Bussola nautica

Nel significato generico la bussola è un dispositivo costituito da un ago magnetico, libero di ruotare su un perno centrale, che per l’azione del magnetismo terrestre assume costantemente la direzione nord-sud e consente quindi di determinare il meridiano magnetico che passa per il punto occupato dallo strumento. La sua funzione è stata fondamentale per l’orientamento in viaggio prima del sistema GPS.

Bussola nautica

Storia

L’utilizzo della bussola nautica in quanto strumento di navigazione, risale all’anno 1100 dai cinesi, i quali scoprirono che il campo magnetico terrestre veniva utilizzato come forma di spettacolo. Esattamente come con i dadi, i cinesi lanciavano delle frecce magnetizzate le quali erano in grado di allinearsi verso il nord, arrivando così a creare stupore tra gli spettatori.Nelle bussole venne, così, inserito un ago in grado di ruotare che puntava sempre nella direzione del nord. Nel momento stesso in cui si conosceva l’indicazione del nord, si era in grado di individuare la direzione opposta, cioè il sud.

Cos’è la bussola nautica

Si tratta, in sostanza, di uno strumento che serve per l’orientamento geografico in quanto indica costantemente una determinata direzione. L’ago è contenuto entro un’apposita custodia recante sul fondo una Rosa dei venti e la divisione dell’orizzonte in 360 gradi. La Rosa dei venti è una rappresentazione grafica dei quattro punti cardinali (nord, sud, est, ovest) e dei quattro punti intermedi che individuano altrettante direzioni (nord-est, sud-est, sud-ovest e nord-ovest). Tra questi otto punti poi se ne possono rappresentare altri 8 che vengono definiti intermedi (ad esempio possono essere nord-nord-est, est-nord-est e via dicendo).

Questa rappresentazione grafica, in passato veniva riportata sulle carte nautiche e faceva corrispondere ai quattro punti cardinali e ai quattro punti intermedi i nomi degli otto venti che erano conosciuti da tutti i naviganti. I nomi dei venti sono: tramontana o settentrione (da nord), grecale (da nord-est), levante o oriente (da est), scirocco (da sud-est), mezzogiorno (da sud), libeccio (da sud-ovest), ponente o occidente (da ovest) e maestrale (da nord-ovest).

Nel significato estensivo si attribuisce il nome di bussola ad alcuni strumenti di misura elettromagnetica che consentono la rilevazione dell’intensità di una corrente.

Le primitive bussole erano costituite da un frammento di materiale magnetico posto sopra un pezzetto di legno o canna, galleggiante in un recipiente d’acqua. Tale uso venne fatto anche dai popoli mediterranei e, solo più tardi, dai nordici. Intorno al secolo XIV si ebbe l’apparizione della bussola in una forma rudimentale simile alla moderna, con l’adozione del quadrante a forma di “rosa”, e della sospensione cardanica.

Costruzione di una bussola nautica

Per costruire una bussola è necessario, innanzitutto, un’asta magnetica, poi posizionarla su una superficie con un basso attrito in modo da permettere di potersi muovere per allinearsi con il campo magnetico terrestre. Vengono poi indicati i punti cardinali e in questo modo si ricava una semplice bussola.

Esiste un altro metodo per costruire la bussola. Si tratta di magnetizzare uno spillo oppure un ago e appoggiarlo poi su un corpo piccolissimo impermeabile e galleggiante in un bicchiere d’acqua. A questo punto lo spillo o l’ago girerà e verrà allineato con i poli magnetici terrestri. Attenzione però ad un problema.

Nel momento in cui la punta dello spillo è stata magnetizzata con il polo sud del magnete, lo spillo punterà verso il nord terrestre; al contrario, se è stata magnetizzata con il polo nord indicherà verso il sud terrestre. Per individuare il nord terrestre, basterà regolarsi con il sorgere del sole; dal momento che il sole sorge ad est, il nord si troverà alla sua sinistra. Nello stesso tempo, se l’ago indica la destra del tramonto (ad ovest) quello sarà il nord.

Per far sì che si ottenga la magnetizzazione, occorre strofinare più volte nello stesso senso, un oggetto di ferro, come appunto lo spillo, contro una calamita.

