Kompass - Compass

Ein einfacher trockener tragbarer magnetischer Kompass
Die meisten Smartphones enthalten ein Magnetometer , das als Kompass fungieren kann.

Ein Kompass ist ein Gerät, das die Himmelsrichtungen anzeigt, die für die Navigation und geografische Orientierung verwendet werden. Es besteht normalerweise aus einer magnetisierten Nadel oder einem anderen Element, wie einer Kompasskarte oder einer Kompassrose , die sich drehen kann, um sich selbst mit dem magnetischen Norden auszurichten . Andere Verfahren können verwendet werden, einschließlich Gyroskope, Magnetometer und GPS- Empfänger.

Kompasse zeigen oft Winkel in Grad an: Norden entspricht 0°, und die Winkel nehmen im Uhrzeigersinn zu , so dass Ost 90°, Süd 180° und West 270° beträgt. Diese Zahlen ermöglichen es dem Kompass, Azimute oder Peilungen anzuzeigen, die üblicherweise in Grad angegeben werden. Wenn die lokale Abweichung zwischen magnetischem Norden und geographischem Norden bekannt ist, gibt die Richtung des magnetischen Nordens auch die Richtung des geographischen Nordens an.

Unter den vier großen Erfindungen wurde die magnetische Kompass zunächst als Gerät für erfunden Wahrsagerei schon in der chinesischen Han - Dynastie (seit c. 206 vor Christus), und später für die Navigation durch die angenommenen Song - Dynastie Chinese im 11. Jahrhundert. Der erste in Westeuropa und der islamischen Welt aufgezeichnete Kompass wurde um 1190 verwendet.

Magnetischer Kompass

Ein militärischer Kompass, der während des Ersten Weltkriegs verwendet wurde

Der Magnetkompass ist der bekannteste Kompasstyp. Es fungiert als Zeiger auf den " magnetischen Norden ", den lokalen magnetischen Meridian, denn die magnetisierte Nadel in ihrem Herzen richtet sich nach der horizontalen Komponente des Erdmagnetfeldes aus . Das Magnetfeld übt ein Drehmoment auf der Nadel, das Nordendes oder Ziehen polt etwa in Richtung der Erde der Nadel Nord - Magnetpol und Ziehen des anderes in Richtung der Erde Südmagnetpol . Die Nadel ist auf einem reibungsarmen Drehpunkt montiert, bei besseren Zirkeln ein Steinlager , damit sie sich leicht drehen lässt. Wird der Kompass waagerecht gehalten, dreht sich die Nadel, bis sie sich nach einigen Sekunden zum Abklingen der Schwingungen in ihrer Gleichgewichtslage einpendelt.

In der Navigation werden Richtungen auf Karten normalerweise in Bezug auf den geografischen oder wahren Norden ausgedrückt , die Richtung zum geografischen Nordpol , der Rotationsachse der Erde. Je nachdem, wo sich der Kompass auf der Erdoberfläche befindet, kann der Winkel zwischen dem geographischen Norden und dem magnetischen Norden , der als magnetische Deklination bezeichnet wird, je nach geografischem Standort stark variieren. Die lokale magnetische Deklination ist auf den meisten Karten angegeben, damit die Karte mit einem Kompass parallel zum geographischen Norden ausgerichtet werden kann. Die Positionen der magnetischen Pole der Erde ändern sich langsam mit der Zeit, was als geomagnetische säkulare Variation bezeichnet wird . Dies bedeutet, dass eine Karte mit den neuesten Deklinationsinformationen verwendet werden sollte. Einige Magnetkompasse enthalten Mittel zum manuellen Kompensieren der magnetischen Deklination, so dass der Kompass wahre Richtungen anzeigt.

Nicht magnetische Kompasse

Es gibt andere Wege, den Norden zu finden, als den Magnetismus, und aus navigatorischer Sicht gibt es insgesamt sieben mögliche Wege (wobei Magnetismus einer der sieben ist). Zwei Sensoren, die zwei der verbleibenden sechs Prinzipien nutzen, werden oft auch als Kompasse bezeichnet, also Kreiselkompass und GPS-Kompass.

