کــــمـــپـــاس
فهرست مطالبی که در ادامه مطلب می خوانید :
کمپاس و کاربرد های آن
کمپاس برانتون ( قطب نماي جيبي )
ساختمان کمپاس برانتون
مقياس هاي آزيموت و بيرينگ
مقياس هاي آزيموت و بيرينگ براي تعيين جهات جغرافيايي
نگهداري و تنظيمات کمپاس
انحراف مغناطيسي و تصحيح کمپاس
تعيين انحراف مغناطيسي
تنظيم انحراف مغناطيسي در کمپاس
کارآيي کمپاس
تعاريف
روش هاي برداشت اطلاعات بوسيله کمپاس
اندازه گيري موقعيت ساختار هاي خطي
اندازه گيري زاويه پيچ براي عناصر خطي
اندازه گيري زواياي قائم، ارتفاع و فاصله
اندازه گيري ضخامت حقيقي لايه ها
اندازه گيري موقعيت صفحات
روش مستقيم بدست آوردن امتداد لايه
اندازه گيري شيب توپوگرافي از دور
بدست آوردن موقعيت يک خط مابين دو نقطه
اندازه گيري موقعيت يک صفحه با تکنيک دو خط
استفاده از کمپاس براي تعيين دو نقطه هم ارتفاع
يافتن موقعيت با استفاده از کمپاس و نقشه
يافتن موقعيت خود بر روي نقشه
جهت يابي بدون کمک قطب نما
کمپاس و کاربرد های آن:
مهارت در استفاده از ابزار هاي زمين شناسي براي زمين شناس امروز بسيار مهم و اساسي به نظر مي رسد و مي تواند او را در برداشت هاي صحرايي بسيار کمک نمايد. کمپاس يکي از وسايل اصلي زمين شناسان در برداشت هاي صحرايي مي باشد که مهارت در استفاده از آن مي تواند يک زمين شناس حرفه اي را در رسيدن به هدفش کمک نمايد. کمپاس توسط بسياري از زمين شناسان براي نقشه برداري صحرايي از موضوعات زمين شناسي استفاده مي شود. زمين شناسان بيشترين استفاده را از کمپاس برانتون مي کنند اما باستان شناسان، مهندسين محيط زيست و نقشه برداران نيز از قابليت هاي اين وسيله استفاده مي نمايند. کمپاس برانتون در واقع يک قطب نماست که به دليل داشتن شيب سنج و قابليت حمل راحت به ساير قطب نماها برتري دارد و مي تواند به هر دو روش نشانه روي کمري و چشمي مورد استفاده قرار گيرد. اندازه گيري دقيق ساختار هاي زمين شناسي مانند خط لولاي يک چين، اثر سطح محوري و صفحه محوري و نقشه برداري زمين شناسي بدون استفاده از کمپاس برانتون غيرممکن و کاري نشدني است. در اين نوشتار ما کاربرد کمپاس برانتون را در اندازه گيري تغييرات خطي و صفحه اي ساختمان هاي زمين شناسي ( ساختماني، رسوبي و چينه شناسي) مرور مي کنيم و در مورد استفاده کمپاس در نقشه برداري و اندازه گيري مقاطع چينه شناسي ، اندازه گيري زوايا، ارتفاع و ... بحث مي نمائيم.
کمپاس برانتون ( قطب نماي جيبي )
نخستين بار يک زمين شناس کانادايي به نام D.W. Brunton کمپاس برانتون را طراحي کرد که سپس توسط کمپاني William Ainsworth در دنورامريکا ساخته شد. با وجود طراحي بادوام آن، آينه ظريف و بخش هاي شيشه اي آن در مقابل ضربه و رطوبت آسيب پذير بوده و پس از هر بار استفاده نياز به تعمير و آماده سازي براي استفاده مجدد داشتند. از سال 1972 برانتون هاي اصلي بوسيله کمپاني برانتون در ريورتون ايالت وايومينگ امريکا (Riverton, Wyoming) ساخته و به بازار عرضه شدند. نمونه هاي مشابه از آن به مرور زمان در سوئد، چين، ژاپن و آلمان ساخته شد و امروزه در بازار موجود است.
قطعات کمپاس برونتون
ساختمان کمپاس برانتون:
کمپاس برانتون از سه قسمت ، بدنه اصلي (box)، بازوي نشانه روي (sighting arm) و درپوش (lid)، تشکيل شده است.
1) بخش بدنه اصلي:
حاوي قطعات مهمي است که عبارتند از:
الف ) عقربه (Needle)که داراي دو جهت است، يکي جهت شمال ( در کمپاس برانتون هاي اصلي عموما به رنگ سفيد است و در برخي نمونه هاي مشابه با N مشخص شده است) و ديگري که به رنگ سياه است جهت جنوب را نشان مي دهد.
ب) تراز چشم گاوي (Bull's eye level) تراز کروي که براي خواندن زواياي افقي استفاده مي شود.
ج) تراز شيب سنج (Clinometer level) يا همان تراز استوانه اي.
د) صفحه مدرج شيب سنج ( (Clinometer Scale براي خواندن زواياي قائم.
ر) دستگاه تعديل (Damping mechanism) براي تخفيف در حرکت نوساني عقربه و پايداري بيشتر آن
ز) دکمه قفل کننده عقربه (Lift pin)
س) پيچ برنجي کناري
ش) ميخ شاخص(Side brass screw and Index pin) براي تنظيم و نشان دادن انحراف مغناطيسي.
ص) صفحه دايره مدرج (Graduated circle) براي خواندن امتداد.
2 ) درپوش: بوسيله يک لولا به بدنه متصل مي گردد و شامل:
الف ) يک آينه(Mirror) با يک خط محوري.
ب ) پنجره نشانه روي بيضوي شکل(Sighting window)براي نشانه روي به روش هاي کمري و چشمي.
ج) روزنه ديد (Sight).
3) بازوي بلند نشانه روي:بوسيله يک لولا به بدنه متصل شده داراي:
شکاف بيضوي کشيده بر روي طول خود براي مشاهده ساختار هاي خطي.نوک نشانه روي خم شونده(Sighting tip) براي تراز کردن خط ديد.
مقياس هاي آزيموت و بيرينگ :
صفحه مدرج کمپاس برانتون بر مبناي دو مقياس قديمي طراحي شده است.
الف ) مقياس آزيموت: که در آن براي نشان دادن جهات از سه رقم استفاده مي شود به عنوان مثال براي شمال 000 يا 360 درجه و براي جنوب 180 درجه. در اين مقياس تنها جهت شمال مبناي اندازه گيري ها است و يک راستا بر مبناي جهت گيري آن نسبت به شمال از 0 تا 360 درجه تعيين موقعيت مي شود.
ب ) مقياس ربع دايره ( بيرينگ ): که در آن از حروف و ارقام استفاده مي شود ( مثل N60oE, S20oW) در چهار ربع 90 درجه (NE, SE, SW, NW) مدرج شده است. راستاي شمال و جنوب به ترتيب در بالا و پايين صفر درجه را نشان مي دهند. در اين مقياس شمال و جنوب مبناي اندازه گيري منظور مي شوند.
مقياس هاي آزيموت و بيرينگ براي تعيين جهات جغرافيايي :
راستاي يک خط بر روي زمين بوسيله موقعيت آن خط مشخص مي شود، که زاويه افقي بين خط و مرجع (معمولا شمال در بيرينگ و 000 در مقياس آزيموت ) مي باشد. البته مرجع در مقياس بيرينگ، هنگامي که راستاي يک ساختار به سمت جنوب خوانده مي شود، جنوب هم مي تواند باشد.
موقعيت E و W در صفحه مدرج معکوس است، يعني E در سمت چپ صفحه مدرج ( معادل شماره 9ساعت ) و W در سمت راست صفحه ( معادل شماره 3 ساعت) بر روي صفحه مشخص شده اند. اين حالت براي اصلاح در خواندن زاويه طراحي شده است. شايان ذکر است حتي وقتيکه صفحه مدرج چرخانده مي شود، نوک شمال (سفيد رنگ) عقربه کمپاس هميشه رو به شمال قرار مي گيرد. براي مثال براي خواندن زاويه 045 ، ما صفحه را تراز کرده و به سمت راست شمال (جهت عقربه هاي ساعت ) مي چرخيم، اما نوک شمال عقربه به سمت چپ شمال مي گردد ( خلاف عقربه هاي ساعت )، يعني جايي که شرق برروي صفحه مدرج حک شده است و ما زاويه صحيح را قرائت مي کنيم.
