو اپتیکی
با ایجاد یک تغییر در فرکانس صوت می توان تغییر زاویه ای در پرتوی نوری ایجاد کرد.
پژواک
پژواک (اکو)، بازگشت صدا از دیوار یا سایر اشیاست. صدا با سرعتی مشخّص و ثابت (نزدیک به ۳۴۴ متر بر ثانیه) حرکت میکند؛ بنابراین میتوانیم با استفاده از پژواک، فاصلهٔ برخی از اشیا را محاسبه کنیم. دستگاه عمقسنج کشتی، برای محاسبهٔ عمق دریا از پژواک بهره میگیرد.
پژواک، خفّاش را قادر میسازد تا در تاریکی پرواز کند. رادار نیز از خاصیّت پژواک (وبا استفاده از امواج رادیویی) در کشف هدف بهره میگیرد.
فرامواد
متامتریال یا فرامواد به ماده مرکبی گفته میشود که دارای خواص نامتعارف الکترومغناطیس در ساختار وجودی خود است. آنچه این مواد را غیر معمول کرده است، خاصیت ضریب شکست منفی نور در آنها است، به این معنا که این مواد نور را در جهت مخالف مواد عادی منکسر میکنند. مواد الکترومغناطیس تشکیل دهنده آنها میتواند با دستکاری مختصر و دقیق ساختارشان «تنظیم» نیزبشود.
این مواد از ترکیب میلههای ریز و مجموعهای از حلقههای فلزی و مانند آنان ساخته شده است که برای اولین بار توسط دیوید اسمیت (David Smith استاد دانشگاه کالیفرنیا) ساخته شد. خواص نامتعارف این مواد سبب شده است از آنها در زمینههای مختلف استفاده شود از جمله آنها در مهندسی مایکروویو است که میتوان به کاربرد در موجبرها، جبران پاشندگی، آنتنهای هوشمند، لنزها و نمونههای فراوان دیگر استفاده کرد.
آمپلی فایر یا تقویت کننده های الکترونیکی در موسیقی برای تقویت صدای سازهای پیکاپ داری مانند گیتار الکتریک، گیتار باس، ویولون و ... استفاده می شود.
عملکرد دستگاه
امپلی فایرها در به طور عمده دارای دو مدار الکتریکی به نام دریافت سیگنال صدا (Pre Amp) و تقویت کنندهٔ صدا (Power Amp) هستند. از مهمترین قطعاتی که در کیفیت صدای یک امپ بسیار مهم است وجود یک لامپ خلا میباشد. در گذشته در تمامی آمپلی فایرها از لامپ خلا استفاده می شد اما با گذشت زمان و روی کار آمدن ترانزیستورها، جایگزین مناسبی برای لامپهای خلأ به میدان آمد که از لحاظ هزینه بسیار کمتر از لامپهای خلأ بود. اما صدای تولید شده از خازنها هیچگاه کیفیت صدای تولید شده توسط لامپهای خلأ را نداشت و به همین دلیل در بسیاری از موارد حرفهای از همان لامپهای خلأ قدیمی استفاده میشود.
بلندگوی لسلی
بلندگوی لسلی ( بلندگوی گردان ) (به انگلیسی: Leslie Speaker) ساختاریست تشکیل شده از تقویت کننده/بلندگو که برای ایجاد تغییر در صدا با استفاده از اثر داپلر توسط دانلد لسلی اختراع شده.
تقویتکننده الکترونیکی
تقویت کننده الکترونیکی وسیلهای برای افزایش توان سیگنال میباشد. تقویت کننده شکل سیگنال ورودی را حفظ کرده اما دامنه بزرگتر آن را بزرگتر میکند.
از تقویت کننده ها برای تقویت صدای سازهای مانند گیتار الکتریک، گیتار باس، ویولن برای تقویت انواع خروجی های صدا مانند دستگاه های پخش خانگی، دستگاه های پخش خودرو و برای تقویت صداهای ضبط شده در مسیر دستگاه های ضبط صدا در استودیو های صوتی استفاده می شود.
بلندگو
بلندگو به گونهای دستگاه مبدل انرژی گفته میشود که انرژی الکتریکی را به صدا تبدیل میکند. واژه بلندگو ممکن است تنها به یک ترانسدیوسر (که به آن درایور گویند) و یا به سیستمی شامل چندین درایور و همچنین دیگر قطعات الکترونیکی اطلاق شود. بلندگو بخشی از هر سیستم صوتی است و معمولاً تفاوت کیفیت در سیستمهای صوتی ناشی از این بخش است و بیشترین اعوجاج در صدا در این بخش صورت میگیرد.
تاریخچه
فیلیپ رئیس یک بلندگوی الکتریکی را در سال ۱۸۶۳ در تلفن خود نصب کرد که قادر بود صدایی واضح را مجددا تولید کند.
بلندگوی رایانه
بلندگوی رایانه (به انگلیسی: Computer speaker) دستگاهی از دسته سختافزار رایانه است که وظیفهی انتقال صوت به بیرون از رایانه را دارا میباشد؛ این دستگاهها بیشتر دارای یک آمپلیفایر (تقویتکننده الکترونیکی) داخلی با قدرت کم هستند.ارتباط صوتی استاندارد این دستگاهها با رایانه از طریق کابل ۳٫۵ میلی متری (حدود یک هشتم اینچ) که رابط تیآراس نام دارد و اغلب به رنگ سبز مغزپستهای است برقرار میشود.
مانیتور استودیو
مانیتور استودیو نوعی از بلندگوها است که برای تولید برنامههای کاربردی مخصوص استودیو ضبط کاربرد دارد. فرق این بلندگوها با بلندگوهای معمولی در این است که صدای خارجشونده از این دستگاهها فاقد هرگونه تغییر و بیس بوده و صرفاً هرآنچه که درآن وارد میشود را خارج میکند. در اغلب موارد برای تفکیک بهتر صداهای ورودی این قطعه نیازمند تقویتکننده الکترونیکی است.
صدا
صدا یا صوت از انواع انرژی است که از تحرک ذرات ماده بوجود میآیند به این گونه که یک ذره با حرکت (برخورد) خود به ذرهای دیگر ذرهٔ دیگر را به حرکت در میآورد و به همین ترتیب است که صوت نشر مییابد. صدا ارتعاشیست که توسط حس شنوایی انسان درک میشود. ما معمولاً اصواتی که در هوا حرکت میکنند را میشنویم ولی صدا میتواند در گاز، مایع و حتی جامدات نیز حرکت کند.صدا ص َ (ع اِ) ۞ معرب «سدا» است ۞ و آن آوازی باشد که در کوه و گنبد وامثال آن پیچد و باز همان شنیده شود و در عربی نیز همین معنی را دارد .
سرعت صوت در جامدات بدلیل تراکم زیاد مولکولها، بیشتر از مایعات و در مایعات نیز بیشتر از گازها است. صوت بر خلاف امواج دیگر مانند نور و گرما فقط در محیطی نشر مییابد که ماده وجود داشته باشد و این بدین معناست که اگر بر سطح ماه (که هوایی وجود ندارد) انفجاری روی دهد شما هیچ وقت صدای آنرا نمیشنوید. از واحد دسیبل نیز برای اندازه گیری شدت صوت استفاده میکنند. محدودهٔ شنوایی انسان بین ۲۰ تا ۲۰۰۰۰ هرتز میباشد.
خصوصیات صدا
ویژگیهای صدا عبارتند از بسامد، طول موج، دامنه و سرعت
بسامد و طول موج
بسامد تعداد تغییرات فشار هوا در هر ثانیه در یک نقطه ی ثابت است که موج صدا در حال گذر از آن میباشد. یک چرخه ی نوسانی ساده در یک ثانیه برابر با یک هرتز است. طول موج برابر فاصله ی بین دو قله ی متوالی بوده که موج در مدت زمان یک چرخه ی نوسانی آنرا طی میکند.
