Pusula Nedir Nasıl Çalışır

Antarktika’ya tatile gittiğinizi düşünün. Gerçek güney kutbunu nasıl bulacaksınız? Aklınıza gelen ilk yanıt pusula olabilir ancak yanlıştır. Manyetik iğneli pusulalar binlerce yıldır insanlar tarafından yön bulmak için kullanılıyor.

PUSULALAR GÜNEY KUTBUNDA DÜZGÜN ÇALIŞMIYOR

Dünya’nın manyetik alanı pusulanın manyetik iğnesinin bir tarafını güneye bir tarafını kuzeye doğru çekiyor. Böylece kullanıcılar hangi tarafın manyetik kuzey olduğunu hep biliyorlar. Garip ama gerçek, pusulalar güney kutbunda düzgün çalışmıyor. Peki bunun nedeni ne?

Dünya’nın bir coğrafi, bir de manyetik kutbu var. coğrafi kuzey ve güney kutupları Dünya’nın dönüş ekseninin iki ucunda yer alıyor. Manyetik kutuplar ise sabit bir nokta değil. coğrafi kutuplara olan uzaklıkları birkaç bin kilometre olabiliyor. Dünya’nın manyetik alanı gezegenin dönmesi ve çekirdeğindeki sıvı demirin çalkalanması ile ortaya çıkıyor. Bu yüzden de sabit değil. Sıvının hızı ve hareketine bağlı olarak değişiyor. Pusula iğneleri Dünya’nın manyetik alanına göre ayarlı. Pusulayı çıkarıp sabit bir yere koyarsanız, iğne bir süre sonra oradaki manyetik alan çizgisine paralel olarak sabit kalıyor. Dünya’nın manyetik alanı güney kutbundan kuzey kutbuna düz bir çizgi halinde gitmiyor.

Manyetik güney kutbuna yaklaştıkça alan çizgileri bükülüp kutbun içine doğru dönüyor, yani Dünya’nın yüzeyine dik olarak uzanmaya başlıyor. Pusulanın kutuplara yakın yerlerde bozulması, düz değil dikey olarak Dünya’nın içine doğru yönlenmek istemesinden kaynaklanıyor.

Bunun anlamı şu. Bir eksen üzerinde dönen iğnesi olan bir pusula yerine iğnesi üç boyutta serbestçe hareket edebilen bir pusulanız olsaydı, güney kutbuna eriştiğinizde iğnesi dik olarak yeri gösterecekti. Aynı şey, kuzey kutbu için de geçerli. Kutup kaşifleri bu problemi bildikleri için kutuplarda yollarını bulmak için yıldızları veya güneşi kullandılar. Günümüzde ise bu işi GPS uyduları bizim için yapıyor. Pusulaların en net çalıştığı yer ekvator. Zira ekvatorda manyetik alan çizgileri Dünya yüzeyine tam paralel olarak uzanıyor.

Pusula nedir?

Pusula, başlıca olarak ulaşımda ve arazi incelemesinde kullanılan, dünya üzerinde yön tespit etmeye yarayan cihaz. Pusulalar; manyetik veya cayroskopik olarak ya da bir yıldıza göre yön belirleme prensipleriyle çalışırlar. En eski pusula türü, Dünya'nın manyetik alanına göre yönleri gösteren manyetik pusuladır ve sıklıkla pusula sözcüğü, manyetik pusula ile eşanlamlı olarak kullanılır.

Manyetik pusula, dünyanın manyetik alanının doğrultusunu gözlemlemekte kullanılan, kerteriz alıp mevki bulmaya yardım eden mıknatıslaşmış bir iğnedir. Manyetik olmayan bir maddeden yapılmış bir kutu içinde bulunur. Temel organı hareketli bir mıknatıstan oluşan diğer ölçü aygıtları da bu adla anılır.

Pusula, İtalyanca bir sözcük olan bussola kelimesinden Türkçeye geçmiştir.