Kreiselkompass

Ein Kreiselkompass ähnelt einem Kreisel . Es ist ein nicht magnetischer Kompass, der den wahren Norden findet , indem er ein (elektrisch angetriebenes) schnell drehendes Rad und Reibungskräfte verwendet, um die Rotation der Erde auszunutzen. Kreiselkompasse sind auf Schiffen weit verbreitet . Sie haben zwei Hauptvorteile gegenüber Magnetkompassen:

  • sie finden wahren Norden , das heißt, die Richtung der Erde ‚s Drehachse, im Gegensatz zu magnetischem Norden ,
  • Sie werden nicht durch ferromagnetisches Metall (einschließlich Eisen, Stahl, Kobalt, Nickel und verschiedene Legierungen) im Schiffsrumpf beeinflusst. (Kein Kompass wird durch nichtferromagnetisches Metall beeinflusst, obwohl ein Magnetkompass durch jede Art von Drähten beeinflusst wird, durch die elektrischer Strom fließt.)

Große Schiffe verlassen sich normalerweise auf einen Kreiselkompass und verwenden den Magnetkompass nur als Backup. Auf kleineren Schiffen werden zunehmend elektronische Fluxgate-Kompasse eingesetzt. Magnetkompasse sind jedoch immer noch weit verbreitet, da sie klein sein können, einfache, zuverlässige Technologie verwenden, vergleichsweise günstig sind, oft einfacher zu bedienen sind als GPS , keine Energieversorgung benötigen und im Gegensatz zu GPS nicht von Objekten, z. B. Bäumen, die den Empfang elektronischer Signale blockieren können.

GPS-Empfänger als Kompass

GPS-Empfänger, die zwei oder mehr separat montierte Antennen verwenden und die Daten mit einer Trägheitsbewegungseinheit (IMU) mischen, können jetzt eine Kursgenauigkeit von 0,02° erreichen und haben Startzeiten in Sekunden statt Stunden für Kreiselkompasssysteme. Die Geräte bestimmen exakt die Positionen (Breiten, Längen und Höhe) der Antennen auf der Erde, woraus die Himmelsrichtungen berechnet werden können. In erster Linie für maritime und Luftfahrtanwendungen hergestellt, können sie auch das Nicken und Rollen von Schiffen erkennen. Kleine, tragbare GPS-Empfänger mit nur einer einzigen Antenne können auch bei Bewegung Richtungen bestimmen, wenn auch nur im Schritttempo. Durch die genaue Bestimmung seiner Position auf der Erde im Abstand von einigen Sekunden kann das Gerät seine Geschwindigkeit und die wahre Peilung (relativ zum wahren Norden ) seiner Bewegungsrichtung berechnen . Häufig ist es vorzuziehen, die Richtung zu messen, in die sich ein Fahrzeug tatsächlich bewegt, und nicht seinen Kurs, dh die Richtung, in die seine Nase zeigt. Diese Richtungen können bei Seitenwind oder Gezeitenströmung unterschiedlich sein.

GPS-Kompasse teilen die Hauptvorteile von Kreiselkompassen. Sie bestimmen den wahren Norden im Gegensatz zum magnetischen Norden und werden von Störungen des Erdmagnetfelds nicht beeinflusst. Darüber hinaus sind sie im Vergleich zu Kreiselkompassen viel billiger, arbeiten besser in Polargebieten, sind weniger anfällig für mechanische Vibrationen und können viel schneller initialisiert werden. Sie hängen jedoch von der Funktion und der Kommunikation mit den GPS-Satelliten ab, die durch einen elektronischen Angriff oder durch die Auswirkungen eines schweren Sonnensturms gestört werden können. Kreiselkompasse werden weiterhin für militärische Zwecke verwendet (insbesondere in U-Booten, wo Magnet- und GPS-Kompasse nutzlos sind), wurden jedoch im zivilen Kontext weitgehend durch GPS-Kompasse mit magnetischer Sicherung ersetzt.

Geschichte

Figur eines Mannes mit Kompass, Song-Dynastie

Die ersten Kompasse im alten China der Han-Dynastie bestanden aus Magnetstein , einem natürlich magnetisierten Eisenerz. Spätere Kompasse wurden aus Eisennadeln hergestellt, die durch Schlagen mit einem Magnetstein magnetisiert wurden, die um 1088 während der Song-Dynastie in China auftauchten . Trockenkompasse erschienen um 1300 im mittelalterlichen Europa und in der islamischen Welt . Dieser wurde Anfang des 20. Jahrhunderts durch den flüssigkeitsgefüllten Magnetkompass abgelöst.