سرعت صوت
سرعت انتشار صوت بستگی به نوع، دما و فشار محیطی که صوت در آن منتشر میشود دارد. در شرایط طبیعی از آنجایی که هوا تقریباً بصورت یک گاز کامل رفتار میکند سرعت صوت وابسته به فشار هوا نخواهد بود. در هوای خشک در دمای 20 درجه ی سانتیگراد سرعت صوت حدوداً 343 متر در ثانیه یعنی حدوداً یک متر در هر 3 هزارم ثانیه است. سرعت صوت همچنین وابسته به بسامد و طول موج است. بنابراین یک صوت 343 هرتزی طول موج یک متر خواهد داشت.
واژهٔ «صدا»، معرب (عربیشدهٔ) «سدا»ی پارسی است.
سرعت صوت
سرعت صوت (به انگلیسی: Speed of sound)، فاصلهایست که یک موج صوتی در مدت زمان یک ثانیه در یک سیال میپیماید. سرعت صوت مشخص میکند که این موج در بازهٔ مشخصی از زمان چه مسافتی را طی میکند. در هوای خشک و در دمای ۲۰ درجه سانتیگراد (۶۸ درجه فارنهایت)، سرعت صوت ۳۴۳٫۲ متر بر ثانیه (۱۱۲۶ فوت بر ثانیه)، ۱۲۳۶ کیلومتر بر ساعت (۷۶۸ مایل بر ساعت) یا به طور تقریبی، یک کیلومتر در سه ثانیه و یا تقریباً یک مایل در پنج ثانیه است. در دینامیک سیالات، سرعت صوت در یک سیال (گاز یا مایع)، به عنوان یک ابزار حسابگری نسبی خود سرعت استفاده میشود. سرعت یک شیئ (فاصله بر زمان) تقسیم بر سرعت صوت در سیال به عنوان عدد ماخ شناخته میشود. اشیایئ که با سرعت بیشتر از یک ماخ حرکت میکنند، در سرعتهای سوپرسونیک حرکت میکنند.
سرعت صوت در یک گاز ایدهآل، مستقل از فرکانس است وتابعی از ریشهٔ دوم دمای مطلق است ولی به فشار یا چگالی آن گاز وابسته نیست. برای گازهای مختلف، سرعت صوت به طور معکوس به ریشه دوم میانگین جرم مولکولی گاز بستگی دارد.
در گفتگوهای مرسوم روزمره، منظور از سرعت صوت، سرعت موج صوتی در سیالِ هوا است. با این حال، سرعت صوت از یک ماده به مادهٔ دیگر متفاوت است. صوت در مایعات و جامدات نامتخلخل سریعتر از هوا، حرکت میکند. میتوان گفت سرعت صوت در آب حدود ۴٫۳ برابر (۱۴۸۴ متر بر ثانیه)، و در آهن تقریباً ۱۵ برابر (۵۱۲۰ متر بر ثانیه) سرعت آن در هوای ۲۰ درجه سانتیگراد است.
سرعت صوت در فلزات و جامدات، مایعات، درون محیطهایی که فشردگی هوای آنها نسبت به محیط آزاد بیشتر است، مناطق سرد و مرطوب و پست تر از دریا، مناطق سرد و مرطوب در کنار دریا، مناطق سرد و مرطوب بالاتر از دریا، مناطق مرطوب بالاتر از دریا نسبت به هوای آزاد در حالت عادی به ترتیب ذکر شده بیشتر است. صوت از محیطهایی که مادی نیستند (در آنجا ماده وجود ندارد) نمیتواند عبور کند.
صدای انسان
صدای انسان متشکل از صوتی است که با استفاده از تارهای صوتی توسط انسان ساخته شده و برای صحبت کردن ، آواز خواندن ، خندیدن ، گریه کردن ، فریاد زدن و ... مورد استفاده قرار می گیرد.
تارهای صوتی فقط بخشی از صدای اولیه ی انسان را می سازند و به طور کلی مکانیزم تولید صدای انسان را می توان به سه بخش ریه ، تارهای صوتی موجود در حنجره و مفاصل تقسیم بندی کرد.
ریه ( پمپ ) باید جریان هوا و فشار هوای کافی را برای ارتعاش تارهای صوتی تولید کند تارهای صوتی یک دریچه ی ارتعاشی هستند که جریان هوا را از ریه صادر می کند تا پالس های قابل شنیدنی را به صورت یک منبع صدا در حنجره تولید نمایند.عضلات حنجره ، طول و تنش تارهای صوتی را برای ایجاد تن صدایی بسیار خوب تنظیم می کنند .
مفاصل ( بخش هایی از دستگاه صوتی در قسمت فوقانی حنجره شامل زبان ، کام ، گونه ، لب ها و غیره ) ، صدای نشأت گرفته از حنجره را واضح و شفاف و به نوعی فیلتر می کنند و تا حدی می توانند جریان هوای حنجره را به عنوان یک منبع صدا تقویت یا تضعیف نمایند .
تارهای صوتی در ترکیب با مفاصل قادر به تولید آرایه های بسیار پیچیده ای از صدا هستند . تن یا لحن صدا می تواند بیانگر احساسات مختلف انسان باشد : مانند خشم ، تعجب یا شادی .
خواننده ها از صدای انسان به عنوان ابزاری برای ایجاد موسیقی استفاده می کنند .
مهندسی صوت
مهندسی صوت (به انگلیسی: Acoustical engineering) قسمتی از علم صوت است که با ضبط و تکثیر صوت توسط وسایل الکتریکی و مکانیکی سروکار دارد. مهندسی صوت از رشتههای مختلفی بهره میبرد از جمله: مهندسی برق، صوتشناسی (acoustics)، روانشناسی صوتی (psychoacoustics) و موسیقی.
نوروصوتشناسی
نوروصوتشناسی یا آکوستو-اپتیک (Acousto-optics) شاخهای از فیزیک است که به بررسی برهم کنش امواج نوری و امواج صوتی و به خصوص پراش لیزر به وسیلهٔ امواج صوتی میپردازد.
اپتیک تاریخچهای بسیار طولانی دارد: از زمان یونانیان باستان تا عصر حاضر درست مانند اپتیک، آکوستیک نیز تاریخچهای طولانی دارد که به زمان یونانیان باستان باز میگردد. در مقابل آکوستو اپتیک علمی بسیار نوین با تاریخچهای کوتاهاست. این زمینه از علم با پیش بینی بریلوئن در مورد پراش نور بوسیلهٔ امواج صوتی منتشر شده در ماده در سال ۱۹۲۲ میالادی آغاز شد. این پیش بینی ده سال بعد توسط دبای و سیرز و همچنین لوکاس و بیکارد آزمایش و تایید شد.
مورد خاص پراش مرتبهٔ اول تحت یک زاویهٔ فرود خاص (که بریلوئن هم پیش بینی آن را کرده بود) برای اولین بار توسط ریتوف دیده شد. رامان و نث در سال ۱۹۳۷ یک مدل عمومی تر را طراحی کردند که پراشهای مرتبهٔ بالاتر را آشکار کند. این مدل بعدها در سال ۱۹۵۶ توسط فریزو توسعه پیدا کرد. مدل وی قابل تنظیم بر مرتبهٔ پراشی مشخص بود.
اساس نوروصوتشناسی، تغییر ضریب شکست به خاطر حضور موج صوتی در مادهاست. موج صوتی یک شبکهٔ ضریب شکست در ماده به وجود میآورد و این شبکه توسط موج نوری "دیده" میشود. تغییر ضریب شکست که به خاطر نوسان فشار ایجاد شده، به وسیله آثار شکست نور، بازتاب نور، تداخل و پراش قابل شناسایی است.
آکوستو اپتیک
آکوستو اپتیک شاخه ای از فیزیک است که به بررسی برهم کنش امواج نوری و امواج صوتی و به خصوص پراش لیزر به وسیله ی امواج صوتی می پردازد.