نگهداري و تنظيمات کمپاس:
کمپاس دستگاهي دقيق و حساس است و هرگز نبايد هنگام قدم زدن کمپاس را به صورت درباز حمل نمود. چنانچه کمپاس در حين عمليات صحرايي آسيب ببيند چنانچه آينه و شيشه محافظ اضافي به همراه داشته باشيم مي توانيم آن را تعويض کنيم، اما اگر لولا خم شود و يا محفظه هاي تراز بشکند، بايد کمپاس را براي تعمير به کارخانه سازنده فرستاد. چنانچه کمپاس در هواي باراني مورد استفاده قرار گيرد و يا آب به درون آن نفوذ کند، بايد کمپاس را باز کرده و آن را خشک کنيم چراکه اگر تکيه گاه عقربه خيس باشد، عقربه صحيح عمل نخواهد کرد. آينه کمپاس را مي توان با ضربه زدن به زائه کوچک نگهدارنده و برداشتن يک واشر فنري شبيه واشري که بر روي جعبه است، بيرون آورده و آينه جديد را جايگزين آن کرد. اين آينه را بايد طوري قرار دهيم که خط سياه نشانه روي آن در زاويه اي عمود بر محور لولاي درپوش کمپاس قرار گيرد. اين کار را مي توانيم با چرخاندن آينه تا زماني که خط نشانه روي آينه از وسط دريچه نشانه روي بگذرد، انجام دهيم. عمل ميزان را سپس با بستن درپوش کمپاس بر روي نوک برگردانده شده بازوي نشانه روي و مشخص نمودن تطابق نوک بازو با خط وسط آينه امتحان کنيم.
انحراف مغناطيسي و تصحيح کمپاس:
زمين داراي قطب هاي جغرافيايي يا شمال و جنوب حقيقي يعني جايي که محور هاي چرخش زمين سطح آن را قطع مي کنند، و قطب هاي مغناطيسي است، يعني جايي که خطوط ميدان مغناطيسي به صورت واگرا از زمين خارج (جنوب مغناطيسي ) و يا به صورت همگرا به آن وارد ( شمال مغناطيسي ) مي شوند.
عقربه کمپاس برانتون به عنوان يک وسيله مغناطيسي ( يک آهنربا) وقتيکه آزادانه معلق شود قطب هاي مغناطيسي را يافته و در جهت آنها آرايش مي گيرد يعني جايي که عموما شمال واقعي نيست ( بجز برخي مناطق کره زمين). عقربه کمپاس يک آهنربا است و قطب شمال هر آهنربايي در صورتيکه آهنربا آزادانه حرکت کند بوسيله شمال مغناطيسي دفع مي شود. در واقع مي توان نام صحيح اين انتهاي عقربه را قطب شمالجو (north seeking pole) ناميد. نقشه ها قطب مغناطيسي در نيمکره شمالي را " قطب شمال مغناطيسي" مشخص مي کنند.
زاويه بين شمال حقيقي و شمال مغناطيسي " ميل مغناطيسي " (magnetic declination) ناميده مي شود. ميل مغناطيسي با موقعيت، زمان ( سالانه و روزانه )، ناهنجاري هاي مغناطيسي محلي، ارتفاع (جزئي و قابل صرف نظر) و فعاليت هاي مغناطيسي خورشيد تغيير مي کند (Goulet, 1999). درواقع ميل زاويه بين نقطه اي که عقربه کمپاس به عنوان شمال نشان مي دهد و شمال حقيقي مي باشد. ميل مغناطيسي در طول خطوطي که اصطلاحا خطوط هم ارز (isogonic lines) ناميده مي شوند ثابت هستند. خط فرضي با ميل مغناطيسي صفر درجه از غرب خليج هودسن، درياچه سوپريور، درياچه ميشيگان و فلوريدا عبور مي کند. قطب شمال مغناطيسي در سال 1999 در موقعيت 79.8° N, and 107.0° W, 75 در مناطق قطبي کانادا در فاصله 1140 کيلومتري از شمال واقعي قرار داشت. زاويه قائم بين بردار هاي مغناطيسي به سطح (افق) زمين وابسته است و زاويه انحراف مغناطيسي (magnetic inclination) ناميده مي شود و با تغيير عرض جغرافيايي تغيير مي کند. اين زاويه در قطب مغناطيسي 90 درجه و در استواي مغناطيسي صفر درجه است.
تعيين انحراف مغناطيسي:
اگر عقربه کمپاس شرق يا غرب شمال واقعي را به عنوان شمال مشخص نمايد، اين اختلاف به ترتيب انحراف مغناطيسي شرقي يا غربي ناميده مي شود. شمال مغناطيسي (MN) هم در نيمکره شمالي و هم در نيمکره جنوبي به عنوان مرجع انحراف مغناطيسي است. براي تعيين انحراف مغناطيسي در يک منطقه مورد مطالعه ما مي توانيم از موارد زير استفاده کنيم:
1) نقشه هاي توپوگرافي چاپ شده: در برخي نقشه ها انحراف مغناطيسي منطقه بوسيله زاويه بين دو پيکان شمال مغناطيسي (MN) و شمال حقيقي (GN) نشان داده شده است.
2) نمودار هاي ايزوگوني چاپ شده و يا موجود در وب سايت ها: که انحراف مغناطيسي را نشان مي دهند.
3) حسابگر آنلاين براي مشخص نمودن آخرين انحراف مغناطيسي براي يک موقعيت مشخص (طول و عرض جغرافيايي) و زمان مشخص.
تنظيم انحراف مغناطيسي در کمپاس:
انحراف مغناطيسي بوسيله چرخاندن پيچ برنجي که در کناره بدنه کمپاس وجود دارد تنظيم و تصحيح مي گردد. براي يک انحراف غربي 15 درجه ( يعني شمال مغناطيسي 15 درجه در غرب شمال حقيقي قرار دارد) صفحه مدرج به سمت غرب يعني در خلاف جهت چرخش عقربه هاي ساعت ( با چرخاندن پيچ ) چرخانده مي شود تا ميخ شاخص روي N15W در مقياس بيرينگ ويا 345 درجه در مقياس آزيموت قرار گيرد. براي يک انحراف 15 درجه شرقي، صفحه مدرج به سمت شرق چرخانده مي شود ( در جهت چرخش عقربه هاي ساعت ) تا ميخ شاخص روي N15E در مقياس بيرينگ ويا 015 درجه در مقياس آزيموت قرار گيرد. در ايران انحراف مغناطيسي به سمت شرق است و مقدار زاويه آن در مکان هاي مختلف متفاوت است.
کارآيي کمپاس:
براي تهيه يک نقشه و يا تحليل زمين شناسي و ساختاري يک منطقه بايد مشخصات و موقعيت ساختارهاي صفحه اي و خطي آن منطقه برداشت شود. زمين شناسان نمي توانند بدون دانستن چگونگي استفاده از کمپاس براي بدست آوردن اطلاعات ساختاري و تشخيص مرز واحد هاي ساختاري، يک نقشه مفيد توليد کرده و يا اطلاعات مفيد بدست آورند. بنابراين ما نياز داريم که چگونگي اندازه گيري ساختار هاي خطي و صفحه اي را براي تمام انواع ساختمان ها مثل عناصر رسوبي و ساختماني و مرز هاي سنگ چينه اي نقشه ها، بدانيم. يک کمپاس داراي کارآيي هاي فراواني است که تعدادي از مهمترين اين کاربردها در زير توضيح داده مي شود:
1) اندازه گيري موقعيت ساختار هاي خطي
2) اندازه گيري زاويه پيچ براي عناصر خطي
3) اندازه گيري زواياي قائم، ارتفاع و فاصله
4) اندازه گيري ضخامت حقيقي لايه ها
5) اندازه گيري موقعيت صفحات
6) بدست آوردن موقعيت يک خط مابين دو نقطه
7) اندازه گيري موقعيت يک صفحه با تکنيک دو خط
8) تعيين دو نقطه هم ارتفاع
9) تعيين موقعيت با استفاده از کمپاس و نقشه
تعاريف:
وضعيت ساختارهاي خطي و صفحه اي داراي دو مشخصه اصلي است: راستا و ميل.
