无问西东,须知南北

作者: 王大志

来源: 中国科学院光电技术研究所

发布日期: 2018-01-22 07:30:00

本文探讨了人类如何通过多种方法确定方向,包括天文寻北、地磁寻北、惯性寻北和电磁寻北,强调了寻找方向在人类历史和未来中的重要性。

人们常用“忙得找不到北了”来形容忙得晕头转向,没有头绪。有意思的是,人们为什么不说“找不到东”或者“找不到西”呢?难道北有什么特定含义吗?确实是这样的。因为很早的时候人类就用北极星来确定方向,找不到北就意味着迷失了方向。我们日常生活中说的“北”其实是一种粗略的说法。在地理信息领域,北一般可分为磁北和真北两种。

磁北是指地磁线上某一点的切线指向磁北极的方向,而真北是指地球经线上某一点的切线指向地理北极的方向。在现代工程测量中,多以真北作为确定方位的基准。因此,人们用了很多不同的方法去寻找“北”这个小家伙,比如天文寻北、地磁寻北、惯性寻北,以及电磁寻北等。天文寻北:看星星。观看北极星大概是人类最早采用的辨别方向的方法。地磁寻北:指南针。后来,人们发明了司南、指南车以及指南针等,用它们来确定方向就方便多了。

惯性寻北:陀螺仪。1852年,法国科学家傅科提出用陀螺来寻北的设想。电磁寻北:GPS。20世纪90年代中期,美国建成全球定位系统。它具有全方位实时导航与定位能力。双GPS定向即是在GPS定位信息的基础上,用多个接收机的信息解算方位信息。纵观寻北,它是一个提法简单但内容丰富的问题,涉及力学、光学以及电磁学等多个物理学分支,是科学原理、工程智慧与创造力的完美结合。

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