Pusulanın çalışma prensibi

Manyetik pusulanın en önemli parçası olan ve bir manyetik alan içerisinde bulunan pusula iğnesi serbestçe hareket edebilecek şekilde pusula gövdesine monte edilmiştir. Pusula iğnesi serbest kaldığında her zaman aynı yönü gösterir. İğnenin sabit olarak aynı yönü göstermesi yeryüzünde iğneyi çeken bir gücün olmasından kaynaklanmaktadır. Yeryüzü bir ucu kuzeye, diğer ucu güneye uzanan devasa bir mıknatıs gibidir. Dünyanın manyetikliği, pusula iğnesinin manyetik kuzeye (manyetik alanın kuzey kutbuna) doğru dönmesine neden olur.

Pusulanın tarihçesi

İlk pusulalar mıknatıs taşı kullanarak üretilmiştir. İlk olarak denizciler; küçük bir parça mıknatıs taşını bir çöp üzerine koyup suya bıraktıklarında, çöpün Dünya'nın manyetik alan çizgileriyle aynı hizaya gelip, bir ucunun Kutup Yıldızı'nı gösterdiğini keşfettiler. Bu keşfi hemen bir ikincisi takip etti. Mıknatıs taşına uzun süre temas ettirilen demir veya çelik bir iğne de kuzey-güney istikametinde hizaya geliyordu.

Pusula yüzyılda muhtemelen Çinli ve Avrupalı denizciler tarafından ayrı ayrı keşfedilmiştir. Bir başka teoriye göre ise önce Çinliler tarafından keşfedilip, Araplar vasıtasıyla Avrupa medeniyetine ulaşmıştır.

Fransa'da pusuladan ilk olarak 'de söz edilmeye başlandı. Bunu, 'de İngiltere ve 'te İzlanda izledi. O zamanlar pusulanın ilkel bir yapısı vardı. İlk önemli gelişmeyi gerçekleştiren Pierre de Maricourt oldu (). İğneyi bir mile geçirdikten sonra, bunu bir yanı saydam ve derecelenmiş bir kutunun içine yerleştirdi.

Pusulanın kullanım alanları

Pusulayı ilk önce denizciler seyrüseferde kullanmışlardır. Denizcileri; sivil havacılar, askerler (kara, deniz ve hava kuvvetleri), madenciler, mimarlar, ormancılar, tapu ve kadastro işi ile uğraşan harita teknisyen ve harita mühendisleri, izciler, dağcılık sporu yapan dağcılar, koşarak hedef bulma (oryantiring) sporu yapan sporcular, yelken yarışı yapan yatçılar takip etmiştir.

Pusula çeşitleri

Standart plaka , aynalı, askeri ve kutu (prismatik) pusulalar doğada kullanılan modern dizayn edilmiş pusulalardır. Askeri tip pusulalar daha çok hassas ölçümlerin yapılabilmesi için tasarlanmıştır; hassas ölçüm yapılması zor olduğundan bu tip pusulaların kullanımları da oldukça zordur. Standart veya aynalı pusulaların kullanım alanı daha yaygındır. Parmak pusula oryantiring sporu için en kullanışlı olan pusuladır. Ataç pusulalar, döner kapsülün altına yerleştirilmiş ataç yardımıyla haritalara takılabilirler.

Mıknatıs ile çalışan pusulalarda oluşabilen sapmalar iki ana gruba ayrılır:

Yapay sapma (deviasyon)

Doğal sapma (varyasyon)

Kerteriz (açıklık) pusulası

Manyetik güney açısını (açıklık) belirlemek için herhangi bir gök cisminden kerteriz almaya yarayan ve kaptan köprüsünün açık bir noktasına yerleştirilen bir pinülle donatılmış büyük pusula.

Asma pusula

Gemilerin seyir kamaraları ile süvari ve ikinci kaptan kamaralarının kemerlerine başaşağı olarak asılan özel pusula. Süvari ve ikinci kaptanın dinlenirken gemi rotasını kontrol etmesini sağlar.