"راستا" زاويه افقي بين يک خط و راستاي مشخص است ( شمال يا جنوب ). يک "خط" يا تصوير افقي يک ساختار خطي شيبدار است يا يک خط افقي روي يک صفحه شيبدار.
"ميل" يک مشخصه عددي است يعني فقط يک عدد است ( مثل 045o يا N45oE). زاويه ميل به عبارت ديگر زاويه قائم بين ساختار خطي يا صفحه اي و سطح افق است. به صورت قرار دادي زوايه ميل را از افق به سمت پايين حساب مي کنند يعني ما زاويه يک ساختار نسبت به افق را به سمت پايين حساب مي کنيم نه بالا، خصوصا وقتي که داده ها را بر روي نيمکره پاييني شبکه استريونت وارد مي کنيم ( بلورشناسان از نيمکره بالايي نيز براي بلور ها استفاده مي کنند). ميل يک بردار است يعني داراي دو مولفه مي باشد: يک مقدارميل (زاويه زير سطح افق)و يک سمت ميل(جهتي که ساختار صفحه اي به آن طرف شيب دارد مثل 30o NW ) اين در وضعيت عمومي است و دو مولفه يعني راستا و ميل در عناصر خطي و صفحه اي معاني متفاوتي پيدا مي کنند. براي ساختار هاي صفحه اي مانند لايه بندي ) مرز هاي لايه ها )، گسل، فولياسيون و عناصر صفحه اي، روند و ميل به امتداد و شيب تبديل مي شوند که امتداد يک کميت عددي و شيب يک کميت برداري است.
امتداد موقعيت يک خط افقي بر روي صفحه حاوي آن است. چون امتداد راستاي يک خط افقي است مي توان راستاي هر يک از دو سمت آن را قرائت کرد. بنابراين 000o و 180oامتداد هاي مشابه هستند.
شيب تمايل يک صفحه شيبدار است. براي ساختار هاي خطي مانند يک خط لولا، محور يا خطوارگي، ما از روند (trend) و ميل (plunge) براي نشان دادن راستا و شيب استفاده مي کنيم. شايان ذکر است که صفحات افقي فاقد هر گونه امتدادي هستند زيرا آنها خط افق را در طول يک خط قطع نمي کنند.
روند، راستاي يک ساختار خطي است در جهتي که آن ساختار به آن سمت شيب دارد. ميل، مقدار شيب آن ساختار خطي است. براي مثال 30 ، 060 به اين صورت هم نوشته مي شود 30 N60oE که روند و ميل را مشخص مي کند نشان دهنده خطي است که داراي ميل 30 درجه و روند 060 است.
شايان ذکر است که خطوط قائم روند خاصي ندارد و روند يک ساختار خطي غير افقي مي بايست از يک مرجع (مثل شمال) به سمتي که خط ميل دارد خوانده شود. بنابراين روندهاي 000 و 180 درجه براي ساختار هاي خطي يکسان نيستند (تفاوت روند و امتداد). ساختار هاي خطي همچنين با زاويه پيچ (pitch) آن روي يک صفحه مشخص نيز تعريف مي شود. روند هر خط در يک صفحه قائم از امتداد آن صفحه طبعيت مي کند.
"زاويه پيچ" زاويه حاده اي است که خط با امتداد صفحه اي که در آن قرار گرفته است مي سازد. براي مثال يک پيچ 40SW ( به صورت 40 درجه از جنوب غرب خوانده مي شود) به اين معني است که خط داراي زاويه پيچ 40 درجه از ( نه به سمت ) جنوب غرب انتهاي جنوب غربي خط امتداد صفحه اي است که خط در آن قرار گرفته است. لازم به ذکر است که زاويه پيچ عموما يک زاويه قائم يا افقي نيست مگر براي صفحات افقي و قائمي که حاوي عناصر خطي باشند. زاويه پيچ يک جايگزين براي روند و ميل است، اگرچه گاهي تنها راه مفيد براي اندازه گيري صحيح مشخصات يک خط است، بويژه زماني که خط داراي ميل زيادي است.
روش هاي برداشت اطلاعات بوسيله کمپاس:
براي برداشت اطلاعات بوسيله يک کمپاس دو روش عمده وجود دارد:
1 ) روش مستقيم: در اين روش بدنه کمپاس مستقيما با ساختار مورد نظر تماس داشته و اطلاعات دقيق برداشت مي شود.
2 ) روش غير مستقيم: در اين روش کمپاس با ساختار مورد نظر فاصله دارد و اطلاعات از راه دور برداشت مي شود. به اين روش نشانه روي مي گويند، يعني کاربر کمپاس بوسيله کمپاس به سمت سوژه مورد نظر نشانه رفته و اطلاعات مورد نظر خود را برداشت مي کند. در اين روش با توجه به موقعيت قرارگيري سوژه نسبت به کاربر از دو روش نشانه روي استفاده مي شود:
الف) روش نشانه روي کمري: اين روش براي نشانه روي و برداشت اطلاعات نقاطي که بالاتر از کاربر هستند ( يعني نقاطي که در ارتفاع بيشتري قرار دارند) استفاده مي شود. در اين روش کمپاس را در کف دست قرار داده و در حاليکه درپوش حاوي آينه نزديک به بدن ما قرار دارد، تصوير شيء مورد نظر را در داخل آينه يافته و آن را با خط محور آينه و شکاف بازوي نشانه روي منطبق مي کنيم و تراز کروي (چشم گاوي) را تنظيم کرده و اطلاعات مورد نظر خود را مي خوانيم.
طريقه در دست گرفتن کمپاس در نشانه روي کمري
ب) روش نشانه روي چشمي: اين روش براي سوژه هايي که هم ارتفاع يا پايين تر از کاربر قرار دارند کاربرد دارد. در اين روش ابتدا بازوي نشانه روي را در امتداد بدنه کمپاس قرار داده و زائده انتهايي را بر بازو عمود مي کنيم. درپوش کمپاس را در حالتي مي گيريم که با بدنه آن زاويه 30 تا 40 درجه بسازد ( زاويه اي که بتوان از آينه صفحه مدرج را ديد). حال کمپاس را روي دست گرفته و به سمت شيء نشانه مي رويم، در حاليکه از روزنه ديد به پنجره نشانه روي روي آينه و شيء نشانه رفته ايم،پس از حصول اطمينان از تراز بودن تراز کروي، اطلاعات مورد نظر را مي خوانيم. هرچه دست کشيده تر باشد اطلاعات برداشت شده صحيح تر خواهد بود.
نشانه روي چشمي براي سوژه هم ارتفاع
در صورتيکه شيء مورد نظر در ارتفاع پايين تري نسبت به کاربر قرار گرفته باشد، مي توان بازوي نشانه روي را به عنوان پايه در زير درپوش کمپاس قرار داده و از شکاف بازو به پنجره نشانه روي و شيء نگريست و پس از تراز کردن تراز کروي، اطلاعات مورد نظر را برداشت نمود.
اندازه گيري موقعيت ساختار هاي خطي:
اندازه گيري روند و ميل:
اگر ساختار خطي پايين تر از خط ديد ما قرار گرفته باشد، بازوي نشانه روي و در پوش کمپاس را باز کرده و شکاف بلند بازو را موازي با ساختار خطي مي گيريم. اگر ساختار خطي بالاتر از سر ما قرار داشت ( مثلا روي لايه اي در بالاي سرمان) زير ساختار ايستاده و ساختار خطي را با خط سياه محور آينه درپوش کمپاس در يک رديف قرار مي دهيم. در هر دو حالت کمپاس را بوسيله تراز کروي ( تراز چشم گاوي) تراز مي کنيم. اگر ساختار خطي داراي ميل بود تنها يکي از جهات عقربه ( شمالي يا جنوبي) روند صحيح ساختار خطي را نشان مي دهد.
نکته: عموما بسياري از زمين شناسان مبتدي دچار اشتباه در خواندن روند صحيح مي شوند. برخي افراد عادت دارند که تنها جهت شمالي ( به رنگ سفيد) عقربه کمپاس را بخوانند و يا برعکس، که اين باعث اشتباه شايع در خواندن روند ساختار خطي مي شود. هنگام استفاده از کمپاس برانتون بايد فاقد حساسيت نسبت به جهت خاص باشيم و تنها جهت عقربه اي که راستاي صحيح ميل خط را نشان مي دهد بخوانيم ( جهتي که خط به سمت پايين شيب دارد، نه بالا). بنابراين زماني که مشخصات يک خط را مي خوانيم هميشه تنها روند يکي از جهات عقربه کمپاس صحيح است.