مقدمه
اپتیک تاریخچه ای بسیار طولانی دارد: از زمان یونانیان باستان تا عصر حاضر درست مانند اپتیک، آکوستیک نیز تاریخچه ای طولانی دارد که به زمان یونانیان باستان باز می گردد. در مقابل آکوستو اپتیک علمی بسیار نوین با تاریخچه ای کوتاه است. این زمینه از علم با پیش بینیبریلوئندر مورد پراش نور بوسیله ی امواج صوتی منتشر شده در ماده در سال 1922 میالادی آغاز شد. این پیش بینی ده سال بعد توسط دبای و سیرز و همچنین لوکاس و بیکارد آزمایش و تایید شد.
مورد خاص پراش مرتبه ی اول تحت یک زاویه ی فرود خاص (که بریلوئن هم پیش بینی آن را کرده بود) برای اولین بار توسط ریتوف دیده شد. رامان و نث در سال 1937 یک مدل عمومی تر را طراحی کردند که پراش های مرتبه ی بالاتر را آشکار کند. این مدل بعد ها در سال 1956 توسط فریزو توسعه پیدا کرد. مدل وی قابل تنظیم بر مرتبه ی پراشی مشخص بود.
اساس آکوستو اپتیک، تغییر ضریب شکست به خاطر حضور موج صوتی در ماده است. موج صوتی یک شبکه ی ضریب شکست در ماده به وجود می آورد و این شبکه توسط موج نوری "دیده" می شود. تغییر ضریب شکست که به خاطر نوسان فشار ایجاد شده، به وسیله آثار شکست نور، بازتاب نور، تداخل و پراش قابل شناسایی است.
ابزارهای الکترو اپتیکی
ابزار های آکوستو اپتیکی شامل سه گروه زیر هستند:
1- مدولاتور الکترو اپتیکی
با تغییر پارامترهای موج صوتی مانند دامنه، فاز، فرکانس، و قطبش می توان خواص موج نوری را مدوله کرد. برهمکنش نور و صوت همچنین امکان مدوله کردن زمانی و فضایی موج نوری را فراهم می آورد.
یک راه ساده برای مدوله کردن پرتوی اپتیکی عبور نور از محیطی است که در آن موج صوتی به طور متناوب روشن و خاموش شود. وقتی صوت خاموش باشد زاویه ی پراش صفر و نور بی تغییر است. با روشن شدن صوت پراش رخ می دهد و شدت صوت در زوایای پراش افزایش ی یابد. با ثابت نگاه داشتن فرکانس صوتی و تغییر در توان مولد صوت می توان این ابزار را به یک مدولاتور آکوستواپتیکی تبدیل نمود. در طراحی مدولاتور باید به نحوی عمل کرد که ماکزیمم شدت نور در پرتوی پراشیده رخ بدهد. مدت زمانی که طول می کشد صوت از ماده عبور کند نیز محدودیتی بر سرعت سوییچ کردن تحمیل می کند. برای همین پرتوی نوری را تا حد ممکن باریک می کنند. باریک ترین پرتوی نوری ممکن را حد پهنای باند می نامند.
2- فیلتر های الکترو اپتیکی
رابطه ی 4 ارتباطی را میان طول موج صوتی و طول موج نوری نشان می دهد. در واقع پرتوی نوری تابیده شده، اگر دارای تعداد زیادی طول موج باشد فقط در طول موج های خاصی پراکنده می شود. مابقی طول موج ها فیلتر خواهند شد.
3- منحرف کننده های الکترو اپتیکی
با ایجاد یک تغییر در فرکانس صوت می توان تغییر زاویه ای در پرتوی نوری ایجاد کرد.
پژواک
پژواک (اکو)، بازگشت صدا از دیوار یا سایر اشیاست. صدا با سرعتی مشخّص و ثابت (نزدیک به ۳۴۴ متر بر ثانیه) حرکت میکند؛ بنابراین میتوانیم با استفاده از پژواک، فاصلهٔ برخی از اشیا را محاسبه کنیم. دستگاه عمقسنج کشتی، برای محاسبهٔ عمق دریا از پژواک بهره میگیرد.
پژواک، خفّاش را قادر میسازد تا در تاریکی پرواز کند. رادار نیز از خاصیّت پژواک (وبا استفاده از امواج رادیویی) در کشف هدف بهره میگیرد.
فرامواد
متامتریال یا فرامواد به ماده مرکبی گفته میشود که دارای خواص نامتعارف الکترومغناطیس در ساختار وجودی خود است. آنچه این مواد را غیر معمول کرده است، خاصیت ضریب شکست منفی نور در آنها است، به این معنا که این مواد نور را در جهت مخالف مواد عادی منکسر میکنند. مواد الکترومغناطیس تشکیل دهنده آنها میتواند با دستکاری مختصر و دقیق ساختارشان «تنظیم» نیزبشود.
این مواد از ترکیب میلههای ریز و مجموعهای از حلقههای فلزی و مانند آنان ساخته شده است که برای اولین بار توسط دیوید اسمیت (David Smith استاد دانشگاه کالیفرنیا) ساخته شد. خواص نامتعارف این مواد سبب شده است از آنها در زمینههای مختلف استفاده شود از جمله آنها در مهندسی مایکروویو است که میتوان به کاربرد در موجبرها، جبران پاشندگی، آنتنهای هوشمند، لنزها و نمونههای فراوان دیگر استفاده کرد.
جهتیابی با نشانههای طبیعی
هرگونهای از درختان برشها و خصوصیات خاصّ خود را دارد. باد و آفتاب بر درختان تأثیر میگذارند و این سرنخی است برای محاسبه جهت شمال-جنوب.
این روشها خیلی قابل اطمینان نیستند. مثلاً «باد غالب» ممکن است حالت عادی را به طور قابلملاحظهای تغییر دهد و باعث تغییر و انحراف آن شود. همچنین در جنگلهای انبوه -به دلیل عدم نفوذ و رسوخ آفتاب درون آنها- برخی روشها کارا نخواهند بود. اگر از علامتهای طبیعی استفاده میکنید، برای تصمیمگیری، باید هر چند تا علامت مختلف را که میتوانید پیدا کنید.
بسیاری از روشهای زیر بر اساس آفتاب هستند: در نیمکرهٔ شمالی زمین، جهت رو به جنوب در معرض آفتاب بیشتری است. تابش خورشید رشد شاخهها و برگها را زیاد میکند.
۱- جهتیابی با خزهها و گلسنگها: سمت شمالی درختان و تختهسنگها، گلسنگها و خزههای بیشتری دارد؛ چرا که نمناکتر و مرطوبتر از سمت جنوبی آنهاست.
خزه در جایی رشد میکند که دارای سایه و آب زیادی باشد؛ محلهای خنک و نمناک. تنهٔ درختان در سمت شمالی سایه و رطوبت بیشتری دارد، و در نتیجه خزهها معمولاً بیشتر در این سمت میرویند.
این روش همیشه نتیجهٔ درست به ما نمیدهد. ۱) هرچند سمت شمالی در سایهٔ بیشتری است، ولی لزوماً رطوبت سمت شمال بیشتر نیست؛ و برای رشد خزهها رطوبت مهمتر از سایه است(جایی که رطوبت در آنجا بیشتر ماندگار است). ۲) گاه ممکن است درختان و پوشش گیاهی مجاور طرف دیگر درخت را هم سایه کند. ۳) در یک اقلیم بارانی(جنگلها و بیشههای مرطوب) ممکن است همه طرف درخت نمناک باشد(یعنی خزه دور برخی درختان در همهطرف رشد کرده؛ البته معمولاً در جهت جنوب بیشتر رشد کردهاست). ۴) ممکن است باد مانع رشد خزه در طرف شمالی درخت شود. ۵) در مناطق خشک هم که اصلاً خزهای وجود ندارد!
ضمناً در نظر داشته باشید که معمولاً خزه در جهت نور آفتاب(جنوب) خرمایی رنگ است و در مکانهای سایه و مرطوب سبز یا طوسی رنگ.
۲- جهتیابی با درختان: از آنجا که سمت شمالی درختان در معرض آفتاب کمتری است، درختان در این سمتشان شاخوبرگ کمتری دارند.