Moderne Kompasse

Ein mit Flüssigkeit gefüllter Winkelmesser oder Orientierungskompass mit Trageband

Magnetischer Kompass

Moderne Kompasse verwenden normalerweise eine magnetisierte Nadel oder ein Zifferblatt in einer Kapsel, die vollständig mit einer Flüssigkeit gefüllt ist (Lampenöl, Mineralöl, Testbenzin, gereinigtes Kerosin oder Ethylalkohol sind üblich). Während ältere Konstruktionen üblicherweise eine flexible Gummimembran oder einen Luftraum innerhalb der Kapsel enthielten, um durch Temperatur oder Höhe verursachte Volumenänderungen zu ermöglichen, verwenden einige moderne Flüssigkeitskompasse kleinere Gehäuse und/oder flexible Kapselmaterialien, um das gleiche Ergebnis zu erzielen. Die Flüssigkeit in der Kapsel dient dazu, die Bewegung der Nadel zu dämpfen, wodurch die Oszillationszeit verkürzt und die Stabilität erhöht wird. Wichtige Punkte auf dem Kompass, einschließlich des nördlichen Endes der Nadel, werden oft mit phosphoreszierenden , photolumineszenten oder selbstleuchtenden Materialien markiert , damit der Kompass nachts oder bei schlechtem Licht gelesen werden kann. Da die Kompassfüllflüssigkeit unter Druck nicht komprimierbar ist, funktionieren viele gewöhnliche flüssigkeitsgefüllte Kompasse unter Wasser bis in beträchtliche Tiefen genau.

Viele moderne Kompasse enthalten eine Grundplatte und ein Winkelmesserwerkzeug und werden verschiedentlich als " Orientierungslauf ", "Grundplatte", "Kartenkompass" oder "Winkelmesser" bezeichnet. Diese Art von Kompass verwendet eine separate magnetisierte Nadel in einer rotierenden Kapsel, einen Orientierungskasten oder ein Tor zum Ausrichten der Nadel auf den magnetischen Norden, eine transparente Basis mit Kartenausrichtungslinien und eine Lünette (äußeres Zifferblatt), die in Grad oder anderen Einheiten markiert ist der Winkelmessung. Die Kapsel ist in einer transparenten Grundplatte montiert, die eine Fahrtrichtungsanzeige (DOT) enthält, um die Peilung direkt von einer Karte zu verwenden.

Cammenga luftgefüllter Linsenkompass

Weitere Merkmale moderner Orientierungskompasse sind Karten- und Römerskalen zum Messen von Entfernungen und Einzeichnen von Positionen auf Karten, leuchtende Markierungen auf dem Zifferblatt oder Lünetten, verschiedene Visiermechanismen (Spiegel, Prisma usw.) zur genaueren Peilung entfernter Objekte, kardanisch gelagerte, "globale" Nadeln für den Einsatz in unterschiedlichen Hemisphären, spezielle Seltenerd-Magnete zur Stabilisierung von Kompassnadeln, einstellbare Deklination zur sofortigen genauen Peilung ohne Rechenaufwand und Geräte wie Neigungsmesser zur Messung von Gradienten. Der Orientierungslauf hat auch zur Entwicklung von Modellen mit extrem schnell einschwingenden und stabilen Nadeln geführt, die Seltenerd-Magnete für den optimalen Einsatz mit einer topografischen Karte verwenden , einer Landnavigationstechnik, die als Terrain-Assoziation bekannt ist . Viele Schiffskompasse, die für den Einsatz auf Booten mit ständig wechselnden Winkeln entwickelt wurden, verwenden Dämpfungsflüssigkeiten wie Isopar M oder Isopar L , um die schnelle Schwankung und Richtung der Nadel zu begrenzen.

Die Streitkräfte einiger Nationen, insbesondere der US-Armee, geben weiterhin Feldkompasse mit magnetisierten Kompassscheiben oder -karten anstelle von Nadeln aus. Ein Magnetkartenkompass ist in der Regel mit einem optischen, linsenförmigen oder prismatischen Visier ausgestattet, das es dem Benutzer ermöglicht, die Peilung oder den Azimut von der Kompasskarte abzulesen und gleichzeitig den Kompass auf das Objektiv auszurichten (siehe Foto). Magnetkartenkompass-Designs erfordern normalerweise einen separaten Winkelmesser, um die Peilung direkt von einer Karte zu nehmen.