براي مشخص کردن جهت صحيح، ما بايد از جهات جغرافيايي محلي ، يعني از جهت شمال يا جنوب در صحرا در هر لحظه آگاه باشيم. براي مثال، اگر ساختار خطي اي را که به سمت جنوب (جنوب يا جايي در ربع جنوب غربي يا جنوب شرقي) ميل دارد اندازه گيري مي کنيم، بايد روند عقربه اي را که يکي از اين جهات جنوبي را نشان مي دهد بخوانيم ( مثلا 120o يا S60o E) نه جهات مقابل آن در سمت شمال ( 300o يا N60oW ) را که بوسيله جهت ديگر عقربه نمايش داده مي شود. پس براي يک خط روند هاي 120o و 300oمعادل يکديگر نيستند و تنها يکي از جهات صحيح است ( در اين مثال 120o يا S60o E). جهت صحيح روند ممکن است با جهت سفيد عقربه و يا جهت سياه آن نشان داده شود. رنگ عقربه منوط به چگونگي در دست گرفتن کمپاس (بازوي متحرک در نزديک بدن و يا مقابل) و جهت ديد ما در صحرا ( به سمت شمال يا جنوب) مي باشد. بنابراين براي احتراز از خطاهاي رايج، مهم نيست که کمپاس را چگونه در دست گرفته ايد و يا به چه سمتي ايستاده ايد، تنها بدانيد که شمال يا جنوب جغرافيايي در موقعيتي که ايستاده ايد کجاست و از خودتان اين سئوال را بپرسيد: خط به کدام سمت پايين مي رود ( يعني ميل دارد) ؟ اگر به سمت شمال ميل دارد، عقربه اي را که سمت شمال يا شمال شرقي يا شمال غربي را نشان مي دهد (سفيد يا سياه) بخوانيد نه جهت مقابل آن را. اين راحت ترين و کاربردي ترين راه براي اندازه گيري صحيح يک خط است. البته اگر يک ساختار خطي ميل نداشته باشد ( يک حالت ويژه)، مي توان آزادانه هر کدام از جهات سفيد يا سياه عقربه را قرائت کرد، زيرا خط افقي است (هر دو جهت مشابه است.)
مثال: ما قله يک ريپل مارک که تقريبا روندي به سمت شمال دارد را اندازه مي گيريم ( ما در صحرا جهت شمال را مي دانيم زيرا کمپاس داريم!). قله ريپل مارک داراي ميل است و روي لايه بندي که خود داراي شيب است قرار گرفته است. بازوي نشانه روي کمپاس را با قله ريپل مارک در يک راستا قرار داده و روندي را که يکي از جهات شمالي يا جنوبي عقربه ( سفيد يا سياه) که به شمال نزديک تر است نشان مي دهد، مي خوانيم. بنابراين اگر جهت سياه عقربه N20oW را مشخص کند و جهت سفيد آن S20oE ، ما بايد جهت سياه عقربه را بخوانيم. اشتباها تصور نکنيد که جهت سفيد عقربه شمال را به شما مي دهد و شما بايد آن را بخوانيد که اين اشتباه رايجي است.
اندازه گيري زاويه پيچ براي عناصر خطي:
چنانچه ساختار خطي مورد نظر داراي ميل تندي بود بهتر است به جاي روند و ميل از زاويه پيچ استفاده شود. اندازه گيري زاويه پيچ تنها در حالتي ممکن است که ساختار خطي بر روي يک سطح فيزيکي قرار گرفته باشد. براي مثال اگر دسته اي از خش لغزهاي مايل بر روي سطح يک گسل وجود داشته باشد، اين خش لغزها را به اين صورت اندازه گيري مي کنيم. ابتدا صفحه اي را که حاوي ساختار هاي خطي است اندازه گيري مي کنيم( يعني گسل). سپس زاويه پيچ خش لغزها روي صفحه گسل را به طريقه زير اندازه مي گيريم. يک حلقه کروي برجسته در پشت کمپاس برانتون وجود دارد که براي اندازه گيري زاويه پيچ طراحي شده است. در و بازوي کمپاس را کاملا باز کرده و لبه در و بدنه آن را با ساختار خطي مورد نظر در يک رديف قرار مي دهيم تا زمانيکه حلقه پشت کمپاس به سطح گسل مماس شود. اگر شيب سنج استوانه اي در اين حالت تراز نشد به آرامي بدنه کمپاس را حرکت داده و اندکي شيب سنج را مي چرخانيم و بدنه کمپاس را به محل اوليه بر مي گردانيم تا زمانيکه لبه با خط تراز شود. اگر شيب سنج تراز نشد، اين مرحله را چندين بار تکرار مي کنيم تا زماني که شيب سنج لبه کمپاس را به موازات خش لغز تراز نمايد و حلقه زير کمپاس به طور کامل به روي صفحه گسل خوابيده باشد. در اين حالت عدد روي صفحه مدرج شيب سنج را که نشانگر شيب سنج مقابل آن ايستاده است مي خوانيم. اين روش يک فرايند آزمون و خطا براي بدست آوردن زاويه پيچ است و براي کسب مهارت نياز به تمرين و ممارست دارد.
اندازه گيري زواياي قائم، ارتفاع و فاصله:
براي اندازه گيري زواياي قائم، درپوش را خم کرده و کمپاس را همانگونه که براي اندازه گيري ميل ساختار هاي خطي شرح داده شد يعني با شيب سنج استفاده مي کنيم. زاويه قائم (q ) مي تواند براي محاسبه ارتفاع (h ) يک جسم يا شيء (مثل ديوار، برج و قله کوه) با استفاده از فرمول h = x tan q مورد استفاده قرار گيرد، البته بايد فاصله (x ) با جسم را بدانيم.
همچنين مي توانيم از توابع مثلثاتي براي محاسبه فاصله افقي (x) از نقطه A تا يک جسم در نقطه B به اين صورت استفاده نمائيم. از نقطه A به نقطه C مي رويم به طوريکه خط AC عمود بر خط AB مي باشد. اين کار را مي توان به کمک کمپاس با بدست آوردن زاويه 90 درجه از خط AB انجام داد. با پيمايش (pacing) فاصله AC را 10 متر تعيين مي کنيم( البته اگر اندازه قدم هايمان را بدانيم). زاويه C به B را مي خوانيم. کم کردن اين دو زاويه از هم زاويه b بين AB و CB را مشخص مي کند. حال ما يک مثلت قائم الزاويه ABC داريم که AC = 10m و AB = x است و زاويه b نيز مشخص است. حال از معادله زير برای بدست آوردن مقدار x به متر استفاده مي کنيم:
tan b = AC/AB = 10m/x
اندازه گيري ضخامت حقيقي لايه ها:
کمپاس مي تواند به روش دستي که بر روي پايه نگهدار(Jacob Staff) قرار داده شده است براي اندازه گيري ضخامت حقيقي واحد هاي سنگ چينه اي ( مانند عضو و سازند) به روش زير مورد استفاده قرار گيرد. شيب واقعي لايه ها را اندازه گيري کرده و شيب سنج را در آن زاويه تنظيم مي کنيم.کمپاس را به صورت قائم با درپوش نيمه بسته بر روي پايه سوار کرده ( مانند حالتي که ميل را مي خوانيم) و از قرارگيري شيب سنج در حالتي که زاويه شيب را اندازه گرفته ايم اطمينان کسب مي کنيم. از مرز پاييني يک واحد چينه اي شروع مي کنيم. پايه را به جهت شيب لايه ها خم کرده و همزمان درون آينه نگاه مي کنيم تا زماني که حباب شيب سنج در مرکز قرار گيرد. در اين موقعيت از طريق سوراخ ديد و پنجره نشانه روي نگاه کرده و نقطه اي روي زمين که محل برخورد خط ديد ما با زمين است مشخص مي کنيم. پايه نگهدار را در آن محل قرار داده و اين عمل را تکرار مي کنيم و تعداد دفعات (n) آن را شمارش مي کينم تا به مرز بالايي واحد سنگ چينه اي برسيم. حال با ضرب تعداد دفعات در طول پايه ( مثلا 5/1 متر) ضخامت حقيقي واحد چينه اي بدست مي آيد.