به دلیل آنکه آفتاب بیشتر از سمت جنوب میتابد، درختان جنوب بهتر و بیشتر رشد میکنند. وجود درختانی مانند صنوبر سیاه و سفید، راش، بلوط، درختان آزاد، شاه بلوط هندی، افرا نروژی و درخت اقاقیا صحت این مسئله را ثابت میکند. این درختها در جنوب بیشتر دیده میشوند.
پوست درختان قدیمی در سمت رو به آفتاب(جنوب) معمولاً نازکتر است.
پوسیده بودن یک طرف از اکثر درختان جنگل، جهت شمال را به ما نشان میدهد؛ سمت پوسیده شمال است.
به خاطر نوع تابش خورشید، شاخههای جنوبی اکثر درختان افقیتر و شاخههای شمالی عمودیترند.
در کوههای سنگی، کاجهای انحناپذیر در شیب جنوبی، و صنوبرهای انگلمان در شیب شمالی میرویند.
معمولاً درختان برگ ریز در شیبهای جنوبی تپهها میرویند و سراشیبهای شمالی همیشه سبز است.
زمینِ اطراف ریشهٔ درختان، به سمت جنوب سستتر و توخالیتر از قسمت شمالی است. پس زمین به سمت شمال سفتتر بوده و به خشکی زمین جنوبی نیست.
رشد پوشش گیاهی در سمت جنوبی تپهها بیشتر از سمت شمالی خواهد بود.
۳-جهتیابی با تنهٔ درختان بریدهشده: اگر مقطع درخت بریدهشدهای را نگاه کنید، تعدادی دایرهٔ هم مرکز را مشاهده خواهید کرد، که هر یک از آنها نشان یک سال عمر درخت میباشد. درختی که بطور دائم آفتاب به تنهاش بتابد، دایرههای نشاندهنده عمر آن درخت در یک سمت به هم نزدیکتر شده و در سمت دیگر از هم دور خواهند بود. سمتی که فاصله خطوط حلقههای سنی درخت به هم نزدیکتر باشد سمت شمال را مشخص میکند، و سمتی که خطوط حلقههای سنی از هم فاصلهٔ بیشتری داشته باشد سمت جنوب را نشان میدهد؛ به علت تابش زیاد آفتاب و رشد شدیدتر آن.
۴- جهتیابی به کمک گلها و گیاهان: گیاهان، و گلهای درختان تمایل دارند رو به آفتاب قرار بگیرند؛ یعنی جنوب یا شرق.
برخی گیاهان برای جهتیابی اشتهار یافتهاند. مثلاً در آمریکا گُلی وجود دارد که همیشه جهتگیری شمالی-جنوبی دارد (رشد برگهایش به سمت خط شمال- جنوب است) و آن را «گیاه قطبنما(یا Compass Plant)» و یا «رُزینوید(Rosinweed)» میخوانند. نام علمی آن «سیلفیوم لاکینیاتوم» (Silphium laciniatum) است، و مسافران اولیهٔ این سرزمین از این گیاه برای جهتیابی استفاده میکردهاند.
اکالیپتوس استرالیایی هم گیاهی جهتیاب است. این گیاه که در سرزمینهای گرم و خشک میروید، برگهایش رو به شمال یا جنوب است.
همچنین درختی به نام «نخل رهنوردان([ یا Traveler’s Palm])» وجود دارد که محور شاخههایش شرقی-غربی اند.
همانطور که گفته شد، این که کدام طرف شرق است و کدام طرف غرب، یا کدام یک از طرفین شمال یا جنوب است را میتوان با توجه به سمت خورشید و ماه در آسمان یا روشهای دیگر یافت -ماه و خورشید تقریباً در سمت جنوبی آسمان قرار دارند.
۵- جهتیابی به کمک باد غالب: بادها را از جهتی که میوزند، نامگذاری میکنند مانند باد شمالی از شمال. هر منطقهای باد غالب و برجستهای دارد که در فصل خاص یا گاهی در تمام فصول حکمفرماست. باد غالب، باد خاصی است که وزش آن طولانیتر بوده و در جهت خاصی میوزد. با دانستن جهت بادهای غالب میتوانید چهار جهت اصلی را تشخیص دهید.
معمولاً نام باد را از جهتی که وزیدهاست، نامگذاری میکنند. مثلاً باد شمال یعنی بادی که از شمال به سمت جنوب میوزد.
برای جهتیابی به کمک باد غالب، ۱) ابتدا باید جهت باد غالب منطقه را دانست. ۲) سپس باید در جایی که هستیم جهت باد غالب را تشخیص دهیم. برای نمونه، اگر بدانیم که در منطقهٔ ما باد غالب از شرق میوزد، و ضمناً جهت باد غالب منطقه را تشخیص دهیم، طرف منشأ باد شرق خواهد بود؛ که با دانستن شرق، دیگر جهتهای اصلی هم به سادگی یافته میشوند.
نکتهٔ اول: اگر جهت باد غالب منطقهتان را نمیدانید، اطلاعات زیر ممکن است کمککار باشد:
در نواحی معتدل، باد غالب از غرب میوزد. (در هر دو نیم کره شمالی و جنوبی)
در نواحی گرمسیری، باد غالب بین مناطق شمال شرقی و جنوب شرقی جریان دارد.
در نواحی استوایی، باد غالب معمولاً از سمت شرق میوزد.
نکتهٔ دوم: جهت باد غالب منطقه را تشخیص دهیم:
در هر منطقهای باد غالب ویژگیهای خاص خود را دارد؛ مثل درجه حرارت، رطوبت و سرعت که در فصول مختلف تغییر میکند.
باد غالب بر رشد درختان و گیاهان، جهت جمع شدن برفهای باد آورنده و در جهت علفهای بلند تأثیرگذار است. در واقع باد غالب بیشترین تأثیر را بر روی جهت پوشش گیاهی، برف، ماسه یا دیگر اشیای روی سطح زمین دارد.
الف)درختان:
جهت خم شدن اغلب درختان منطقه نشان دهنده جهت وزش باد غالب منطقهاست. برای نمونه اگر درختان به طرف شمال منحرف و متمایل شدهاند، باد غالب محتملا از سمت جنوب وزیدهاست.
اثر دیگری که باد غالب بر درختان دارد این است که: در جهتی که از وزش باد در امان است، شاخ و برگ بیشتری رشد کردهاست.
در واقع باد ممکن است با صدمه زدن یا خشک کردن شاخههای جوان، رشد درخت را کند یا متوقف کند. معمولاً وزش باد، باعث کند شدن رشد درختان میشود؛ برعکسِ خورشید، که رشد شاخهها و برگها را زیاد میکند.
در زمستان باد غالب معمولاً با برف و تگرگ همراه است، که باعث شکستن شاخههای جوان میشود.
درختی که برای تعیین جهت استفاده میشود، باید در محلی باز و وسیع باشد. نباید در پناه تپه، درختان دیگر یا ساختمانها باشد. چند تا از درختان نزدیک به هم را مورد آزمایش قرار دهید. مطمئن شوید که درختان هرس نشده باشند.
از آنجا که درختان تحت تأثیر عوامل زیادی هستند، باید یافتههای خود را با مشاهدهٔ درختان متعددی در همسایگی یکدیگر تأیید کنید.
ب)ماسه و برف:
امواج ماسه در بیابانها، و امواج پستی-بلندیهای برف در مناطق قطبی جهت باد را نشان میدهند. البته گاه به خاطر آنکه این موجها خیلی کوچکاند و از چند سانتیمتر تجاوز نمیکنند، برای یافتن باد غالب نمیتوانند کمککار باشند، زیرا میتوانند با هر باد تند موضعی به سرعت تشکیل شوند.
