نمایش مبدأ برای شیب مغناطیسی

[[File:Magnetic Dip.svg|thumb|شیب مغناطیسی باعث می‌شود که قطب‌نما بسته به عرض جغرافیایی به سمت بالا یا پایین متمایل شود.]]

[[پرونده:Norman Robert dip circle.jpg|200px|بندانگشتی|تصویر شیب مغناطیسی از کتاب رابرت نورمن، "The Newe Attractive".]]
'''شیب مغناطیسی'''<ref name="ReferenceA">{{یادکرد کتاب |نام خانوادگی=مُر |نام=فرید|نام خانوادگی۲=مدبری |نام۲=سروش |کتاب=فرهنگ جامع علوم زمین | ناشر=[[فرهنگ معاصر]] |سال=۱۳۹۱ |مکان= |شابک=۹۷۸-۶۰۰-۱۰۵-۰۴۰-۴}}</ref><ref>{{یادکرد فرهنگستان | مصوب=شیب | بیگانه=dip | بیگانه در فارسی= | حوزه=زمین‌شناسی | دفتر=دوم | بخش=فارسی | سرواژه=شیب1}}</ref> ({{Lang-en|Magnetic dip}})، '''زاویه شیب'''<ref name="ReferenceA"/> (dip angle) یا '''مِیل مغناطیسی'''<ref>{{یادکرد فرهنگستان | مصوب=مـِیل مغناطیسی | بیگانه=magnetic inclination | بیگانه در فارسی= | حوزه=ژئوفیزیک | دفتر=دوم | بخش=فارسی | سرواژه=مـِیل مغناطیسی}}</ref> (magnetic inclination) زاویه‌ای است که توسط خطوط [[میدان مغناطیسی زمین]] با یک مؤلفهٔ افقی ایجاد می‌شود. این زاویه در نقاط مختلف سطح زمین متفاوت است. مقادیر مثبت شیب یا مِیل نشان می‌دهد که میدان مغناطیسی زمین در نقطه اندازه‌گیری به سمت پایین و به سمت زمین است و مقادیر منفی نشان می‌دهد که میدان مغناطیسی زمین به سمت بالا است. زاویه شیب یا مِیل در اصل زاویه ایجادشده توسط سوزن یک قطب‌نما به صورت عمودی است. اگرچه در عمل سوزن‌های قطب‌نما معمولی ممکن است در برابر شیب وزن‌دار شوند یا ممکن است نتوانند آزادانه در صفحه صحیح حرکت کنند. مقدار شیب یا مِیل مغناطیسی را می‌توان با ابزار خاصی که معمولاً با عنوان [[دایره شیب]] شناخته می‌شود، با اطمینان بیشتری اندازه‌گیری کرد.

زاویه شیب توسط مهندس آلمانی [[گئورگ هارتمن]] در سال ۱۵۴۴ کشف شد.<ref>{{cite book |last=Murray |first=Charles |author-link=Charles Murray (political scientist) |year=2003 |title=Human Accomplishment |url=https://archive.org/details/humanaccomplishm00murr |url-access=registration |edition=First |page=[https://archive.org/details/humanaccomplishm00murr/page/176 176]|publisher=HarperCollins |isbn=978-0-06-019247-1}}</ref> در سال ۱۵۸۱ روشی برای اندازه‌گیری زاویه شیب با دایره شیب توسط [[رابرت نورمن]] در انگلستان شرح داده شد.<ref>{{cite book |last=Norman |first=Robert |year=1581 |title=The newe attractive: shewing the nature, propertie, and manifold vertues of the loadstone: with the declination of the needle, touched therewith under the plaine of the horizon |url=https://archive.org/details/neweattractives00normgoog}}</ref>