استفاده از پايه نگهدار و کمپاس براي تعيين ضخامت حقيقي لايه ها
اندازه گيري موقعيت صفحات:
براي بدست آوردن موقعيت يک ساختار خطي ما نياز به اندازه گيري امتداد و شيب آن ساختار داريم. براي اين کار از دو روش مي توانيم استفاده کنيم:
1) روش مستقيم:
اگر صفحه صاف، هموار و غير مغناطيسي باشد راحت ترين راه براي اندازه گيري امتداد و شيب صفحه تماس کناره بدنه کمپاس با صفحه است به صورتيکه حباب تراز کروي در مرکز قرار گيرد. با اين کار خطي افقي موازي محل برخورد کناره کمپاس و صفحه ايجاد مي شود. در اين حالت در خواندن هريک از دو سمت عقربه کمپاس مختاريم ( يعني 140 و 320 درجه امتدادهاي مشابه اند). با اين کار امتداد صفحه مشخص مي شود. مي توان خط امتداد را با يک مداد به موازات لبه بدنه کمپاس بر روي صفحه کشيد. در موارد ويژه مانند زماني که مي خواهيم جهت نمونه هاي سنگي برداشت شده براي بررسي هاي ساختاري را مشخص کنيم بايد يکي از طرفين خط افقي رسم شده را با علامت فلش مشخص کنيم.
روش مستقيم بدست آوردن امتداد لايه
اندازه گيري شيب لايه با روش مستقيم
بعد از اندازه گيري امتداد، مقدار شيب صفحه با قرار دادن لبه بدنه کمپاس بر روي صفحه و در جهت عمود بر خط امتداد و تراز کردن شيب سنج ( تراز استوانه اي) بدست مي آيد. براي تعيين جهت شيب با تراز کردن تراز استوانه اي جهتي را که صفحه به طرف آن شيب دارد مشخص مي کنيم.
نحوه قرار گيري لبه کمپاس بر روي لايه براي تعيين مقدار شيب
طريقه قرار دادن لبه کمپاس بر روي لايه براي بدست آوردن امتداد لايه
اندازه گيري شيب توپوگرافي از دور:
براي بدست آوردن شيب توپوگرافي هر ناحيه، ابتدا طوري مي ايستيم که توپوگرافي مورد نظر به صورت يک خط نمايان شود. آنگاه درپوش کمپاس را در امتداد بدنه قرار داده و آن را در مقابل خود گرفته به صورتيکه يکي از کناره هاي کمپاس يا خط محور آينه ، بر شيب توپوگرافي مماس شود، در اين حالت تراز شيب سنج را تنظيم کرده و مقدار شيب را مي خوانيم .
نوک شمالي عقربه در نيمکره شمالي که زاويه انحراف مغناطيسي به سمت پايين است به سمت صفحه مدرج نزديک مي شود. يک وزنه کوچک الحاقي به سمت جنوبي عقربه اضافه شده است تا تعادل را در عقربه فراهم سازد. چنانچه کمپاس در نيمکره جنوبي يعني جايي که انحراف مغناطيسي به سمت بالاست استفاده شود بايد وزنه عقربه آن بر روي بخش شمالي عقربه بسته شود تا تعادل ايجاد گردد. براي عدم خطا در تشخيص عقربه سمت شمال بهتر است هميشه به وزنه دقت کنيم.
بدست آوردن موقعيت يک خط مابين دو نقطه:
معمولا ما نياز داريم تا روند و ميل يک خط اتصال دهنده دو نقطه را مانند خط ميان دو نفر، يا يک نفر تا يک جسم (مانند خانه، برج يا يک علامت ) بدست آوريم. براي انجام اين کار ما مي توانيم از يکي از روش هاي نشانه روي چشمي يا کمري استفاده نمائيم. روش نشانه روي چشمي در بالا توضيح داده شد. براي روش نشانه روي کمري، در کمپاس را در نزديک بدن قرار داده و آن را کج مي کنيم تا وقتي که بدنه کمپاس با تراز کردن تراز چشم گاوي، افقي شود. موقعيت هدف از درون آينه با خط سياه ميان آينه هدف گيري کرده و بعد کمپاس را با تراز کروي تراز کرده و روند را مي خوانيم.
اندازه گيري ميل اين خط به اين ترتيب است: کمپاس را قائم کرده ( بدنه قائم باشد ) تا درپوش و بازوي نشانه روي خميده شود. از درون سوراخ درون راس نشانه روي (sighting tip) و از ميان پنجره نشانه روي نگاه کرده و شيب سنج را تراز مي کنيم تا موقعي که نقطه اي مشخص بر روي هدف مورد نظر رويت شود. اگر دو شخص داراي قد يکسان باشند تقاطع چشمان شخص هدف گيري شده با خط سياه ميان پنجره نشانه روي نقطه مورد نظر است. و اگر ما به سوي فردي که از ما کوتاه تر است ( مثلا 5 سانتيمتر کوتاه تر) نشانه رفته ايم، بايد نقطه مورد نظر را 5 سانتي متر بالاتر از خط ديد او(مثلا روي سر او) در نظر گرفت. وقتي که شخص هدف 5 سانتي متر از ما بلندتر است بايد دهان او را نشانه روي کنيم.
2) روش غير مستقيم:
اگر صفحه مورد نظر صاف نباشد و در مقابل خط ديد ما قرار داشته باشد، ما بايد از روش نشانه روي چشمي به اين طريق استفاده کنيم. بازوي نشانه روي را باز کرده و سر يا نوک نشانه روي را خم مي کنيم. يکي از چشم ها را بسته و به طرفين حرکت مي کنيم تا زماني که لبه سطح شيبدار را ببينيم. در صورتيکه حرکت بيشتر باعث مشخص شدن سطح صفحه شيبدار مي شود، حرکت را متوقف مي کينم. در اين موقعيت ما در حال مشاهده صفحه از لبه کناري آن هستيم و آن را به صورت يک خط مي بينيم. در کمپاس را خم مي کنيم تا موقعي که لبه سطح شيبدار را از طريق پنجره نشانه روي روي درپوش ببينيم. کمپاس را به اين صورت در دست مي گيريم: دو انگشت شست را زير بازوي نشانه روي بدنه کمپاس مي گيريم و دو انگشت نشانه را روي لبه درپوش و انگشت هاي وسط را پشت قسمت افقي بدنه مي گيريم. درپوش کمپاس را حرکت مي دهيم تا تراز کروي ( چشم گاوي) در آينه مشاهده شود. آن را تراز کرده و کمپاس را به صورتي مي گيريم که خط سياه ميان پنجره نشانه روي، لبه صفحه را قطع کند ( سعي نکنيد که خط سياه با لبه دقيقا تراز شود، زيرا اين کار باعث کج شدن بدنه کمپاس و بر هم خوردن تراز آن مي شود، مگر اينکه صفحه قائم باشد ). نفس خود را حبس کنيد و جهتي را که هر کدام از جهات سفيد يا سياه عقربه ( هر کدام که در آينه مشخص است ) نشان مي دهد بخوانيد. اين عدد امتداد صفحه را در آينه و بدون حرکت بدنه و بر هم خوردن تراز نشان مي دهد. در همين موقعيت براي خواندن مقدار شيب، لبه بدنه کمپاس را با لبه صفحه در يک رديف قرار داده و با تراز کردن شيب سنج مقدار آن را مي خوانيم. براي تعيين جهت شيب، جهت اصلي که صفحه به آن سمت شيب دارد را به روشي که قبلا ذکر شد بدست مي آوريم.
بدست آوردن شيب توپوگرافي از راه دور با نشانه روي چشمي
اگر صفحه مورد نظر قائم و زمين افقي باشد ( يک حالت خاص )، مستقيما روي لبه صفحه ايستاده و روند لبه صفحه را مي خوانيم اين روند همان امتداد صفحه است.
نکته: برخي زمين شناسان بي تجربه فرض مي کنند که مي توانند امتداد يک صفحه شيبدار غير قائم را به اين روش محاسبه کنند. تکنيک ايستادن بر روي لبه صفحه براي حالتي که صفحه غير قائم و سطح بالايي غير افقي مي باشد، کارا نيست و روند لبه صفحه در اين حالت امتداد را به ما نمي دهد. در چنين حالاتي ما مي بايست مستقيما امتداد را به روش نشانه روي چشمي يا به روشي که در بالا توضيح داده شد ( تماس کمپاس با صفحه ) بدست آوريم.
