MÁSODIK KÖNYV
.A MÁGNESSÉG S AZ ELEKTROMOSSÁG TÜNEMÉNYEINEK
ÉS TÖRVÉNYEINEK ALKALMAZÁSAI.
I. FEJEZET.
AZ IRÁNYTŰ.
1. Az elhajlós iránytű. Alkalmazása a tengerészetben.
AZ iránytűt a nyílt tengeren való hajózásra, midőn a felhők vagy köd borította égboltozat többé semmi tájékozást nem nyujthat a hajótól követendő irányra nézve, már jóval a mágnesi tünemények törvényeinek ismerete előtt alkalmazták. Kiválóan feltűnő példája ez azoknak az eseteknek, melyekben a fizikai tünemények alkalmazása jóval megelőzi törvényeik s elméleteik feltalálását. "Több mint ezer évvel időszámításunk előtt, mondja HUMBOLDT, Codrusnak és a Heraklídák Peloponnézusba való visszatérésének homályos korszakában, a khinaiaknak már voltak mágneses szekereik, melyeken egy emberi alaknak szabadon mozgó karja folytonosan dél felé mutatott, hogy a Tatárföld mérhetetlen pusztáin eligazodhassanak. Időszámításunknak már a harmadik századában, tehát legalább is hétszáz évvel az iránytűnek az európai tengereken való behozatala előtt; a khinai bárkák a déli iránynak mágnesi megállapítása szerint hajókáztak az Indiai Óczeanon." (Kosmos, 1874. kiad. I. 115.)
Mondottuk az I. könyvben, hogy mik voltak azok a déli irányt jelző szekerek, melyekről HUMBOLDT beszél; legrégibb alakjuk függőleges peczken forgó kicsiny szobrocska volt, a melynek egyik kinyujtott karja dél felé fordult, mert kicsiny mágnestű volt benne, melynek déli sarka a
szobrocska keze feje felé, az északi pedig a válla felé volt téve. Később, a 12. században, a khinai iránytű más berendezést kapott, a melylyel az európai tengerészek az első keresztes hadjáratok alatt az arabok révén ismerkedtek meg: kicsiny mágnestű vízen úszó fára volt téve. Ez az eszköz, mely a hajózásra nézve annyira fontos s a földgömb fizikájának tanulmányozására nézve jelenleg annyira értékes, csak a 14. század első felében tökéletesbíttetett újra, a mikor is az iránytű mágnesét peczekre függesztették fel. *
Az elhajlós iránytű kiváló szolgálatot tesz a tengerészeknek, mert a hajók út-irányának egyik fontos ismertetőjét, azaz a hajótengely és a hajó mindenkori helyének délvonala képezte szöget határozza meg. A hozzávető hajózásnál a másik ismertető nem egyéb, mint a hajó sebessége, melyet az úgynevezett log-gal határoznak meg.
Az ilyen czélra szolgáló iránytűt a tengerészek útirányzó-nak vagy compass-nak nevezik, s a hajó bálkányán, a kormányrúd közelében afféle
* Úgy látszik, hogy ezt a javítást a nápolyi FLAVIO GIOJÁ-nak köszönhetjük, kinek azelőtt az iránytű feltalálását is tulajdonították. A vízen úszó iránytű le van írva egy régi franczia költőnek, a 12. századbeli GUYOT DE PROVINS-nek verseiben:
Icelle estoile ne se muet,
Un art font qui mentir ne puet;
Par vertu de la marinette,
Une pierre laide, noirette,
Où li fers volontiers se joint, etc.Látjuk, hogy akkoriban az iránytűt marinette-nek nevezték. LITTRÉ szerint a mostani neve (boussole) jóval később az olasz bossolo (dobozka) szótól vétetett.
doboz- vagy szekrényféle borítóban állandóan helyezik el. Ezt a borítót, melyet útirányzóház-nak neveznek, rendszerint három részre osztják: a középső részben éjjeli megfigyelésekre szolgáló lámpa van, a másik kettőnek mindegyikében pedig egy-egy iránytű úgy van elhelyezve, hogy adataikat közvetetlenül lehessen ellenőrízni.
334. ábra. – Az útirányzó vagy tengeri iránytű.