Elektromanyetik pusula

Uçaklarda kullanılan manyetik pusula

Hareketli donanımı bir eksen çevresinde dönen ve aygıttan bağımsız bir manyetik alanın etkisindeki bir mıknatıstan oluşan, elektro manyetik ölçü aygıtı. Pouilletin tasarladığı ve Gaugainin geliştirdiği tanjant pusulasında, yer manyetik alanıyla içinden ölçülecek akımın geçtiği sabit bir bobinin yarattığı alanın bileşkesinin etkisindeki mıknatıslaşmış iğne tanjantı bu akımla, orantılı bir açı kadar sapar.

Aynı şekilde sinüs pusulası da vardır.

Dümen (Dümenci) pusulası

Serdümenin verilen rota açısından ayrılmaması için dümen dolabının üzerine yerleştirilmiş pusula.

Filika pusulası

Küçük teknelerde ve filikalarda kullanılan, kararlılığı yüksek küçük pusula.

Sıvılı pusula

Gemilerde kullanılan sıvılı bir pusula

Pusula kartının salınımlarını azaltmak için kabında alkol ve su karışımı bulunan pusula.

Sıvılı pusula bir sakıncayı ortadan kaldırır. Manyetik donanımı, su-alkol karışımı bir sıvı içinde yüzen şamandıralara bağlı iki büyük mıknatıstan meydana gelir. Bu şamandıralar pusulanın ağırlığını hafifletir ve mil üzerindeki pusula mihverinin sürtünmesini azaltır. Çelik gemiler yerin manyetik alanının yeğinliğini ve yönünü büyük ölçüde değiştirir. Bundan dolayı belirli yönlerde pusulayı kimi kez kullanılamaz hale getiren önemli sapmalar ortaya çıkar. Geminin demir kısımlarının etkisi pusulanın yakınına uygun biçimde yerleştirilen denkleştiricilerle giderilir. Sürekli manyetiklik, mıknatıslarla geçersiz hale getirilir, geçici manyetiklik ise yumuşak düşey demirlerle (bilyeler ve flinder çubukları) geçersiz hale getirilir.

Cayroskop pusulası

Cayroskopun mekanik kararlılığına göre düzenlenmiş ve bu nedenle manyetik etkilere karşı duyarsız olan pusula.

Ağırlık merkezinden asılan ve elektrik yardımıyla büyük hızla döndürülen bir cayroskoptan meydana gelir. Başka bir düzenek olmaksızın, ekseni dönmeye başladığı anda yöneltildiği bir yıldızın hareketini izler. Bir karşı ağırlık sistemi bu yatay ekseni yerinde tutar ve bir sönümleme sistemi bu eksenin coğrafi kuzey doğrultusundan ayrılmasını önler. Düzelticiler, geminin enlemini, hızını ve çeşitli hareketlerden kaynaklanan ivmeleri göz önünde bulundurmayı sağlar. Yineleyiciler, dümen kamarasına, kaptan köprüsünün iki yanına yerleştirilir ve radyogonyometre, radar vb. ile donatılır.

Yavru pusula

Cayropusulanın hareketlerini bir senkron motor sistemiyle izleyen ve bir pusula gibi yön gösteren aygıt.

Kerteriz almak için geminin sancak/iskele alabandalarına yakın köprü üstlerine olduğu gibi geminin yeke dairesine, harita kamarasına ve kimi kez de kaptan kamarasına yerleştirilir.

Kadranlı pusula

Bir kutu içine yerleştirilen ve aygıtı yönlendirerek istendiğinde saati öğrenmeyi sağlayan küçük güneş saati.

Pusulanın özellikleri

• Dönebilen mıknatıssal iğne, kuzeyi gösteren ucu kolay görülmesi için diğerinden farklı (örneğin kırmızı) renkte olur.
• İçi sıvı ile dolu olan döner kapsül ve pusula iğnesi bulunur. Kapsülün görevi pusula iğnesindeki titreşimleri azaltarak daha doğru sonuç elde etmeyi sağlamaktır.
• Kapsül çevresindeki bilezik, üzerinde arasında dereceler işaretlenir.
• Pusula iğnesinin altında yön oku ve yön okuna paralel olan meridyen çizgileri bulunur ve bunlar kapsül ile birlikte dönerler.
• Referans çizgisi ve açı değerleri yön oku ve meridyen çizgilerinin bulunduğu düzlemden okunur.
• Tabanın şeklinin dikdörtgen ve şeffaf olması, döner kapsül altında gidilecek yeri gösteren okun bulunması ve pusulanın kenarının uzun olması kullanım açısından kolaylık sağlar.
• Çevresindeki hesaplama cetvelinde metrik ve inç olarak işaretlenmiş sınırlı cetvel ile birim çevirmelerine kolaylık sağlayarak kısa mesafe ölçümlerini de kolaylaştırır.
• Pusula kullanılarak sadece kuzey yönü değil diğer anayönler ve arayönler de bulunabilir.