در بیابانها انواع مختلف تلماسهها وجود دارند، که شکل آنها جهت باد غالب را نمایان میسازد؛ همچنین در مورد تلیخهای قطب: در مناطقی که به شدت پوشیده از برفاند، باد غالب تودههای برف را میراند و آنها را تبدیل به تلهای برآمدهای میسازد. این تلها از چند سانتیمتر تا یک متر ارتفاع دارند، و موازی باد غالب تشکیل میشوند. در واقع برف از لحاظ فیزیکی شبیه ماسه عمل میکند.
ج) نسیم: برخی مناطق الگوی حرکت جریان هوایشان نوسان بیشتری نسبت به جاهای دیگر دارد. مثلاً مردم کنار ساحل با نسیم دریا مأنوساند. معمولاً بعدازظهرها نسیم مداومی از طرف دریا میوزد. در شب هم معمولاً جهت نسیم برعکس میشود و از خشکی به سمت دریا میوزد. نسیم مشابهی در درهها و کوهها میوزد: در روز نسیمی از دره به سمت بالای کوه وزیدن میگیرد؛ و در شب برعکس، نسیم از بالا به سمت دره میوزد. اگر -مثلاً به کمک نقشه- بدانیم که دریا یا کوه (یا ساحل یا دره) در کدام جهتمان است، میتوانیم جهتهای اصلی را بیابیم.
د) هوای گرم و سرد: در نیمکرهٔ شمالی زمین هوایی که از شمال میآید معمولاً سردتر از هوایی است که از جنوب میآید(بادهای شمالی از بادهای جنوبی سردتر است).
هـ) سایر موارد:
اگر گمان میکنید که بادی که در لحظه میوزد باد غالب منطقهاست، میتوانید به درختان در مسیر باد نگاه کنید. با نگاه به نوک درختان میتوانید جهت باد را بفهمید.
میتوانید به تغییر جهت ابرها دقت کنید؛ بهویژه ابرهای بلندی که توسط بادهای غالب آورده میشوند.
در روی دریا و اقیانوسها بادهای غالب دارای ویژگیها و ابرهای خاص خود هستند.
۶- جهتیابی به کمک رودخانهها: بسیاری از رودها و نهرها در نیمکرهٔ شمالی زمین رو به جنوب سرازیرند، یعنی رو به استوا. این روند عمومی رودهاست، ولی همیشه درست نیست. مثلاً رود نیل -که تماماً در نیمکرهٔ شمالی است- به سوی شمال جریان دارد و به مدیترانه میریزد.
۷- جهتیابی به کمک حیوانات و حشرات:
مورچهها خاکِ لانهٔ خود را به سمت جنوب یا شرق میریزند. مورچهها چنین میکنند تا در هنگام روز خاکریزشان به عنوان سایهبانی برایشان عمل کند، تا راحتتر کار خود را انجام دهند.
مورچهها خانههای خود(مورتپهها) را بر روی شیبهای جنوب شرقی میسازند؛ زیرا خورشید در پاییز و زمستان بیشتر به این قسمتها میتابد. آنها مورتپههای خود را نزدیک درختان و صخرههای جنوبی و جنوب شرقی بنا میکنند.
اگر شما در کنار برکه یا دریاچهای باشید که پرندگان، ماهیان یا دوزیستان در حال تولیدمثل هستند، در نظر داشته باشید که آنها معمولاً ترجیح میدهند در سمت غربی زاد و ولد (تولیدمثل و پرورش) نمایند.
دارکوب(شانهبهسر) معمولاً حفرههایش را در سمت شرقی درخت حفر میکند.
سنجابها هم معمولاً در سوراخهای سمت شرقیِ درختان خانه و لانه میگزینند.
۸- جهتیابی به کمک خانههای شهری: امروزه معمولاً خانهها را به موازات شمال -جنوب یا شرق-غرب میسازند؛ یعنی نسبت به جهتهای اصلی مورب نمیسازند. این میتواند در تنظیم صحیح جهتها و تصحیح روشهای تقریبی بالا کمککار باشد. باید توجه کرد که در بسیاری موارد این اصل رعایت نشدهاست.
قطب مغناطیسی شمال
قطبهای مغناطیسی یعنی جایی که خطوط میدان مغناطیسی به صورت واگرا از زمین خارج (جنوب مغناطیسی) و یا به صورت همگرا به آن وارد (شمال مغناطیسی) میشوند.
عقربه قطبنما -به عنوان یک وسیله مغناطیسی (یک آهنربا)- وقتی که آزادانه معلق شود، قطبهای مغناطیسی را یافته و در جهت آنها آرایش میگیرد؛ یعنی جایی که عموماً شمال حقیقی نیست (بهجز برخی مناطق کره زمین). زاویه بین شمال حقیقی و شمال مغناطیسی، «میل مغناطیسی» نامیده میشود.
قطبهای مغناطیسی زمین در طول زمان تغییر میکنند. قطب شمال مغناطیسی در سال ۲۰۰۱ در موقعیت ۸۱٫۳ درجه شمالی و ۱۱۰٫۸ درجه غربی، در سال ۲۰۰۵ در موقعیت ۸۳٫۱ درجه شمالی و ۱۱۷٫۸ درجه غربی و در سال ۲۰۰۹ در موقعیت ۸۴٫۹ درجه شمالی و ۱۳۱٫۰ درجه غربی بودهاست. در سال ۲۰۱۲ قطب مغناطیسی شمال در موقعیت ۸۵٫۹ درجه شمالی و ۱۴۷٫۰ درجه غربی قرار گرفت.
هر ۲۵ هزار سال، قطبهای مغناطیسی یک دور کامل میزنند.
قطب شمال مغناطیسی، سالانه ۷٫۳۴ کیلومتر جابهجا میشود.
انحراف مغناطیسی
انحراف مغناطیسی خطای ناشی از تأثیرات جاذبههای مغناطیسی موضعی و منطقهای (مانند فلز و الکتریسیته) ااست، که باید در کنار میل مغناطیسی در نظر گرفته شود. هر گاه قطبنما در نزدیکی اشیای آهنی یا فولادی و یا منابع الکتریکی قرار گرفته باشد، عقربهاش از جهت قطب مقداری منحرف میشود. کلاً 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 مساله ساز شود. بنابراین، هنگام استفاده از قطبنما باید مطمئن شویم که از اشیای انحرافدهنده آن، بهطور کلی دور است. همچنین احتمال تأثیرگذاری جاذبههای مغناطیسی موجود در خاک نیز وجود دارد، که بسیار نادر است؛ ولی در مکانهایی که مثلاً معدن آهن وجود دارد باید در نظر گرفته شود.
میل مغناطیسی
انحراف مغناطیسی یا تغییر مغناطیسی یا میل مغناطیسی زاویه بین نصف النهار مغناطیسی و نصف النهار جغرافیایی در هر نقطه از سطح زمین است.
میل مغناطیسی، در هر نقطه از زمین، زاویه بین شمال حقیقی و شمال مغناطیسی در آن نقطه است؛ یعنی زاویهٔ بین سمتی که عقربهٔ قطبنما نشان میدهد، و سمت شمال جغرافیایی. منابع مختلف میل مغناطیسی را «شیب مغناطیسی» یا «تنزل مغناطیسی» یا «تغییر مغناطیسی» هم مینامند. برخی به آن انحراف مغناطیسی هم گفتهاند، ولی دیگران این واژه را برای انحراف عقربهٔ قطبنما در اثر عوامل محیطی (مانند وسایل آهنی و منابع الکتریکی و غیره) مناسبتر میدانند.
میل مغناطیسی با موقعیت، زمان (سالانه و روزانه)، ناهنجاریهای مغناطیسی محلی، ارتفاع (جزئی و قابل صرف نظر) و فعالیتهای مغناطیسی خورشید تغییر میکند. میل مغناطیسی در طول خطوطی &mdash؛ که اصطلاحا خطوط هم ارز∗ نامیده میشوند &mdash؛ ثابت است. خط فرضی با میل مغناطیسی صفر درجه در حال حاضر از غرب خلیج هودسن، دریاچه سوپریور، دریاچه میشیگان و فلوریدا عبور میکند.