Az útirányzó mágnestűje a bogrács vagy rézhenger közepén fémcsúcson nyugszik s el van látva egy könnyű koronggal, melyre a szélrózsa van fölrajzolva; ez a korong még a tű lengéseit mérsékli is. Maga a bogrács, mely alul súlyos fémtömeggel van terhelve, az úgynevezett CARDAN-féle felfüggesztéssel van az útirányzó-házba illesztve, minélfogva a limbus síkja a hajónak minden lehető ingásánál vízszintes marad. A bográcson s a hajófedélzet elején levő rovás vagy csillag megjelöli a hajógerincz vagy a hajótengely irányát; ezt a pontot a kormány irányzó pontjának nevezik.
Igy tehát a szélrózsán minden pillanatban le lehet olvasni a mágnestű s az iránypont képezte szöget. Ehhez a szöghöz a mágnesi elhajlást a különböző eseteknek megfelelőleg vagy hozzáadjuk, vagy pedig belőle levonjuk, mi által a hajó iránya meg van határozva.
Hogy a tengerész az útirányzónak hasznát vehesse, ismernie kell, miként az imént láttuk, az elhajlás nagyságát az illető megfigyelő helyen; hanem ehhez aztán megkívántatik, hogy a közelében ne működjenek olyan zavaró okok, melyek tévútra vezetnék, mi annál veszedelmesebb, mentől inkább véli a hajós, hogy jó nyomon jár. De az ilyen zavaró ok mindig jelen van; ez az ok a hajón levő vastömegek hatásában rejlik. A Földnek eme tömegekre gyakorolt hatásától különösen kell tartani, mert ez a hatás a hajó helyzetével s irányával együtt változik.
A hajók vasból készült részeinek az iránytűre való befolyását különben már régóta felismerték. Sok tudós tengerész, PARRY, ROSS, SABINE, DUPERREY, igyekezett ezen a bajon segíteni; eleintén eltávolítottak
* A felfüggesztésnek ezt a módját mindenütt alkalmazzuk, ahol valamely tárgynak a vízszintes síkhoz való viszonylagos fekvését az állványnak bármiféle mozgása mellett is meg akarjuk tartani. Ezt elérhetjük, ha az illető tárgyat két peczekkel úgy függesztjük fel, hogy a peczkek tengelye körül foroghasson. Maguk a peczkek egy ráma szélein nyugosznak, mely ráma ismét az egész rendszernek állványán nyugvó másik két peczek tengelye körül foroghat; ez az utóbbi tengely merőleges az előbbenire. E két tengely körüli egyidejű forgás lehetővé teszi, hogy a nehézség a felfüggesztett tárgyat szüntelenül eredeti egyensúlyi-helyzetébe billentse vissza. A tengeri iránytűnél a bogrács két peczkének iránya merőleges a hajógerinczre, a másik két peczeké pedig ugyanavval párhuzamos.
minden vasat a hajó hátulsó részéről, a hol az iránytű van elhelyezve; később azon voltak, hogy az előidézett zavarokat előre meghatározzák s kellőképen elhelyezett vastömegekkel ellensúlyozzák. A BARLOW ajánlotta mágneses helyrepótlók vagy igazító lemezek megkívánják, hogy előszor is a hajó vasrészeinek az útirányzóra való befolyását a hajó különböző irányú állásainál tanulmányozzuk, mi úgy történik, hogy az iránytű adatait egy a parton levő iránytű adataival hasonlítjuk össze; ezután próbálgatás utján ki kell tudni, hogy hová helyezendő el az igazító lemez, hogy éppen akkora eltérülések idéztessenek elő. Ha ezután, először az igazító lemezt eltávolítva, azután pedig a helyére téve, az iránytűt egymásután két ízben figyeljük meg, a talált különbség egyenlő a keresett hiba kétszeresével.
335. ábra. – Egy hadihajó útirányzó-háza.