Juliasv/iStock

TÜBİTAK Bilim Genç · Pusula: Kim, Ne Zaman İcat Etti?

Bu sesli yayına Bilim Genç Spotify, Google Podcasts, Apple Podcasts ve YouTube kanalları üzerinden de ulaşabilirsiniz.

Günümüzden yüzlerce yıl önce yaşadığınızı ve uçsuz bucaksız okyanusun ortasında fırtınayla boğuşan bir denizci olduğunuzu hayal edin. Bir alçalıp bir yükselen dalgalar nedeniyle geminiz bir o yana bir bu yana sallanıyor. Göz gözü görmüyor. Hâliyle nereye doğru gideceğinizi de bilemiyorsunuz. Neyse ki yönünüzü bulmanız için size yardımcı olan sadık bir dostunuz var: pusula. Peki, yeni kıtaların keşfedilmesi de dâhil birçok keşfe zemin hazırlayan bu küçük aletin kim tarafından, ne zaman icat edildiğini hiç merak ettiniz mi? Haydi şimdi dümenimizi geçmişe doğru kıralım ve pusulanın icadıyla ilgili tarihî bir yolculuğa çıkalım.

polygraphus/iStock

Pusula eski denizcilerin yön bulmak amacıyla kullandığı en önemli aletti.

Pusula Nedir?

Adını İtalyanca bussola kelimesinden alan pusula, üzerinde kuzeyi ve güneyi işaret eden bir mıknatıs iğnesi bulunan ve yön tespit etmek için kullanılan kadranlı bir araçtır. 

Pusula Nasıl Çalışır?

Dünya, dış çekirdeğindeki sıvı demirin konveksiyonu nedeniyle meydana gelen manyetik bir alana sahiptir.

VectorMine/iStock

Dünya’nın manyetik alanı kabaca bir çubuk mıknatısın etrafında oluşturduğu manyetik alana benzetilebilir. Dünya’nın biri coğrafi Kuzey Kutbu diğeri de coğrafi Güney Kutbu yakınında olmak üzere iki manyetik kutbu vardır. 

VectorMine/iStock

Dünya'nın manyetik alanı

Bir pusulanın iğnesi manyetik iki kutba sahip ince bir mıknatıstan oluşur. Mıknatıslar ise Dünya’nın manyetik alanından etkilenir. Dünya'nın coğrafi Kuzey Kutbu civarında bir manyetik güney kutbu, coğrafi Güney Kutbu civarındaysa bir manyetik kuzey kutbu vardır. Benzer manyetik kutuplar birbirini ittiği, zıt manyetik kutuplarsa birbirini çektiği için pusulanın manyetik kuzey kutbu Dünya’nın coğrafi kuzeyini, manyetik güney kutbu ise Dünya’nın coğrafi güneyini gösterir.

Pusulanın İcadı: Pusulayı Kim Buldu? 

Antik Yunan’da insanların mıknatıs hakkında bilgi sahibi olduğu biliniyor. Hatta ünlü filozof Thales’in, demiri hareket ettirdiği için mıknatısların bir ruha sahip olduğunu söylediği rivayet edilir. Ancak mıknatısların kuzey-güney doğrultusunu işaret ettiği daha sonraları fark edildi.

Pusulanın kim tarafından icat edildiği bilinmese de ilk pusulaların MÖ civarında Çin’de kullanıldığı biliniyor. Binaların iyi şans getirmesi için doğru yöne baktığından emin olmak amacıyla kullanılan bu pusulalar, yassı bir levhanın üzerinde bulunan ve her zaman kuzeyi işaret eden kaşık biçimli mıknatıs taşından oluşuyordu. Bu pusulalar mücevher ve altın aramak için de kullanılmıştı. 