تعیین میل مغناطیسی
اگر عقربه قطبنما شرق یا غربِ شمال واقعی را به عنوان شمال مشخص نماید، این اختلاف به ترتیب میل مغناطیسی شرقی یا غربی نامیده میشود. شمال مغناطیسی هم در نیمکره شمالی و هم در نیمکره جنوبی به عنوان مرجع میل مغناطیسی است. مقدار زاویهٔ انحراف بستگی با محل آزمایش دارد. برای تعیین میل مغناطیسی در یک منطقه مورد نظر میتوان از موارد زیر استفاده کرد:
نقشههای توپوگرافی چاپ شده: این نقشه ها با اندازه گیری های متعدد میل مغناطیسی در نقاط مختلف کرهٔ زمین تهیه می شوند. در برخی نقشهها میل مغناطیسی منطقه به وسیله زاویه بین دو پیکان شمال مغناطیسی (MN) و شمال حقیقی (GN) نشان داده شده است.
نمودارهای خطوط همارز چاپ شده و یا موجود در وبگاهها، که میل مغناطیسی را نشان میدهند.
حسابگر آنلاین برای مشخص نمودن آخرین میل مغناطیسی، برای یک موقعیت مشخص (طول و عرض جغرافیایی) و زمان مشخص.
لازم به ذکر است که در یک محل مقدار زاویهٔ انحراف برحسب زمان اندکی تغییر میکند و اندازهٔ آن در نقاط مختلف زمین متفاوت است.
در ایران میل مغناطیسی به سمت شرق است و مقدار زاویه آن در مکانهای مختلف متفاوت است. برای نمونه در ۱۲ خردادماه سال ۱۳۸۶ میل مغناطیسی تهران &mdash؛ طبق محاسبات &mdash؛ برابر ۴ درجه و چهار دقیقه به سمت شرق بودهاست، که هر سال نزدیک چهار دقیقه (کمتر از یکدهم درجه) به سمت شرق افزایش پیدا میکند.
مثال
چنانچه به کمک عقربهٔ مغناطیسی به طرف قطب شمال یا جنوب برویم، به قطب شمال و جنوب واقعی کرهٔ زمین نمیرسیم. علت این است که قطب شمال و جنوب جغرافیایی و مغناطیسی کرهٔ زمین، با هم یکی نیست؛ یعنی اینکه قطب شمال مغناطیسی زمین، درست روی قطب شمال جغرافیایی زمین قرار ندارد و اگر دو قطب جغرافیایی و مغناطیسی زمین را توسط خطی فرضی به به نام محور به هم وصل کنیم، بین دو محور مغناطیسی و محور جغرافیایی زمین، زاویهای ساخته میشود که به آن، زاویهٔ میل مغناطیسی گویند.
هرگونهای از درختان برشها و خصوصیات خاصّ خود را دارد. باد و آفتاب بر درختان تأثیر میگذارند و این سرنخی است برای محاسبه جهت شمال-جنوب.
این روشها خیلی قابل اطمینان نیستند. مثلاً «باد غالب» ممکن است حالت عادی را به طور قابلملاحظهای تغییر دهد و باعث تغییر و انحراف آن شود. همچنین در جنگلهای انبوه -به دلیل عدم نفوذ و رسوخ آفتاب درون آنها- برخی روشها کارا نخواهند بود. اگر از علامتهای طبیعی استفاده میکنید، برای تصمیمگیری، باید هر چند تا علامت مختلف را که میتوانید پیدا کنید.
بسیاری از روشهای زیر بر اساس آفتاب هستند: در نیمکرهٔ شمالی زمین، جهت رو به جنوب در معرض آفتاب بیشتری است. تابش خورشید رشد شاخهها و برگها را زیاد میکند.
۱- جهتیابی با خزهها و گلسنگها: سمت شمالی درختان و تختهسنگها، گلسنگها و خزههای بیشتری دارد؛ چرا که نمناکتر و مرطوبتر از سمت جنوبی آنهاست.
خزه در جایی رشد میکند که دارای سایه و آب زیادی باشد؛ محلهای خنک و نمناک. تنهٔ درختان در سمت شمالی سایه و رطوبت بیشتری دارد، و در نتیجه خزهها معمولاً بیشتر در این سمت میرویند.
این روش همیشه نتیجهٔ درست به ما نمیدهد. ۱) هرچند سمت شمالی در سایهٔ بیشتری است، ولی لزوماً رطوبت سمت شمال بیشتر نیست؛ و برای رشد خزهها رطوبت مهمتر از سایه است(جایی که رطوبت در آنجا بیشتر ماندگار است). ۲) گاه ممکن است درختان و پوشش گیاهی مجاور طرف دیگر درخت را هم سایه کند. ۳) در یک اقلیم بارانی(جنگلها و بیشههای مرطوب) ممکن است همه طرف درخت نمناک باشد(یعنی خزه دور برخی درختان در همهطرف رشد کرده؛ البته معمولاً در جهت جنوب بیشتر رشد کردهاست). ۴) ممکن است باد مانع رشد خزه در طرف شمالی درخت شود. ۵) در مناطق خشک هم که اصلاً خزهای وجود ندارد!
ضمناً در نظر داشته باشید که معمولاً خزه در جهت نور آفتاب(جنوب) خرمایی رنگ است و در مکانهای سایه و مرطوب سبز یا طوسی رنگ.
۲- جهتیابی با درختان: از آنجا که سمت شمالی درختان در معرض آفتاب کمتری است، درختان در این سمتشان شاخوبرگ کمتری دارند.
به دلیل آنکه آفتاب بیشتر از سمت جنوب میتابد، درختان جنوب بهتر و بیشتر رشد میکنند. وجود درختانی مانند صنوبر سیاه و سفید، راش، بلوط، درختان آزاد، شاه بلوط هندی، افرا نروژی و درخت اقاقیا صحت این مسئله را ثابت میکند. این درختها در جنوب بیشتر دیده میشوند.
پوست درختان قدیمی در سمت رو به آفتاب(جنوب) معمولاً نازکتر است.
پوسیده بودن یک طرف از اکثر درختان جنگل، جهت شمال را به ما نشان میدهد؛ سمت پوسیده شمال است.
به خاطر نوع تابش خورشید، شاخههای جنوبی اکثر درختان افقیتر و شاخههای شمالی عمودیترند.
در کوههای سنگی، کاجهای انحناپذیر در شیب جنوبی، و صنوبرهای انگلمان در شیب شمالی میرویند.
معمولاً درختان برگ ریز در شیبهای جنوبی تپهها میرویند و سراشیبهای شمالی همیشه سبز است.
زمینِ اطراف ریشهٔ درختان، به سمت جنوب سستتر و توخالیتر از قسمت شمالی است. پس زمین به سمت شمال سفتتر بوده و به خشکی زمین جنوبی نیست.
رشد پوشش گیاهی در سمت جنوبی تپهها بیشتر از سمت شمالی خواهد بود.
۳-جهتیابی با تنهٔ درختان بریدهشده: اگر مقطع درخت بریدهشدهای را نگاه کنید، تعدادی دایرهٔ هم مرکز را مشاهده خواهید کرد، که هر یک از آنها نشان یک سال عمر درخت میباشد. درختی که بطور دائم آفتاب به تنهاش بتابد، دایرههای نشاندهنده عمر آن درخت در یک سمت به هم نزدیکتر شده و در سمت دیگر از هم دور خواهند بود. سمتی که فاصله خطوط حلقههای سنی درخت به هم نزدیکتر باشد سمت شمال را مشخص میکند، و سمتی که خطوط حلقههای سنی از هم فاصلهٔ بیشتری داشته باشد سمت جنوب را نشان میدهد؛ به علت تابش زیاد آفتاب و رشد شدیدتر آن.
۴- جهتیابی به کمک گلها و گیاهان: گیاهان، و گلهای درختان تمایل دارند رو به آفتاب قرار بگیرند؛ یعنی جنوب یا شرق.