Bussole di navigazione

Le bussole di navigazione (quelle moderne), sono formate da corone che vengono immerse in liquidi aventi bassa densità e di conseguenza, vengono racchiuse in cupole a forma di sfera e trasparenti. I gradi della bussola (cioè 0° = Nord; 90° = Est; 180° = Sud; 270° = Ovest) si trovano sulla parte esterna oppure superiore della corona. Le bussole sono caratterizzate dalla presenza di:

  • una piastra con una riga graduata che serve a consentire di misurare le distanze sulle mappe
  • un metro di piccole dimensioni che consente di svolgere le misurazioni
  • uno specchio detto di puntamento che serve alla persona di vedere nello stesso tempo sia l’ago della bussola che un oggetto distante necessario a misurare l’angolo che si forma tra la persona, l’oggetto e il punto cardinale, che di solito è il Nord (cioè l’Azimut)
  • infine un pendolo che oscilla su una scala goniometrica graduata che permette di misurare le inclinazioni

La bussola è uno strumento importantissimo specialmente per chi si trova in mare aperto, ma anche in mezzo al deserto, dove non ci sono dei punti di riferimento. Prima che nascesse la bussola, coloro che viaggiavano in mare si orientavano in base alla posizione delle stelle e del sole. La nascita della bussola ha, così, migliorato sicuramente la navigazione rendendo più sicuri i viaggi marittimi.

Le bussole di navigazione sono equipaggiate con più aghi magnetici paralleli che vengono fissati sulla parte inferiore della rosa, la quale può ruotare sul proprio asse all’interno di un involucro di bronzo che è chiamato mortaio ed è chiuso da un coperchio di vetro. Queste bussole di navigazione vengono montate su delle sospensioni cardaniche per far sì che la rosa si trovi sempre in una posizione orizzontale.

Una delle bussole di navigazioni più stabili è la bussola a liquido, dove il mortaio viene riempito con una miscela di alcool e acqua, dove la rosa galleggia e può ruotare intorno al proprio asse. In questo modo il liquido non appesantisce la rosa sul perno, che è così soggetto ad un attrito inferiore. Questo tipo di bussola quindi viene preferita.

L’ago della bussola, poi, punta verso il nord magnetico solamente se sulla nave non avvengono fenomeni magnetici oppure se lo strumento non viene messo vicino a oggetti di acciaio, o materiale ferromagnetico. Quindi, per far sì che l’ago non sia a contatto con materiale di questo tipo, la bussola viene montata su una colonnina chiamata chiesuola, la quale è fissata alla struttura della nave.

Le bussole che vengono impiegate nella navigazione marittima, non sono però adatte per la navigazione aerea, soprattutto per motivi dovuti a delle improvvise virate oppure a rapide variazioni di velocità che si verificano spesso negli aeroplani. Le bussole per uso aeronautico possiedono unità direzionali magnetiche stabilizzate per mezzo di pendoli e giroscopi e vengono chiamate bussole girostabilizzate.

Tipi di bussola nautica

I due tipi principali di bussola sono la bussola magnetica, già conosciuta nel XIII secolo e la bussola giroscopica, sviluppata all’inizio del XX secolo.

bussola magnetica
sfrutta il fatto che ogni massa magnetica libera di ruotare tende a disporre le proprie linee di forza parallelamente a quelle del campo magnetico terrestre. La bussola magnetica indica pertanto il Nord magnetico e non il Nord geografico (i due punti non sono coincidenti); inoltre è soggetta ad errori in quanto le linee di forza del campo magnetico terrestre non sono rigorosamente rettilinee e di conseguenza l’angolo formato tra il meridiano geografico e dette linee di forza (angolo di declinazione magnetica) varia, entro certi limiti, da punto a punto della superficie terrestre. Essenzialmente le bussole magnetiche sono costituite da un ago magnetico imperniato al centro e libero di ruotare sopra un quadrante; in pratica però la loro costituzione differisce molto a seconda dell’uso al quale sono destinate.

bussola giroscopica
(chiamata anche girobussola) è uno strumento di orientamento basato sull’influenza che la rotazione terrestre esercita su un giroscopio sospeso e ruotante ad elevata velocità, per cui i perni del telaio si dispongono sul piano del meridiano che si identifica con il piano di rotazione del giroscopio. Lo strumento sfrutta la proprietà del giroscopio in sostituzione dell’ago magnetico ed è usato su aeronavi e sottomarini per eliminare i perturbamenti che le masse metalliche delle imbarcazioni, agendo come schermi magnetici, provocano sulla direzione dell’ago magnetico. La bussola giroscopica, in sostanza, è una bussola che non si basa sul campo magnetico terrestre, bensì sulle proprietà giroscopiche. Rispetto alla bussola magnetica, la bussola giroscopica indica il nord geografico senza però risentire della presenza del campo magnetico terrestre. In questo caso non è soggetta ad errori che provengono dalla declinazione magnetica. Il principale vantaggio è, quindi, quello di indicare il nord geografico (e non il polo nord magnetico), ma possiede uno svantaggio che è quello di avere presente un motore tale da mettere in rotazione un rotore. Questo tipo di bussola viene soprattutto usata su navi e aerei.