بدست آوردن موقعيت يک خط مابين دو نقطه:
معمولا ما نياز داريم تا روند و ميل يک خط اتصال دهنده دو نقطه را مانند خط ميان دو نفر، يا يک نفر تا يک جسم (مانند خانه، برج يا يک علامت ) بدست آوريم. براي انجام اين کار ما مي توانيم از يکي از روش هاي نشانه روي چشمي يا کمري استفاده نمائيم. روش نشانه روي چشمي در بالا توضيح داده شد.
براي روش نشانه روي کمري، در کمپاس را در نزديک بدن قرار داده و آن را کج مي کنيم تا وقتي که بدنه کمپاس با تراز کردن تراز چشم گاوي، افقي شود. موقعيت هدف از درون آينه با خط سياه ميان آينه هدف گيري کرده و بعد کمپاس را با تراز کروي تراز کرده و روند را مي خوانيم.
اندازه گيري ميل اين خط به اين ترتيب است: کمپاس را قائم کرده ( بدنه قائم باشد ) تا درپوش و بازوي نشانه روي خميده شود. از درون سوراخ درون راس نشانه روي (sighting tip) و از ميان پنجره نشانه روي نگاه کرده و شيب سنج را تراز مي کنيم تا موقعي که نقطه اي مشخص بر روي هدف مورد نظر رويت شود. اگر دو شخص داراي قد يکسان باشند تقاطع چشمان شخص هدف گيري شده با خط سياه ميان پنجره نشانه روي نقطه مورد نظر است. و اگر ما به سوي فردي که از ما کوتاه تر است ( مثلا 5 سانتيمتر کوتاه تر) نشانه رفته ايم، بايد نقطه مورد نظر را 5 سانتي متر بالاتر از خط ديد او(مثلا روي سر او) در نظر گرفت. وقتي که شخص هدف 5 سانتي متر از ما بلندتر است بايد دهان او را نشانه روي کنيم.
اندازه گيري موقعيت يک صفحه با تکنيک دو خط:
تکنيک دو خط يک روش بسيار مفيد و دقيق اندازه گيري صفحات تقريبا افقي يا با شيب کم مي باشد. اين صفحات کم شيب بسيار رايج بوده و بطور دقيق با اندازه گيري امتداد و شيب قابل اندازه گيري نمي باشند اگر سطح رخنمون شده صفحه کوچک باشد، دو مداد نوک تيز را با زاويه زياد نسبت به يکديگر بر روي صفحه قرار مي دهيم. نوک تيز مداد ها ميل به سمت پايين را نشان مي دهند. روند و ميل دو خط را اندازه گيري مي کنيم (1 و 2). چنانچه صفحه نيمه افقي بزرگ و عريض باشد ( مانند يک لايه بازالتي)، دو خط بلند را بوسيله دونفر تعيين مي کنيم. دو شخص در دو نقطه مي ايستند و به سمت يکديگر نشانه رفته، روند و ميل خطي را که ديگري را قطع مي کند بدست مي آورند (1). ميانگين اين دو را بدست مي آوريم. همين کار را دوباره براي بدست آوردن روند و ميل يک خط دوم نيز انجام مي دهند (2). براي بدست آوردن جهت گيري يک صفحه که شامل دو خط است، خط ها را به صورت دو نقطه بر روي استريونت مي کشيم، و صفحه را حرکت مي دهيم تا دو نقطه بر روي يک دايره بزرگ قرار گيرند. امتداد و شيب دايره بزرگ را مي خوانيم.
اگرچه تکنيک دوخط بهترين راه براي تعيين موقعيت صفحات کم شيب يا نيمه افقي است، موقعيت صفحات کم شيب کوچک ( مثلا لايه بندي در منطقه لولايي چين هاي ميکروسکوپي) مي تواند به روش آزمون و خطا به صورت زير تعيين شود. شيب لايه را در جايي که فکر مي کنيم به حداکثر شيب ( شيب حقيقي) نزديک است،پس از تراز کردن شيب سنج، اندازه گيري کرده و مقدار آن را به خاطر مي سپاريم. کمپاس را مي چرخانيم تا زماني که گوشه قائم الزاويه کمپاس صفحه را لمس کند. در اين حال شيب را مجددا مي خوانيم. اگر شيب کمتر از عدد قبلي باشد ما از شيب حقيقي فاصله داريم و اگر عدد اوليه به شيب حقيقي نزديک تر است. کمپاس را به حالت اوليه باز گردانده و اين بار در جهت مخالف حرکت مي دهيم. اين کار را تکرار مي کنيم را زماني که ما حداکثر شيب را که همان شيب حقيقي است بدست آوريم. وقتي که شيب حقيقي و مقدار آن مشخص شد، راستاي صفحه را در جهت عمود بر خط شيب اندازه گيري مي کنيم.
استفاده از کمپاس براي تعيين دو نقطه هم ارتفاع:
گاهي اوقات ما بر روي مرز يک لايه افقي ( مانند يک لايه بازالتي يا يک لايه رسوبي) بر روي يک تپه قرار گرفته ايم و نياز به تعيين يک نقطه هم ارتفاع بر روي تپه مجاور داريم. به اين صورت عمل مي کنيم: شيب سنج را بر روي عدد صفر صفحه مدرج آن تنظيم مي کنيم، و کمپاس را از پهلو ( به صورت قائم ) به صورتيکه براي اندازه گيري ميل توضيح داده شد مي چرخانيم. از سوراخ نوک بازوي نشانه روي به داخل پنجره نشانه روي نگاه کرده و شيب سنج را با حرکت دادن بدنه کمپاس به بالا يا پايين و نگاه کردن در آينه تراز مي کنيم ( در حالتي که صفر درجه را نشان مي دهد و بدون اينکه شيب سنج را حرکت دهيم ). وقتي شيب سنج تراز شد، نقطه اي را که محل تقاطع خط ديد شما با زمين است بر روي تپه مقابل مشخص مي کنيم. اين نقطه، نقطه هم ارتفاع با محل ايستادن ما، بر روي تپه مجاور مي باشد.
نشانه روي چشمي براي تعيين ارتفاع نقاط نسبت به خود
اين تکنيک همچنين براي تعيين امتداد يک لايه به روش دستي نيز استفاده مي شود. کافي است تا شيب سنج را بر روي عدد صفر قرار داده، بر روي يک لايه ايستاده و در طول لايه نگاه کنيم و شيب سنج را بدون حرکت دادن پيچ تنظيم آن تراز کنيم. بعد از اينکه شيب سنج تراز شد، نقطه اي را بر روي لبه لايه در راستاي خط ديد افقي مان مشخص مي کنيم. اکنون ما خط امتداد را بدست آورده ايم (خط افقي ) و کافي است تا راستاي آن را به روش نشانه روي چشمي و يا کمري بخوانيم. براي اينکه در چنين موقعيتي شيب لايه را در جهت عمود بر خط امتداد بخوانيم، شيب سنج را به صورتيکه براي اندازه گيري شيب توضيح داده شد استفاده مي کنيم.
يافتن موقعيت با استفاده از کمپاس و نقشه:
در اين بخش مي آموزيم که چگونه از يک کمپاس و نقشه توپوگرافي براي براي مشخص کردن موقعيتمان بر روي نقشه استفاده کنيم. اولين کار تنظيم کمپاس با انحراف مغناطيسي ناحيه است. اگر اين کار صورت نگيرد برداشت ها و نتايج آنها اشتباه شده و به مکاني که مد نظرمان است نخواهيم رسيد. انحراف مغناطيسي در منطقه مورد نظر، بايد بر روي نقشه چاپ شده باشد. بعد از يافتن انحراف مغناطيسي بر روي نقشه، بايد آن را بر روي کمپاس خود منتقل کنيم. اگر از کمپاس برانتون استفاده مي کنيم کافي است تا همانطور که قبلا ذکر شد، پيچ برنجي را که در کنار بدنه کمپاس قرار دارد بچرخانيم تا شاخص (index pin) روي صفحه مدرج بر روي ميزان انحراف درست قرار گيرد. براي مدل هاي ديگر کمپاس مي توانيم انحراف مغناطيسي را با چرخاندن دايره مدرج بيروني کمپاس تا زمان قرارگيري عدد مورد نظر روي صفحه مدرج در مقابل خط شاخص لبه بالايي کمپاس تصحيح نمود. براي نمونه هاي ديگر کمپاس که با اين روش ها قابل تصحيح انحراف مغناطيسي نيستند بايد به کتاب راهنماي همراه آن مراجعه نمود. نکته قابل توجه اين است که اين انحراف حتما بايد تصحيح گردد.