برخی گیاهان برای جهتیابی اشتهار یافتهاند. مثلاً در آمریکا گُلی وجود دارد که همیشه جهتگیری شمالی-جنوبی دارد (رشد برگهایش به سمت خط شمال- جنوب است) و آن را «گیاه قطبنما(یا Compass Plant)» و یا «رُزینوید(Rosinweed)» میخوانند. نام علمی آن «سیلفیوم لاکینیاتوم» (Silphium laciniatum) است، و مسافران اولیهٔ این سرزمین از این گیاه برای جهتیابی استفاده میکردهاند.
اکالیپتوس استرالیایی هم گیاهی جهتیاب است. این گیاه که در سرزمینهای گرم و خشک میروید، برگهایش رو به شمال یا جنوب است.
همچنین درختی به نام «نخل رهنوردان([ یا Traveler’s Palm])» وجود دارد که محور شاخههایش شرقی-غربی اند.
همانطور که گفته شد، این که کدام طرف شرق است و کدام طرف غرب، یا کدام یک از طرفین شمال یا جنوب است را میتوان با توجه به سمت خورشید و ماه در آسمان یا روشهای دیگر یافت -ماه و خورشید تقریباً در سمت جنوبی آسمان قرار دارند.
۵- جهتیابی به کمک باد غالب: بادها را از جهتی که میوزند، نامگذاری میکنند مانند باد شمالی از شمال. هر منطقهای باد غالب و برجستهای دارد که در فصل خاص یا گاهی در تمام فصول حکمفرماست. باد غالب، باد خاصی است که وزش آن طولانیتر بوده و در جهت خاصی میوزد. با دانستن جهت بادهای غالب میتوانید چهار جهت اصلی را تشخیص دهید.
معمولاً نام باد را از جهتی که وزیدهاست، نامگذاری میکنند. مثلاً باد شمال یعنی بادی که از شمال به سمت جنوب میوزد.
برای جهتیابی به کمک باد غالب، ۱) ابتدا باید جهت باد غالب منطقه را دانست. ۲) سپس باید در جایی که هستیم جهت باد غالب را تشخیص دهیم. برای نمونه، اگر بدانیم که در منطقهٔ ما باد غالب از شرق میوزد، و ضمناً جهت باد غالب منطقه را تشخیص دهیم، طرف منشأ باد شرق خواهد بود؛ که با دانستن شرق، دیگر جهتهای اصلی هم به سادگی یافته میشوند.
نکتهٔ اول: اگر جهت باد غالب منطقهتان را نمیدانید، اطلاعات زیر ممکن است کمککار باشد:
در نواحی معتدل، باد غالب از غرب میوزد. (در هر دو نیم کره شمالی و جنوبی)
در نواحی گرمسیری، باد غالب بین مناطق شمال شرقی و جنوب شرقی جریان دارد.
در نواحی استوایی، باد غالب معمولاً از سمت شرق میوزد.
نکتهٔ دوم: جهت باد غالب منطقه را تشخیص دهیم:
در هر منطقهای باد غالب ویژگیهای خاص خود را دارد؛ مثل درجه حرارت، رطوبت و سرعت که در فصول مختلف تغییر میکند.
باد غالب بر رشد درختان و گیاهان، جهت جمع شدن برفهای باد آورنده و در جهت علفهای بلند تأثیرگذار است. در واقع باد غالب بیشترین تأثیر را بر روی جهت پوشش گیاهی، برف، ماسه یا دیگر اشیای روی سطح زمین دارد.
الف)درختان:
جهت خم شدن اغلب درختان منطقه نشان دهنده جهت وزش باد غالب منطقهاست. برای نمونه اگر درختان به طرف شمال منحرف و متمایل شدهاند، باد غالب محتملا از سمت جنوب وزیدهاست.
اثر دیگری که باد غالب بر درختان دارد این است که: در جهتی که از وزش باد در امان است، شاخ و برگ بیشتری رشد کردهاست.
در واقع باد ممکن است با صدمه زدن یا خشک کردن شاخههای جوان، رشد درخت را کند یا متوقف کند. معمولاً وزش باد، باعث کند شدن رشد درختان میشود؛ برعکسِ خورشید، که رشد شاخهها و برگها را زیاد میکند.
در زمستان باد غالب معمولاً با برف و تگرگ همراه است، که باعث شکستن شاخههای جوان میشود.
درختی که برای تعیین جهت استفاده میشود، باید در محلی باز و وسیع باشد. نباید در پناه تپه، درختان دیگر یا ساختمانها باشد. چند تا از درختان نزدیک به هم را مورد آزمایش قرار دهید. مطمئن شوید که درختان هرس نشده باشند.
از آنجا که درختان تحت تأثیر عوامل زیادی هستند، باید یافتههای خود را با مشاهدهٔ درختان متعددی در همسایگی یکدیگر تأیید کنید.
ب)ماسه و برف:
امواج ماسه در بیابانها، و امواج پستی-بلندیهای برف در مناطق قطبی جهت باد را نشان میدهند. البته گاه به خاطر آنکه این موجها خیلی کوچکاند و از چند سانتیمتر تجاوز نمیکنند، برای یافتن باد غالب نمیتوانند کمککار باشند، زیرا میتوانند با هر باد تند موضعی به سرعت تشکیل شوند.
در بیابانها انواع مختلف تلماسهها وجود دارند، که شکل آنها جهت باد غالب را نمایان میسازد؛ همچنین در مورد تلیخهای قطب: در مناطقی که به شدت پوشیده از برفاند، باد غالب تودههای برف را میراند و آنها را تبدیل به تلهای برآمدهای میسازد. این تلها از چند سانتیمتر تا یک متر ارتفاع دارند، و موازی باد غالب تشکیل میشوند. در واقع برف از لحاظ فیزیکی شبیه ماسه عمل میکند.
ج) نسیم: برخی مناطق الگوی حرکت جریان هوایشان نوسان بیشتری نسبت به جاهای دیگر دارد. مثلاً مردم کنار ساحل با نسیم دریا مأنوساند. معمولاً بعدازظهرها نسیم مداومی از طرف دریا میوزد. در شب هم معمولاً جهت نسیم برعکس میشود و از خشکی به سمت دریا میوزد. نسیم مشابهی در درهها و کوهها میوزد: در روز نسیمی از دره به سمت بالای کوه وزیدن میگیرد؛ و در شب برعکس، نسیم از بالا به سمت دره میوزد. اگر -مثلاً به کمک نقشه- بدانیم که دریا یا کوه (یا ساحل یا دره) در کدام جهتمان است، میتوانیم جهتهای اصلی را بیابیم.
د) هوای گرم و سرد: در نیمکرهٔ شمالی زمین هوایی که از شمال میآید معمولاً سردتر از هوایی است که از جنوب میآید(بادهای شمالی از بادهای جنوبی سردتر است).
هـ) سایر موارد:
اگر گمان میکنید که بادی که در لحظه میوزد باد غالب منطقهاست، میتوانید به درختان در مسیر باد نگاه کنید. با نگاه به نوک درختان میتوانید جهت باد را بفهمید.
میتوانید به تغییر جهت ابرها دقت کنید؛ بهویژه ابرهای بلندی که توسط بادهای غالب آورده میشوند.
در روی دریا و اقیانوسها بادهای غالب دارای ویژگیها و ابرهای خاص خود هستند.
۶- جهتیابی به کمک رودخانهها: بسیاری از رودها و نهرها در نیمکرهٔ شمالی زمین رو به جنوب سرازیرند، یعنی رو به استوا. این روند عمومی رودهاست، ولی همیشه درست نیست. مثلاً رود نیل -که تماماً در نیمکرهٔ شمالی است- به سوی شمال جریان دارد و به مدیترانه میریزد.
۷- جهتیابی به کمک حیوانات و حشرات:
مورچهها خاکِ لانهٔ خود را به سمت جنوب یا شرق میریزند. مورچهها چنین میکنند تا در هنگام روز خاکریزشان به عنوان سایهبانی برایشان عمل کند، تا راحتتر کار خود را انجام دهند.