Altre classificazione di bussole

Esistono altri tipi di bussole. Le principali sono:

  • Bussola delle tangenti. E’ uno strumento di misura elettromagnetica per la rilevazione dell’intensità di una corrente elettrica continua. E’ costituito da un telaio in piano verticale ruotante intorno ad un asse provvisto di un avvolgimento di filo a spire circolari al cui centro è imperniato un ago calamitato in posizione orizzontale. Il passaggio della corrente attraverso la bobina crea un campo magnetico perpendicolare al campo terrestre, per cui l’ago subisce una deviazione che consente, con la rilevazione dell’angolo relativo rapportata ad un valore costante dello strumento, la misura dell’intensità della corrente.
  • Bussola dei seni. E’ una varietà della bussola delle tangenti che consente la lettura e la valutazione dell’intensità di una corrente mediante l’ausilio di un quadrante graduato orizzontale con indice fissato al circuito attraversato dalla corrente.
  • Bussola azimutale radiotelegrafica. E’ un’applicazione del radiogoniometro sfruttata per determinare il punto della nave quando le condizioni di navigazione non consentono la rilevazione degli astri e delle stelle fisse. Una bussola detta telegrafica è anche usata nelle stazioni di telegrafo con apparecchiature Morse per la misurazione dell’intensità di passaggio della corrente e per individuare eventuali guasti sulle linee di trasmissione.
  • Bussola magnetica aerea o per aeroplani. E’ un’apparecchiatura simile alla bussola da marina, ma di dimensioni ridotte. Il sistema di aghi è solidale con un quadrante mobile racchiuso in una capsula cilindrica ricolma di liquido per ottenere il rapido smorzamento delle oscillazioni. E’ dotata di un sistema ottico di ingrandimento per la lettura dei quadranti.
  • Bussola topografica. Bussola fissata ad un cavalletto a tre piedi intorno al quale può ruotare liberamente senza abbandonare la posizione orizzontale. E’ provvista di un cannocchiale a traguardo ed è usata per i rilievi planimetrici dei terreni.
  • Bussola di declinazione. Strumento che fornisce la misura di declinazione magnetica di un determinato punto, l’angolo cioè formato dal meridiano magnetico con il meridiano astronomico.
  • Bussola di inclinazione. Serve alla misurazione dell’inclinazione magnetica di un punto, vale a dire l’angolo costruito, nel piano del meridiano magnetico, da un ago calamitato, ruotante intorno ad un asse orizzontale, con l’orizzonte.
  • Bussola da geologo. E’ simile a una bussola del tipo a declinazione ma è altresì fornita di un particolare strumento, detto clinometro, che serve per la determinazione della pendenza e dell’orientazione degli strati geologici.
  • Bussola a induzione. Funziona sfruttando il principio per il quale quando un conduttore elettrico taglia le linee di flusso di un campo magnetico esso diviene sede di una forza elettromotrice e, se il conduttore fa parte di un circuito chiuso, viene percorso da una corrente che varia proporzionalmente all’intensità del campo e della direzione dell’asse di rotazione. Pertanto l’equipaggio mobile è costituito da un rocchetto di filo metallico, le cui rotazioni vengono rilevate da un misuratore della corrente circolante.
  • Bussola radiomagnetica. E’ entrata nell’uso comune per navigazione aerea e permette di rilevare la direzione di provenienza di fasci di onde elettromagnetiche uscenti da una determinata stazione emittente e di orientare secondo questa direzione la rotta.
  • Bussola solare. Funziona sul principio della meridiana e viene usata per lo più nelle regioni polari dove la bussola magnetica è inutilizzabile per rilevare la direzione del Sole.

Link a siti web sulla bussola

Wikipedia
http://it.wikipedia.org/wiki/Bussola
Il sito analizza la bussola e le sue caratteristiche

digidownload.libero
http://digidownload.libero.it/maloca/bussola.html
La storia della bussola

bricioledipane
http://web.tiscali.it/bricioledipane/nellozaino/cosebux.htm
Il sito offre notizie sulla bussola e sul suo funzionamento



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