View Stock/Alamy

MÖ yılında Çin’de kullanılan pusula

Pusuladan Önce Ne Kullanılıyordu?

Eski çağlarda denizciler bulundukları yeri belirlemek için Güneş ve Kutup Yıldızı gibi gök cisimlerini kullanıyorlardı. Örneğin Prof. Dr. Fuat Sezgin İslam Uygarlığında Astronomi, Coğrafya ve Denizcilik kitabında, 9. yüzyılda Müslüman denizcilerin konumlarını belirlemek için “kemâl” adı verilen ve ufuk çizgisi ile gök cismi arasındaki yüksekliği ölçen bir alet kullandığını söylüyor. Prof. Dr. Fuat Sezgin yine aynı amaçla Yakup sopası, Davis kadranı gibi aletlerden de yararlanıldığını belirtiyor.

Coğrafi Keşiflere Doğru

’lü yıllara gelindiğinde Çinliler deniz yolculuklarında yön bulmak için pusulayı kullanmaya başladılar. Bu durum denizcilerin güvenle kıyıdan uzaklaşmasını sağladı. Pusulanın farklı milletler tarafından tanınması ve kullanılmasıysa deniz ticaretini artırdı ve coğrafi keşiflere kapı araladı. 

victoriya89/iStock

Denizcilerin pusulayı kullanmaya başlaması deniz ticaretini artırdı.

Pusulalar Tam Olarak Kuzey Kutbu’nu Gösteriyor mu?

yüzyılda gezginler pusula iğnelerinin doğrudan Kuzey Kutbu’nu değil, kutba yakın bir noktayı gösterdiğini fark ettiler. Çünkü Dünya’nın manyetik kutupları coğrafi kutuplar ile tam olarak çakışmaz. Üstelik manyetik kutuplar sürekli hareket hâlindedir. Örneğin Dünya'nın kuzeyindeki manyetik kutup, yılında ilk kez konumu tespit edildiğinde coğrafi Kuzey Kutbu’nun Kanada sınırları içinde kalan bir bölgesindeydi. Aradan geçen zamanda yaklaşık kilometre Sibirya’ya doğru sürüklendi. Geçmişte manyetik kutupların defalarca yer değiştirdiği biliniyor. Gelecekte de manyetik kuzey kutbu ile manyetik güney kutbunun yer değiştirebileceği düşünülüyor. Ancak bunun ne zaman gerçekleşeceğini tahmin etmek çok zor. 

Pusulalarla ilgili tek sorun manyetik kutupların hareket etmesi değil. Pusulalar etraflarında cep telefonu, bilgisayar, metal saat gibi manyetik araçların bulunması durumunda verimli çalışmaz. Bunun gemi ve uçak gibi çoğunlukla metal malzemelerin kullanıldığı bir araçta yaratacağı sorunları düşünün! 

Farklı nedenlerle ortaya çıkan “sapma” problemleri günümüzde gemilerde ve uçaklarda navigasyon sistemleri ile sekstant ve jireskop gibi yardımcı aletler kullanılarak gideriliyor.

Alex Walker/iStock

Pusulayı geçmişten bugüne daha çok denizciler kullansa da bugün pilotlar, madenciler, mimarlar, ormancılar, harita mühendisleri, izciler, dağcılar ve oryantiring sporcuları da pusula kullanıyor.

Kaynaklar:

• Ferris, J. ve ark.,Dünyayı Değiştiren Fikirler, Çev.: Z. Arık Tozar, TÜBİTAK Popüler Bilim Kitapları,
• Turner, T., Mills, A., Gifford, C., Tarih Yazan İcat Dünyamızı Şekillendiren Parlak Buluşlar, Çev.: F. C. Dansuk, TÜBİTAK Popüler Bilim Kitapları,
• seafoodplus.info
• seafoodplus.info
• seafoodplus.info
• seafoodplus.info
• seafoodplus.info