Номер 3, страница 191 - гдз по физике 8 класс учебник Пёрышкин, Иванов

3. При подготовке первых полётов самолётов к Северному полюсу много внимания инженеры уделяли вопросу ориентации самолёта вблизи полюса, так как там обыкновенные магнитные компасы работают очень плохо и практически непригодны. Почему?

Решение

Работа обыкновенного магнитного компаса основана на его способности ориентироваться вдоль силовых линий магнитного поля Земли. Магнитная стрелка компаса представляет собой лёгкий постоянный магнит, который может свободно вращаться в горизонтальной плоскости и выстраивается параллельно горизонтальной составляющей вектора магнитной индукции.

Магнитное поле нашей планеты похоже на поле, создаваемое гигантским стержневым магнитом, ось которого не совпадает с осью вращения Земли. Поэтому географические и магнитные полюсы не совпадают. Силовые линии магнитного поля выходят из южного магнитного полюса (расположенного вблизи географического Северного полюса) и входят в северный магнитный полюс (расположенного вблизи географического Южного полюса).

На средних широтах силовые линии магнитного поля имеют как вертикальную, так и значительную горизонтальную составляющую. Именно эта горизонтальная составляющая и заставляет стрелку компаса указывать направление на северный магнитный полюс.

При приближении к Северному магнитному полюсу картина меняется. Силовые линии магнитного поля становятся практически вертикальными, уходя почти перпендикулярно в поверхность Земли. Это приводит к двум основным проблемам для работы компаса. Во-первых, горизонтальная составляющая магнитного поля, необходимая для ориентации стрелки, становится чрезвычайно слабой, стремясь к нулю непосредственно над полюсом. Из-за этого направляющая сила, действующая на стрелку в горизонтальной плоскости, практически исчезает. Во-вторых, вертикальная составляющая поля, наоборот, достигает максимального значения. Эта сила стремится наклонить (опустить) один из концов стрелки вниз (это явление называется магнитным наклонением), что может вызвать ее трение о корпус или стекло прибора и привести к полному заклиниванию.

В результате, из-за отсутствия чёткой направляющей силы, стрелка компаса становится крайне неустойчивой. Любые незначительные магнитные поля, создаваемые двигателями и электрооборудованием самолёта, или даже трение в механизме опоры начинают оказывать на неё большее влияние, чем слабое горизонтальное поле Земли. Компас начинает хаотично вращаться или показывать неверное направление, что делает его абсолютно непригодным для навигации. Поэтому в полярных широтах для навигации используют другие приборы, такие как гирокомпас, солнечный компас, а в современное время — спутниковые системы навигации (GPS, ГЛОНАСС).

Ответ: Обыкновенные магнитные компасы работают плохо вблизи Северного полюса, потому что в этой области силовые линии магнитного поля Земли направлены почти вертикально вниз. Вследствие этого горизонтальная составляющая магнитного поля, которая ориентирует стрелку компаса, становится очень слабой. Стрелка теряет способность указывать стабильное направление и становится очень чувствительной к помехам от самого самолёта и магнитным аномалиям, что делает компас бесполезным для навигации.