De ekkor még mindig fönmarad az a baj, hogy a hajó vastömegeinek
mágnesi állapota, csakúgy mint az igazító lemezeké, nem marad állandó. Mindakettő változik a mérséklettel s a szélességgel. E mellett az olyan hajók, melyeknek dereka vasból van, vagy a melyek vassal vannak pánczélozva, jelenleg folyvást szaporodnak, minélfogva az olyas hibák létrehozására még több alkalom kínálkozik, s bizonyosnak látszik, hogy a mágnestű hamis útmutatása az ily módon épített hajókon sok balesetnek legfőbb oka volt. Midőn a hajó vasderekát szögecselik, nagy mennyiségű mágnesség keletkezik s egy nagy mágnes készül, a melynek iránya az épülőfélben levő hajó tengelyének irányától függ. Ez a mágnesség a hajó bálkányán elhelyezett iránytű mágnesére hat, s ez által bizonyos eltérítést idéz elő, a melyet, hogy a megfigyelési hibákat kikerülhessük, vagy ki kell számítani vagy pedig gyakorlatilag kell meghatározni. A hajónak egy másik pontján elhelyezett minta-iránytűvel megtehetjük a szükséges javítást, e mellett kellő pontokon elhelyezett lágyvasrudakkal vagy mágnesekkel megszüntethetjük a tű eltérését. Csakhogy az utazás alatt, miként az imént mondottuk, megeshetik, hogy a hajónak saját mágnessége az irányát változtatja, s ekkor mentül nagyobb biztonságban véljük magunkat, annál nagyobb a veszély.
Akár úgy járunk el, hogy mindegyik hajóra nézve meghatározzuk a törvényét a zavaroknak, melye]mek az útirányzó ki van téve, s számítás útján levezetünk belőle egy igazító táblázatot, melylyel az iránytű jelzéseit kiigazítjuk, akár pedig hatalmas mágnesekkel semlegesítjük a zavaró hatásokat: annyi bizonyos, hogy ez a két eljárás megbízhatatlan lehet vagy azzá válhatik. A tapasztalás csakugyan mutatja, hogy a vashajók polárosságában s a mágneseknek a délvonalra vonatkozó állásában utazás közben változás állhat be, a honnét szükségképen komoly tévedések keletkeznek. "Az iránytűnek a vas hatása okozta eltérése, mondja EVAN HOPKINS erről a tárgyról a franczia tudományos akadémiában felolvasott értekezésében, sok ember életére és vagyonára válhatik végzetessé. A vashajók száma, különösen pedig a vasból épített személyszállító hajóké, jóval meghaladja a fahajókét. Számos baleset történt a la Manche csatornában és másutt, s az utóbbi években sok hajó szenvedett törést az iránytűnek nagy eltérése miatt. Jóllehet, hogy e tények jelenleg bebizonyítottaknak tekinthetők, a dolgot a vashajók gyógyíthatatlan, velükszületett bajának tekintik, a melyben meg kell nyúgodni, mert rajta segíteni nem lehet.
Ugyanez a tudós a vashajók iránytűjének rendetlen járásából eredő eme veszélyek elhárítására a következő óvószereket sorolja föl:
"1. A vashajónak az építése alatt szerzett polárossága egy patkómágnessel semlegesítendő vagy megszüntetendő.
"2. Az útirányzó oly nagy magasságban helyezendő el, hogy kívül essék a vonzó hatás körén, melyet a hajó kovácsolt vasa reá gyakorol.
"3. Az útirányzó közelében egy reflektor úgy alkalmazandó, hogy a szélrózsát, miként az órának számlapját, látni s a kormányrúdtól 20 lépésnyire is még pontosan leolvasni lehessen."
"4. A kormányrúddal szemben egy vak-szélrózsa helyezendő el, hogy a hajó járása megállapítható legyen s hogy a kormányos eligazodhassék s ily módon a szóbeli közlés mellőztessék; e mellett az iránytű rózsája s a vak-szélrózsa úgy legyen szabályozva, hogy az egyik a másiknak megfeleljen."
"5. Lehető legnagyobb irányító erejű mágnestűk készítendők és alkalmazandók, hogy az állékonyság nagyobb legyen s hogy a túlságos lengések el legyenek hárítva."
"6. A nagyobb szélességek alatt meggörbített mágnestűk alkalmazandók, mert e helyeken az egyenes tűk lomhán mozognak s ennélfogva határozott iránynyal nem bírnak." *
336. ábra. – E. Duchemin köralakú iránytűje.
