Η ιστορία της πυξίδας και άλλες μαγνητικές καινοτομίες

Μια πυξίδα είναι ένα από τα πιο συχνά χρησιμοποιούμενα όργανα πλοήγησης. Γνωρίζουμε ότι δείχνει πάντα βόρεια, αλλά πώς; Περιέχει ένα ελεύθερα αιωρούμενο μαγνητικό στοιχείο που εμφανίζει την κατεύθυνση της οριζόντιας συνιστώσας του μαγνητικού πεδίου της Γης στο σημείο παρατήρησης.

Η πυξίδα έχει χρησιμοποιηθεί για να βοηθήσει τους ανθρώπους να περιηγηθούν για πολλούς αιώνες. Παρόλο που βρίσκεται στο ίδιο μέρος της δημόσιας φαντασίας με τα sextants και τα τηλεσκόπια, χρησιμοποιείται στην πραγματικότητα για πολύ περισσότερο από τα θαλάσσια ταξίδια που ανακάλυψαν τη Βόρεια Αμερική. Η χρήση του μαγνητισμού στις εφευρέσεις δεν σταματά εκεί, όμως. Βρίσκεται σε όλα από τηλεπικοινωνιακό εξοπλισμό και κινητήρες μέχρι την τροφική αλυσίδα.

Πριν από χιλιάδες χρόνια βρέθηκαν μεγάλες ποσότητες μαγνητικών οξειδίων στην περιοχή της Μαγνησίας στη Μικρά Ασία. η θέση τους οδήγησε στο ορυκτό που έλαβε το όνομα του μαγνητίτη (Fe₃Ο₄), το οποίο ήταν παρατσούκλι. Το 1600, ο William Gilbert δημοσίευσε το "De Magnete", ένα χαρτί για τον μαγνητισμό που περιγράφει λεπτομερώς τη χρήση και τις ιδιότητες του μαγνητίτη.

Ένα άλλο σημαντικό φυσικό στοιχείο για τους μαγνήτες είναι οι φερρίτες, ή τα μαγνητικά οξείδια, που είναι πέτρες που προσελκύουν σίδηρο και άλλα μέταλλα.

Ενώ οι μηχανές που κατασκευάζουμε με μαγνήτες είναι σαφώς εφευρέσεις, αυτοί είναι φυσικοί μαγνήτες και δεν πρέπει να θεωρούνται ως τέτοιοι.

Η μαγνητική πυξίδα είναι στην πραγματικότητα παλιά Κινεζική εφεύρεση, πιθανώς για πρώτη φορά στην Κίνα κατά τη διάρκεια της δυναστείας Qin (221-206 π.Χ.). Τότε, οι Κινέζοι χρησιμοποίησαν κιγκλιδώματα (τα οποία ευθυγραμμίζονται σε κατεύθυνση βορρά-νότου) για να κατασκευάσουν πίνακες περιπέτειας. Τελικά, κάποιος παρατήρησε ότι τα πλακόστρωτα ήταν καλύτερα να επισημαίνουν πραγματικές κατευθύνσεις, οι οποίες οδήγησαν στη δημιουργία των πρώτων πυξίδων.

Οι πρώτες πυξίδες σχεδιάστηκαν σε τετράγωνη πλάκα που είχε σημάνσεις για τα καρδινάλια και τους αστερισμούς. Η βελόνα που δείχνει ήταν μια συσκευή με σχήμα κουταλιού, με μια λαβή που θα έδιναν πάντα νότια. Αργότερα, οι μαγνητοποιημένες βελόνες χρησιμοποιήθηκαν ως δείκτες κατεύθυνσης αντί για τα κουτάλια σε σχήμα σκελετού. Αυτά εμφανίστηκαν τον 8ο αιώνα CE - και πάλι στην Κίνα - και από το 850 έως το 1050.

Τον 11ο αιώνα, η χρήση πυξίδων ως συσκευών πλοήγησης στα πλοία έγινε κοινή. Οι πυξίδες μαγνητοποιημένης βελόνας θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν όταν ήταν υγρές (σε νερό), ξηρές (σε αιχμηρό άξονα) ή αιωρούμενες (σε νήμα μεταξιού), καθιστώντας τα πολύτιμα εργαλεία. Απασχολούνταν κυρίως από ταξιδιώτες, όπως εκείνοι οι έμποροι που ταξίδευαν στη Μέση Ανατολή, και αρχαίοι ναυτικοί ψάχνουν να εντοπίσουν το μαγνητικό βόρειο πόλο ή πόλο αστέρι.

Το 1819, Hans Christian Oersted ανέφερε ότι όταν ένα ηλεκτρικό ρεύμα σε ένα καλώδιο εφαρμόστηκε σε μια μαγνητική βελόνα πυξίδας, ο μαγνήτης επηρεάστηκε. Αυτό ονομάζεται ηλεκτρομαγνητισμό. Το 1825, ο Βρετανός εφευρέτης William Sturgeon επέδειξε τη δύναμη του ηλεκτρομαγνήτη ανυψώνοντας τα 9 κιλά με ένα τεμάχιο σιδήρου επτά ουγγιών τυλιγμένο με σύρματα μέσω του οποίου ήταν το ρεύμα μίας μονοκυψελικής μπαταρίας Απεσταλμένα.

Αυτή η συσκευή έθεσε τις βάσεις για μεγάλης κλίμακας ηλεκτρονικές επικοινωνίες, καθώς οδήγησε στην εφεύρεση του τηλεγράφου. Επίσης είχε ως αποτέλεσμα την εφεύρεση του ηλεκτροκινητήρα.

Η χρήση μαγνητών συνέχισε να εξελίσσεται πέρα ​​από την πρώτη πυξίδα. Η ευρεσιτεχνία Η.Π.Α. αρ. 3.005.458, που εκδόθηκε στον Louis Paul Longo, είναι η πρώτη ευρεσιτεχνία που εκδίδεται για το λεγόμενο "μαγνήτης αγελάδας". Στόχος του ήταν η πρόληψη της ασθένειας υλικού στις αγελάδες. Αν τα αγελάδες συμβούν να καταναλώσουν κομμάτια μετάλλων, όπως τα νύχια, όταν τρώνε, τα ξένα αντικείμενα μπορούν να προκαλέσουν εσωτερική βλάβη στο πεπτικό τους σύστημα. Οι μαγνήτες αγελάδων κρατούν τα μεταλλικά κομμάτια κλειστά στο πρώτο στομάχι της αγελάδας, αντί να ταξιδεύουν στα μεταγενέστερα στομάχια ή έντερα, όπου τα θραύσματα μπορούν να προκαλέσουν τη μεγαλύτερη ζημιά.