== توضیح ==
[[File:World Magnetic Inclination 2020.pdf|thumb|خطوط هم‌شیب مغناطیسی در سال ۲۰۲۰.]]
شیب مغناطیسی نتیجه تمایل آهنربا به تراز کردن خود با خطوط میدان مغناطیسی است. از آنجا که خطوط میدان مغناطیسی زمین با سطح موازی نیستند، انتهای شمالی سوزن قطب‌نما در [[نیم‌کره جنوبی]] به سمت بالا (شیب منفی) و در [[نیم‌کره شمالی]] به سمت پایین (شیب مثبت) خواهد رفت. بازه شیب مغناطیسی از ۹۰- درجه در [[قطب مغناطیسی جنوب]] تا ۹۰+ درجه در [[قطب مغناطیسی شمال]] متغیر است.<ref>{{Cite book |title=Looking into the earth: an introduction to geological geophysics |url=https://archive.org/details/lookingintoearth00muss |url-access=limited |last1=Mussett |first1=Alan E. |last2=Khan |first2=M. Aftab |date=2000 |publisher=Cambridge University Press |isbn=0-521-78085-3 |location=Cambridge |pages=[https://archive.org/details/lookingintoearth00muss/page/n162 140] |oclc=43227335}}</ref> خط‌های ترازی که در امتداد آن شیب اندازه‌گیری شده در سطح زمین برابر است، [[خط تراز|خطوط هم‌شیب]] نامیده می‌شوند. موقعیت نقاط دارای شیب صفر، ''استوای مغناطیسی'' یا ''خط بدون‌شیب'' نامیده می‌شود.<ref>{{cite book |editor-last=Wood |editor-first=James |editor-link=James Wood (encyclopedist) |orig-year=1900 |year=1907 |title=The Nuttall Encyclopædia |title-link=The Nuttall Encyclopædia |chapter=Aclinic Line |chapter-url=http://www.fromoldbooks.org/Wood-NuttallEncyclopaedia/a/aclinicline.html}}</ref>

== محاسبه برای عرض جغرافیایی معین ==
مِیل مغناطیسی <math>I</math> به صورت محلی برای میدان مغناطیسی ناشی از هسته زمین تعریف شده است و اگر نقاط میدان در پایین‌تر از افق (یعنی رو به زمین) باشد، مقدار مثبت دارد. در اینجا نحوه تعیین مقدار  <math>I</math> در عرض جغرافیایی معین آمده است:<ref>{{Cite book|last=Fowler|first=C. M. R.|date=2004-12-20|title=The Solid Earth: An Introduction to Global Geophysics|url=https://www.cambridge.org/highereducation/books/the-solid-earth/0A66AC49BB6105F54AACF52D3C3121A4|access-date=2022-01-13|publisher=Higher Education from Cambridge University Press|page=49|language=en|doi=10.1017/cbo9780511819643|isbn=978-0-521-89307-7}}</ref>

خارج از هسته زمین، [[معادلات ماکسول]] را در خلاء در نظر می‌گیریم، <math>\nabla \times \textbf{H}_c = \textbf{0}</math> و <math>\nabla \cdot \textbf{B}_c = 0</math> که در آن <math>\textbf{B}_c = \mu_0\textbf{H}_c</math> و زیرنویس <math>c</math> هسته را به عنوان مبدأ این میدان‌ها نشان می‌دهد. اولی به این معنی است که می‌توانیم پتانسیل اسکالر را معرفی کنیم <math>\phi_c</math> به‌طوری که <math>\textbf{H}_c = -\nabla \phi_c</math>، در حالی که دومی یعنی پتانسیل [[معادله لاپلاس]] را برآورده می‌کند <math>\nabla^2 \phi_c = 0</math>.

حل به ترتیب معادله پیش‌رو پتانسیل [[دوقطبی مغناطیسی]]

{{وسط‌چین}}<math>\phi_c = \frac{\textbf{m}\cdot \textbf{r}}{4 \pi r^3}</math>{{پایان وسط‌چین}}

و در نتیجه میدان

{{وسط‌چین}}<math>\textbf{B}_c = -\mu_o \nabla \phi_c = \frac{\mu_o}{4\pi}\big[\frac{ 3\hat{\textbf{r}}(\hat{\textbf{r}}\cdot \textbf{m})-\textbf{m}} {r^3} \big]</math>{{پایان وسط‌چین}}

برای [[گشتاور مغناطیسی]] <math>\textbf{m}</math> و موقعیت بردار <math>\textbf{r}</math> برای روی سطح زمین را نتیجه می‌دهد. از اینجا می‌توان نشان داد که مِیل مغناطیسی <math>I</math> همان‌طور که در بالا تعریف شد (از <math>\tan I = B_r / B_{\theta}</math>) به دست می‌آید

{{وسط‌چین}}<math>\tan I = 2\tan \lambda</math>{{پایان وسط‌چین}}

که در آن <math>\lambda</math> عرض جغرافیایی نقطه روی سطح زمین است.