مورچهها خانههای خود(مورتپهها) را بر روی شیبهای جنوب شرقی میسازند؛ زیرا خورشید در پاییز و زمستان بیشتر به این قسمتها میتابد. آنها مورتپههای خود را نزدیک درختان و صخرههای جنوبی و جنوب شرقی بنا میکنند.
اگر شما در کنار برکه یا دریاچهای باشید که پرندگان، ماهیان یا دوزیستان در حال تولیدمثل هستند، در نظر داشته باشید که آنها معمولاً ترجیح میدهند در سمت غربی زاد و ولد (تولیدمثل و پرورش) نمایند.
دارکوب(شانهبهسر) معمولاً حفرههایش را در سمت شرقی درخت حفر میکند.
سنجابها هم معمولاً در سوراخهای سمت شرقیِ درختان خانه و لانه میگزینند.
۸- جهتیابی به کمک خانههای شهری: امروزه معمولاً خانهها را به موازات شمال -جنوب یا شرق-غرب میسازند؛ یعنی نسبت به جهتهای اصلی مورب نمیسازند. این میتواند در تنظیم صحیح جهتها و تصحیح روشهای تقریبی بالا کمککار باشد. باید توجه کرد که در بسیاری موارد این اصل رعایت نشدهاست.
قطب مغناطیسی شمال
قطبهای مغناطیسی یعنی جایی که خطوط میدان مغناطیسی به صورت واگرا از زمین خارج (جنوب مغناطیسی) و یا به صورت همگرا به آن وارد (شمال مغناطیسی) میشوند.
عقربه قطبنما -به عنوان یک وسیله مغناطیسی (یک آهنربا)- وقتی که آزادانه معلق شود، قطبهای مغناطیسی را یافته و در جهت آنها آرایش میگیرد؛ یعنی جایی که عموماً شمال حقیقی نیست (بهجز برخی مناطق کره زمین). زاویه بین شمال حقیقی و شمال مغناطیسی، «میل مغناطیسی» نامیده میشود.
قطبهای مغناطیسی زمین در طول زمان تغییر میکنند. قطب شمال مغناطیسی در سال ۲۰۰۱ در موقعیت ۸۱٫۳ درجه شمالی و ۱۱۰٫۸ درجه غربی، در سال ۲۰۰۵ در موقعیت ۸۳٫۱ درجه شمالی و ۱۱۷٫۸ درجه غربی و در سال ۲۰۰۹ در موقعیت ۸۴٫۹ درجه شمالی و ۱۳۱٫۰ درجه غربی بودهاست. در سال ۲۰۱۲ قطب مغناطیسی شمال در موقعیت ۸۵٫۹ درجه شمالی و ۱۴۷٫۰ درجه غربی قرار گرفت.
هر ۲۵ هزار سال، قطبهای مغناطیسی یک دور کامل میزنند.
قطب شمال مغناطیسی، سالانه ۷٫۳۴ کیلومتر جابهجا میشود.
انحراف مغناطیسی
انحراف مغناطیسی خطای ناشی از تأثیرات جاذبههای مغناطیسی موضعی و منطقهای (مانند فلز و الکتریسیته) ااست، که باید در کنار میل مغناطیسی در نظر گرفته شود. هر گاه قطبنما در نزدیکی اشیای آهنی یا فولادی و یا منابع الکتریکی قرار گرفته باشد، عقربهاش از جهت قطب مقداری منحرف میشود. کلاً 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 مساله ساز شود. بنابراین، هنگام استفاده از قطبنما باید مطمئن شویم که از اشیای انحرافدهنده آن، بهطور کلی دور است. همچنین احتمال تأثیرگذاری جاذبههای مغناطیسی موجود در خاک نیز وجود دارد، که بسیار نادر است؛ ولی در مکانهایی که مثلاً معدن آهن وجود دارد باید در نظر گرفته شود.
میل مغناطیسی
انحراف مغناطیسی یا تغییر مغناطیسی یا میل مغناطیسی زاویه بین نصف النهار مغناطیسی و نصف النهار جغرافیایی در هر نقطه از سطح زمین است.
میل مغناطیسی، در هر نقطه از زمین، زاویه بین شمال حقیقی و شمال مغناطیسی در آن نقطه است؛ یعنی زاویهٔ بین سمتی که عقربهٔ قطبنما نشان میدهد، و سمت شمال جغرافیایی. منابع مختلف میل مغناطیسی را «شیب مغناطیسی» یا «تنزل مغناطیسی» یا «تغییر مغناطیسی» هم مینامند. برخی به آن انحراف مغناطیسی هم گفتهاند، ولی دیگران این واژه را برای انحراف عقربهٔ قطبنما در اثر عوامل محیطی (مانند وسایل آهنی و منابع الکتریکی و غیره) مناسبتر میدانند.
میل مغناطیسی با موقعیت، زمان (سالانه و روزانه)، ناهنجاریهای مغناطیسی محلی، ارتفاع (جزئی و قابل صرف نظر) و فعالیتهای مغناطیسی خورشید تغییر میکند. میل مغناطیسی در طول خطوطی &mdash؛ که اصطلاحا خطوط هم ارز∗ نامیده میشوند &mdash؛ ثابت است. خط فرضی با میل مغناطیسی صفر درجه در حال حاضر از غرب خلیج هودسن، دریاچه سوپریور، دریاچه میشیگان و فلوریدا عبور میکند.
تعیین میل مغناطیسی
اگر عقربه قطبنما شرق یا غربِ شمال واقعی را به عنوان شمال مشخص نماید، این اختلاف به ترتیب میل مغناطیسی شرقی یا غربی نامیده میشود. شمال مغناطیسی هم در نیمکره شمالی و هم در نیمکره جنوبی به عنوان مرجع میل مغناطیسی است. مقدار زاویهٔ انحراف بستگی با محل آزمایش دارد. برای تعیین میل مغناطیسی در یک منطقه مورد نظر میتوان از موارد زیر استفاده کرد:
نقشههای توپوگرافی چاپ شده: این نقشه ها با اندازه گیری های متعدد میل مغناطیسی در نقاط مختلف کرهٔ زمین تهیه می شوند. در برخی نقشهها میل مغناطیسی منطقه به وسیله زاویه بین دو پیکان شمال مغناطیسی (MN) و شمال حقیقی (GN) نشان داده شده است.
نمودارهای خطوط همارز چاپ شده و یا موجود در وبگاهها، که میل مغناطیسی را نشان میدهند.
حسابگر آنلاین برای مشخص نمودن آخرین میل مغناطیسی، برای یک موقعیت مشخص (طول و عرض جغرافیایی) و زمان مشخص.
لازم به ذکر است که در یک محل مقدار زاویهٔ انحراف برحسب زمان اندکی تغییر میکند و اندازهٔ آن در نقاط مختلف زمین متفاوت است.
در ایران میل مغناطیسی به سمت شرق است و مقدار زاویه آن در مکانهای مختلف متفاوت است. برای نمونه در ۱۲ خردادماه سال ۱۳۸۶ میل مغناطیسی تهران &mdash؛ طبق محاسبات &mdash؛ برابر ۴ درجه و چهار دقیقه به سمت شرق بودهاست، که هر سال نزدیک چهار دقیقه (کمتر از یکدهم درجه) به سمت شرق افزایش پیدا میکند.
مثال
چنانچه به کمک عقربهٔ مغناطیسی به طرف قطب شمال یا جنوب برویم، به قطب شمال و جنوب واقعی کرهٔ زمین نمیرسیم. علت این است که قطب شمال و جنوب جغرافیایی و مغناطیسی کرهٔ زمین، با هم یکی نیست؛ یعنی اینکه قطب شمال مغناطیسی زمین، درست روی قطب شمال جغرافیایی زمین قرار ندارد و اگر دو قطب جغرافیایی و مغناطیسی زمین را توسط خطی فرضی به به نام محور به هم وصل کنیم، بین دو محور مغناطیسی و محور جغرافیایی زمین، زاویهای ساخته میشود که به آن، زاویهٔ میل مغناطیسی گویند.