E. DUCHEMIN köralakú iránytűt állított össze, melynek szerkezetét a 336. ábra tünteti elő, s a melynek a közönséges útirányzók tűje fölött némi előnye van. Ez az iránytű csakugyan megfelel a HOPKINStől az 5. pontban kifejezett kívánalomnak: nagyobb az irányító ereje s biztosabb az állékonysága. Áll pedig két megmágnesezett s egymással aluminium
* Comptes rendus de l'Académie des sciences, 1867, t. II, 282. E tárgyra vonatkozólag l. még FAYE értekezését a Comptes rendus 1865. évfolyamában.
pánttal összekötött aczélkarikából. A mágnesség maximuma az N és S (észak és dél) pontokban van; eme pontoktól kezdve egészen az nn átmérő két végpontjáig szabályosan fogy; magukban a végpontokban elenyészik, minélfogva ez az átmérő a mágneses karikák rendszerének semleges vonala. Ez az iránytű egy onixból készült kicsiny kupakkal fémcsúcson függ.
Az 1874, 1875 s a következő években az állami hajókon végrehajtott nagyszámú összehasonlító kísérletek a DUCHEMIN iránytűjére nézve kedvező eredményeket adtak. Elismertetett, hogy érzékenyebb mint a közönséges tengeri iránytű, mi kétségkívül annak tulajdonítható, hogy a köralakú gyűrű egyenlő súly mellett több mágnességet képes befogadni mint a pálczaalakú. De meg állékonyabb is, lengései lassúbbak mint a tű lengései; "mint a szép idő rózsája azért kitűnő, mert nem alszik, mondja a le Faon iskolai híradó hajó fedélzetén végrehajtott kisérletekről tett jelentés szerzője; mint a viharos idő rózsájának olyan a mechanikai állékonysága, hogy többre kell becsülni mint a közönséges iránytűt."
|
337. ábra. – Variácziós vagy fölmérő iránytű. |
338. ábra. – Hordozható elhajlós iránytű. |
A tengerészetben még olyan iránytűt is használnak, mely a mágnesi elhajlás szabatos meghatározására szolgál; ez a művelet egészen olyan mint az, melyet föntebb már leírtunk. (L. Mágnesség, IV. fejezet, 2., 57. l.) Megfigyelnek egy ismeretes csillagot, megmérik az azimútját, s ebből számítás útján, melyben a megfigyelés ideje is szerepel, meghatározzák a délvonal irányát, melyből ismét az elhajlásra következtetnek. Az ilyen iránytűt variácziós iránytű-nek nevezik. Miként a 42. ábrában előtüntetett iránytű, úgy ez is hordozható, s amattól lényegében véve csak abban
különbözik, hogy a távcsövet egymással szemben fekvő, két dioptrával ellátott egy közepű alhidáda helyettesíti. A doboz, melyben a beosztott limbussal ellátott mágnestű van, a CARDAN-féle módon van felfüggesztve, s a szélein át egymásra derékszög alatt kifeszített két szál egyike kitűzi a dioptrák réseinek, tehát a látásvonal síkjának is az irányát. Az egyik dioptrán egy 45° alatt hajló tükör van, melyben a megfigyelő a limbus ívét s megfelelő osztályrészeit látja, s ezekkel egyidejűleg a dioptrák résein s a tükörnek mázolatlanul hagyott résén át a csillagot is figyeli.
Míg az egyik megfigyelő a dioptrákat valamely csillag, a nap, a hold vagy valamely földi tárgy felé irányozza s leolvassa azt az osztályrészt, mely a mágnestű s a megirányozott tárgyon át vetett függélyes képezte szöget jelöli: addig egy másik megfigyelő a dioptrák irányára merőlegesen kifeszített szál segítségével egy második leolvasást tesz, mely az előbbinek ellenőrzésére szolgál. Evvel az eszközzel a horizon fölött csak csekély, legfölebb 15°–20° magasságban levő tárgyakat lehet megirányozni.
A variácziós iránytűt néha a bálkány lépcsőjének tetőzete fölött az erkélyen helyezik el.
2. Az elhajlós iránytű alkalmazása a földrajzra s a földmérésre.