== اهمیت کاربردی ==
[[File:Magnetic dip and shifting in CG.svg|thumb|right|150px|شیب مغناطیسی باعث می‌شود تا نقطه چرخش قطب‌نما (دایره سبز) دیگر با مرکز جِرم خود (نشانه [[file:Center of Gravity symbol.svg]]) هم‌پوشانی نداشته باشد.]]
شیب مغناطیسی به ویژه در هوانوردی اهمیت دارد. قطب‌نماهای مغناطیسی در هواپیماها طوری ساخته شده‌اند که [[مرکز جرم]] آن به‌طور قابل‌توجهی کمتر از نقطه محوری باشد؛ در نتیجه، مؤلفه عمودی نیروی مغناطیسی بسیار ضعیف‌تر از مقدار لازم برای کج‌کردن قابل‌توجه صفحه قطب‌نما نسبت به صفحه افقی است؛ بنابراین زاویه شیب نشان‌داده‌شده در قطب‌نما به حداقل می‌رسد. با این حال، همچنان پدیده شیب مغناطیسی باعث خوانش اشتباه قطب‌نمای هواپیما در حین چرخش‌های کناری (خطای چرخش) و تغییرات سرعت هوا (خطای شتاب) می‌شود.<ref name="PHAK"/>

=== خطای چرخش ===
{{Multiple image
| header            = خطای چرخش شمالی ناشی از شیب مغناطیسی
| image1            = Northerly Turning Error (Northern Hemisphere).gif
| alt1              =
| link1             =
| thumbtime1        =
| caption1          = در نیم‌کره شمالی، چرخش به سمت شمال باعث «تأخیر» در چرخش قطب‌نما می‌شود.
| image2            = Northerly Turning Error (Southern Hemisphere).gif
| alt2              =
| link2             =
| thumbtime2        =
| caption2          = در نیم‌کره جنوبی، چرخش به سمت شمال باعث «چرخش زودتر» قطب‌نما می‌شود.
| footer            =
}}
شیب مغناطیسی مرکز جِرم صفحه قطب‌نما را تغییر می‌دهد و هنگام چرخش به شمال یا جنوب، به‌صورت موقت باعث خوانش نادرست می‌شود. با چرخش هواپیما، نیروی ناشی از شیب مغناطیسی باعث می‌شود تا مجموعه شناور در همان جهتی که شناور می‌چرخد، حرکت کند. این خطای قطب‌نما با نزدیکی به هر یک از قطب‌های مغناطیسی تقویت می‌شود.<ref name="PHAK">{{Cite PHAK|year=2016|chapter=8|page=26}}</ref>

برای جبران خطاهای چرخشی، خلبانان در نیم‌کره شمالی باید هنگام چرخش به سمت شمال، چرخش را «کمتر» کنند که باعث توقف چرخش هواپیما پیش از اینکه قطب‌نما به سمت جهت درست بچرخد، می‌شود. برعکس، هنگام چرخش به جنوب با چرخش «بیشتر»، از توقف دیرتر قطب‌نما به سمت جهت درست جلوگیری کنند.<ref name="PHAK"/>

=== خطای شتاب ===
[[File:Acceleration Error (Northern Hemisphere).gif|thumb|left|خطای شتاب در نیم‌کره شمالی، در طول مراحل شتاب، کروز و کاهش سرعت هواپیما. برای به خاطر سپردن از واژه “ANDS” استفاده می‌شود: (افزایش شتاب-شمال/کاهش شتاب-جنوب).]]
خطاهای شتاب به این دلیل رخ می‌دهد که صفحه قطب‌نما در هنگام شتاب روی پایه خود کج می‌شود.<ref>{{cite book |author=<!--Staff writer(s); no by-line.--> |year=2014 |title=Instrument Flying Handbook: FAA-H-8083-15B |publisher=Federal Aviation Administration, US Department of Transportation |pages=5–13, 5–14}}</ref> در نیم‌کره شمالی، هنگام شتاب گرفتن در مسیرهای شرقی یا غربی، خطا به‌صورت چرخش نشانگر به سمت شمال ظاهر می‌شود. هنگام کاهش سرعت در هر یک از این حالت‌ها، قطب‌نما چرخش به سمت جنوب را نشان می‌دهد. این اثر در نیم‌کره جنوبی برعکس است.

=== متعادل کردن ===
سوزن‌های قطب‌نما اغلب در حین ساخت وزن می‌شوند تا شیب مغناطیسی را جبران کنند، به‌طوری‌که به‌صورت افقی تقریباً در حالت تعادل هستند. این تعادل وابسته به [[عرض جغرافیایی]] است.

== جستارهای وابسته ==
* [[وردش مغناطیسی]]
* [[انحراف مغناطیسی]]
* [[بی‌هنجاری مغناطیسی]]
* [[بی‌هنجاری جنوب اقیانوس اطلس]]

== منابع ==
{{پانویس|۲}}

{{پاک‌کن}}

{{رده انبار}}

[[رده:زمین‌مغناطیس]]
[[رده:گرایش (هندسه)]]