مشخص کردن جهت:
ما با نقشه خود در صحرا ايستاده ايم و مي خواهيم از نقطه اي (A) به نقطه ديگر(B) برويم. اولين چيزي که بايد مشخص کنيم جهت A تا B است. دو راه براي اين کار وجود دارد. ساده ترين راه همراه داشتن يک نقاله در صحراست. با قرار دادن نقاله بر روي نقشه در راستاي شمال – جنوب به طوريکه مرکز نقاله بر روي نقطه A ،يعني محلي که شما در آنجا هستيد، قرار گيرد به سادگي مي توانيد جهت A تا B يعني جهتي که شما مي خواهيد بدان سو حرکت کنيد را از روي نقاله بخوانيد.
تعيين جهت بين دو نطقه بر روي نقشه به کمک نقاله
اگر نقاله به همراه نداشتيد مي توانيد جهت حرکت خود را با کمک کمپاس مشخص کنيد. براي اينکار کمپاس خود را بر روي نقشه مي گذاريم به صورتي که لبه آن در راستاي شمالي – جنوبي و مرکز کمپاس بر روي خط بين دو نقطه A تا B قرار گيرد.حال نقشه و کمپاس را با يکديگر مي چرخانيم تا نوک شمالي عقربه کمپاس مقابل عدد 0 درجه روي صفحه مدرج قرار گيرد. اکنون مي توانيم جهتي را که بايد حرکت کنيم با خواندن عددي که حاصل برخورد خط AB با صفحه مدرج کمپاس است بدست آوريم. اين نکته را هم بايد در نظر بگيريم که بر روي کمپاس برانتون جاي شرق و غرب (E&W) برعکس است و اين نبايد ما را در خواندن جهت دچار اشتباه کند.هميشه شرق در سمت راست شمال و غرب در سمت چپ آن قرار دارد.
حرکت از A به سمت B :
بعد از اينکه مشخص کرديم به کدام جهت مي خواهيم حرکت کنيم، حال بايد بدانيم براي رسيدن به نقطه مورد نظر چگونه از کمپاس خود استفاده کنيم. مثلا جهتي که بايد از A به B طي کنيم 21 درجه به سمت شرق (N 21°E) است. براي اين کار کافي است خط مستقيم با زاويه 21 درجه از شمال را تا رسيدن به مقصد طي کنيم. براي اينکه خود را در اين راستا قرار دهيم، کمپاس را طوري به دست مي گيريم که نوک شمالي عقربه جهتي را که ما مي خواهيم نشان دهد اما در ربع کناري. به عنوان مثال ما مي خواهيم به سمت N 20°E حرکت کنيم. براي اين کار کمپاس را طوري حرکت مي دهيم که نوک شمالي عقربه آن مقابل 340° (N 20°W) قرار گيرد. وقتي که اين کار را انجام دهيم لبه جلويي کمپاس ما زاويه 20 درجه را در جهتي که مي خواهيم حرکت کنيم به ما نشان مي دهد.
در تصوير A عقربه شمال شرق را نشان مي دهد درحاليکه جهتگيري کمپاس به سمت شمال غرب است.
تعيين جهت بين دو نطقه بر روي نقشه به کمک کمپاس
يافتن موقعيت خود بر روي نقشه:
اکنون ما مي دانيم که چگونه با استفاده از کمپاس خود از A به B برويم. اما اگر محل دقيق ايستادن خود (نقطه A ) را ندانيم چکار بايد بکنيم؟ ساده ترين راه استفاده از دستگاه GPS جيبي است. کافي است با اين دستگاه مختصات محلي را که ايستاده ايم بدست آوريم و بر روي نقشه با کمک مختصات ثبت شده بر روي آن موقعيت خود را بيابيم. اما اگر ما فاقد GPS بوديم و در منطقه اي با توپوگرافي برجسته قرار داشتيم مي توانيم به کمک کمپاس خود محل دقيق خود را مشخص نمائيم.
با رسم سه خط متقاطع بر روي نقشه به راحتي مي توانيم محل ايستادن خود را بر روي آن مشخص نمائيم. در مرحله اول سه جلوه توپوگرافي را که به راحتي مي توانيم بر روي نقشه خود مشخص نمائيم انتخاب مي کنيم ( مثلا قله کوه ). با اولين انتخاب آغاز مي کنيم و راستاي خط بين آن نقطه تا محلي که ايستاده ايم را بوسيله کمپاس تعيين مي کنيم و با مداد خطي را با همان راستا و به کمک نقاله بر روي نقشه توپوگرافي مي کشيم به صورتي که اين خط از نقطه مورد نظر عبور کند. اين کار را براي دو نقطه ديگر نيز تکرار مي کنيم و خط هاي ديگر را نيز بر روي نقشه مي کشيم. سه خط در يک نقطه روي نقشه يکديگر را قطع مي کنند و آن محل ايستادن ما است.
بسته به دقت عمل ما در نشانه روي و کشيدن خطوط بر روي نقشه ممکن است اشتباهاتي در تعيين موقعيت ما رخ دهد. مطمئنا نقطه مشخص شده دوباره با نقشه چک و اصلاح شود. به عنوان مثال اگر خطوط يکديگر را در يک دره قطع کنند و ما بر روي يک تپه ايستاده باشيم مشخص است که اشتباه رخ داده و نقطه تعيين شده بر روي نقشه بايد اندکي جابجا شود. براي تعيين موقعيت دقيق ما بايد بدانيم که روي تپه يا سمت دره ايستاده ايم. چنانچه به همراه خود ارتفاع سنج داريم، مي توانيم از آن نيز براي تعيين موقعيت دقيق خود استفاده کنيم.
يافتن موقعيت خود بر روي نقشه با کمک سه نقطه شاخص
جهت يابي بدون کمک قطب نما:
ممکن است در يک سفر قطب نما نداشته باشيم و يا قطب نماي ما از کار افتاده باشد. در اين حالت نياز داريم تا راه خود را بدون استفاده از قطب نما و به کمک خورشيد، ماه و ستارگان و طبيعت اطرافمان بيابيم.
براي يافتن موقعيتمان در يک سفر صحرايي ممکن است بالا رفتن از يک تپه و مشاهده اطراف ايده خوبي به نظر برسد. در بالاي تپه خوب به اطرافمان نگاه مي کنيم و آثار فعاليت انسان ها را مي يابيم و مي توانيم تصميم بگيريم که به کدام سمت حرکت کنيم. اما اگر نقشه و قطب نما به همراه نداشته باشيم نمي توانيم مشخص کنيم که کدام جهت شمال است. پس براي تعيين جهات جغرافيايي مي توانيم از يکي از روش هاي زير استفاده کنيم.
1) روش خورشيد و سايه:
يکي از دقيق ترين روش ها استفاده از سايه و خورشيد است. در اين روش به يک آسمان صاف و مقداري زمان نياز داريم. در اين روش به وسيله اي براي اندازه گيري جهات نياز نيست. تنها به يک چوب صاف به طول يک متر و دو قطعه چوب يا سنگ کوچک نوک تيز و يک تکه نخ يا طناب نياز داريم. در صبح و کمي قبل از ظهر، درجه بندي را شروع مي کنيم. چوب بلند را به صورت قائم در زمين فرو مي کنيم. زمين اطراف چوب بايد افقي و هموار باشد. حال يکي از چوب هاي کوچک را در زمين و درست در جايي که سايه چوب بلند تمام مي شود، فرو مي کنيم. طناب را به پايه چوب بلند بسته و سر ديگر آن را به چوب بلند نوک تيز مي بنديم به صورتيکه وقتي طناب را کاملا مي کشيم چوب نوک تيز به قطعه ديگري که در خاک فرو کرده ايم برسد. حال به کمک چوب نوک تيز يک نيم دايره بر روي زمين مي کشيم و تا بعدازظهر صبر مي کنيم. در طول روز سايه کوتاه و کوتاهتر شده و از ظهر به بعد دوباره بر طول آن افزوده مي گردد. در ظهر و هنگامي که سايه در کوتاه ترين حالت خود قرار دارد بر روي نيم دايره راستاي سايه را علامت مي زنيم. در اين حالت سايه راستاي شمال را نشان مي دهد. سرانجام سايه بلند شده و دوباره به نيم دايره رسم شده مي رسد. اين نقطه را باچوب نوک تيز علامت مي زنيم. اگر طناب يا ريسماني براي رسم دايره نداشتيم مي توانيد از يک چوب صاف بلند يا هر وسيله ديگري که بتوان با آن يک نيم دايره رسم کرد استفاده مي کنيم.
2) استفاده از ستارگان و ماه:
در شب مي توانيم به کمک ستاره ها مسير خود را مشخص نمائيم. در نيمکره شمالي ستاره اي که در هر لحظه و در تمامي اوقات در شمال قرار دارد ستاره قطبي (Polaris) ناميده مي شود. حال چگونه اين ستاره را در آسمان شب بيابيم؟ به راحتي اين کار امکان پذير است. چنانچه دب اکبر (Big Dipper) را که شبيه به يک ملاقه دسته دار است در آسمان بيابيم و فاصله دو ستاره انتهايي نوک کاسه ملاقه را به ميزان 5 برابر امتداد دهيم به ستاره پر نوري که همان ستاره قطبي است مي رسيم. اين ستاره جزئي از دب اصغر بوده و هميشه جهت شمال را نشان مي دهد. در نيمکره جنوبي بايد چليپا يا صليب جنوبي (Southern Cross) را در آسمان بيابيم. تا راستاي جنوب را به ما نشان دهد.
به کمک ماه مي توان ستاره قطبي را در آسمان مشخص نمود. اگر بتوانيم ماه را در آسمان ببينيم مي توانيم جهت شمال را مشخص نمائيم. دو راه براي اين کار وجود دارد:
الف: هنگامي که ماه کامل است اگر به سمت ماه بايستيم رو به شمال ايستاده ايم.
ب: زماني که ماه به صورت هلال است اگر دو نوک هلال را بوسيله خطي به هم وصل کرده و ادامه دهيم به ستاره قطبي مي رسيم که جهت شمال را نشان مي دهد. اگر فاصله ماه را تا ستاره قطبي در شب اندازه گيري کنيم مي توانيم از اين فاصله در روز که ماه مشخص است و ستاره قطبي ناپيداست براي يافتن شمال استفاده نمائيم.
3) استفاده از ساعت:
با کمک يک ساعت عقربه دار نيز مي توان راستاي شمال و جنوب را مشخص کرد. ساعت خود را جلوي چشمان خود گرفته و ساعت را به صورتي مي گيريم تا عقربه کوچک که ساعت را مشخص مي کند به سمت خورشيد قرار گيرد. خط نيمساز زاويه بين عقربه کوچک و ساعت 12 راستاي جنوب را نشان مي دهد و جهت مخالف آن جهت شمال را مشخص مي کند.
در هنگام شب نيز ( از 6 عصر تا 6 صبح) چون خورشيد در آسمان نيست. محل آن را معادل ساعتي که در آسمان هست در نظر مي گيريم. دليل تقسيم کردن ساعت به دو بخش اين است که ساعت در شبانه روز 2 دور مي زند ولي خورشيد يک دور که البته اين حالت مشکلي در تعيين جهت ايجاد نمي کند.
بسياري از مردم امروزه داراي ساعت ديجيتالي هستند. براي تعيين جهت کافي است ساعت را خوانده و روي يک کاغذ ساعتي عقربه دار که همان زمان را نشان دهد بکشيم و آن را روي صفحه ساعت خود قرار داده و به روشي که در بالا گفته شد جهت شمال و جنوب را مشخص نمائيم.
اين روش در هواي مه آلود و هنگامي که تنها هاله اي از خورشيد مشخص است و جايگاه آن به خوبي قابل تشخيص نيست نيز کاربرد دارد. در اين حالت کافي است يک تکه چوب نازک داشته باشيم و آن را به صورت قائم در زمين فرو کنيم و سايه آن در روي زمين هم راستا با جهت تابش خورشيد بر روي زمين مي افتد که نوک سايه دقيقا در جهت مخالف خورشيد قرار مي گيرد. حال که جايگاه خورشيد مشخص شده است مي توان از روش شرح داده شده راستاي شمال و جنوب را مشخص کرد.
4) سنجاق مغناطيسي:
روش ديگري که مي توان براي مشخص کردن راستاي شمال و جنوب استفاده کرد، ساختن يک قطب نماي ساده است. براي اين کار نياز به يک سنجاق آهني و يک ليوان آب است. سنجاق بايد سبک باشد تا روي آب شناور بماند و يا مي تواني از يک کاغذ يا برگ درخت در زير آن استفاده نمود تا سنجاق به زير آب فرو نرود. البته با چرب کردن سنجاق به کمک روغن نيز مي توان از فرو رفتن آن جلوگيري نمود.
چنانچه سنجاقي که به کار مي بريم مغناطيسي باشد در اين حالت آن را روي آب قرار مي دهيم و سنجاق مي چرخد وبراي ما راستاي شمال – جنوب را نشان مي دهد. اما اگر سنجاق مغناطيسي نباشد بايد به کمک يک پارچه پشمي آن را مغناطيسي کنيم. و سپس اين روش را به کار بگيريم. اين روش داراي اشکالي مي باشد، تنها راستاي شمال-جنوب را مشخص مي کند و براي ما محل شمال يا جنوب را مشخص نمي کند و ما بايد به کمک روش هاي ديگر محل قطب ها را مشخص کنيم يا آنها را حدث بزنيم.
5) آثار طبيعي:
روش ديگر استفاده از آثار طبيعي موجود است. هنگامي که قطب نمايي در اختيار نبود و خورشيد و سايه اي وجود نداشت و ستاره ها در آسمان ديده نمي شدند مي توان از اين آثار در جهت يافتن قطب ها استفاده کرد.
در جنگل ها و در کنار درخت ها مي توان آثاري را يافت که در يافتن جهت قطبين به ما کمک نمايند. يکي اينکه بيشتر شاخه هاي درختان به جهت جنوب رشد مي کند و شاخه هاي کمتري در جهت شمال مي رويند. اين را مي توان با ايستادن در راستاي تنه درخت به خوبي مشاهده کرد.بخش شمالي تنه درخت مرطوب تر از بخش رو به جنوب آن است و اين به دليل تابش کمتر خورشيد به بخش شمالي مي باشد. اين را مي توان از گلسنگ هاي روييده در بخش شمالي تنه درختان متوجه شد. همچنين برخي جانوران مانند مورچه ها و موريانه ها لانه خود را در سمت روبه جنوب درختان که آفتابگير است حفر مي کنند.
در بهار برف هاي روي دامنه هاي رو به جنوب زود تر از دامنه هاي شمالي ذوب مي شوند. همچنين گياهان و بوته ها در دامنه هايي که رو به جنوب شيب دارند داراي ضخامت بيشتري مي باشند.ميوه هاي درختاني که در دامنه هاي جنوبي قرار دارند سريعتر مي رسد.اين روش هاي طبيعي به صورت کامل قابل اطمينان نيستند و شرايط محيطي و مي تواند توسط عوامل مختلف مانند باد تغيير کند. قبل از استفاده از اين علائم بهتر است از روش هاي مطمئن تري که ذکر شد استفاده نمائيم
References:
http://www.edibleplants.com/month/moonorth.htm
http://www.learn-orienteering.org/old/nocompass1.html
Compton, R. R., 1985. Geology in the Field. John Wiley & Sons, New York, 398p.
Goulet, Chris, M. 1999. At: http://www.cam.org/~gouletc/decl_faq.html
Babaie, Hassan A., 2001, The Brunton® Compass and Geological Objects.
http://earthsci.org/education/fieldsk/compass/compass.html#TheBrunton
http://www.learn-orienteering.org/old/
http://courses.geo.ucalgary.ca/glgy203/images/sd1.htm
http://geology.isu.edu/geostac/Field_Exercise/topomaps/compass.htm
More information:
http://en.wikipedia.org/wiki/Compass
http://en.wikipedia.org/wiki/Brunton_compass
http://www.ascscientific.com/compass.html
http://www.gly.fsu.edu/~kish/field/projects/p4/pp4.htm
http://earthsci.org/education/fieldsk/comp2/comp2.html
http://www.kitefarm.com/compass_museum/survey.htm