Der militärische Lensatic-Kompass des US-Militärs M-1950 verwendet keine flüssigkeitsgefüllte Kapsel als Dämpfungsmechanismus, sondern eine elektromagnetische Induktion , um die Schwingung seiner magnetisierten Karte zu steuern. Ein "Deep-Well"-Design wird verwendet, um den Kompass global mit einer Kartenneigung von bis zu 8 Grad zu verwenden, ohne die Genauigkeit zu beeinträchtigen. Da Induktionskräfte weniger dämpfen als flüssigkeitsgefüllte Ausführungen, ist der Kompass mit einer Nadelsperre versehen, um den Verschleiß zu reduzieren, die durch die Klappbewegung des Diopters/Linsenhalters betätigt wird. Die Verwendung luftgefüllter Induktionskompasse hat im Laufe der Jahre abgenommen, da sie bei Minusgraden oder extrem feuchten Umgebungen aufgrund von Kondensation oder eindringendem Wasser funktionsunfähig oder ungenau werden können.

Einige Militärkompasse, wie der US-Militärkompasse M-1950 ( Cammenga 3H), der Silva 4b Militaire und der Suunto M-5N(T) enthalten das radioaktive Material Tritium (3
1
h
) und eine Kombination von Leuchtstoffen. Die mit selbstleuchtender Beleuchtung ausgestattete US M-1950 enthält 120 mCi (Millicuries) Tritium. Der Zweck des Tritiums und Phosphore ist die Bereitstellung von Beleuchtung für den Kompass, über Radiolumineszenzverbindungen Tritium Beleuchtung , die nicht den Kompass erfordert „aufgeladen“ durch Sonnenlicht oder künstliches Licht werden. Tritium hat jedoch eine Halbwertszeit von nur etwa 12 Jahren, so dass ein Kompass, der im Neuzustand 120 mCi Tritium enthält, nur 60 enthält, wenn er 12 Jahre alt ist, 30, wenn er 24 Jahre alt ist und so weiter. Folglich wird die Beleuchtung des Displays schwächer.

Seemannskompasse können zwei oder mehr Magnete haben, die dauerhaft an einer Kompasskarte befestigt sind, die sich frei auf einem Drehpunkt bewegt. Eine Steuerlinie , die eine Markierung auf der Kompassschale oder eine kleine feste Nadel sein kann, zeigt den Schiffskurs auf der Kompasskarte an. Traditionell ist die Karte in zweiunddreißig Punkte (bekannt als Rhumbs ) unterteilt, obwohl moderne Kompasse eher in Grad als in Himmelsrichtungen markiert sind. Die mit Glas bedeckte Box (oder Schüssel) enthält einen aufgehängten Kardanrahmen in einem Binnacle . Dadurch bleibt die horizontale Position erhalten.

Daumenkompass

Daumenkompass links

Ein Daumenkompass ist eine Art Kompass, der häufig beim Orientierungslauf verwendet wird , einer Sportart, bei der das Kartenlesen und die Geländeassoziation von größter Bedeutung sind. Folglich haben die meisten Daumenkompasse nur minimale oder gar keine Gradmarkierungen und werden normalerweise nur verwendet, um die Karte auf den magnetischen Norden auszurichten. Eine übergroße rechteckige Nadel oder ein Nordindikator verbessert die Sichtbarkeit. Daumenkompasse sind auch oft transparent, damit ein Orientierungsläufer mit dem Kompass eine Karte in der Hand halten und die Karte durch den Kompass sehen kann. Die besten Modelle verwenden Seltenerdmagnete, um die Nadeleinschwingzeit auf 1 Sekunde oder weniger zu reduzieren.

Festkörperkompasse

Elektronisches 3-Achsen-Magnetometer AKM8975 von AKM Semiconductor

Kleine Kompasse in Uhren, Mobiltelefonen und anderen elektronischen Geräten sind Festkörperkompasse für mikroelektromechanische Systeme (MEMS), die normalerweise aus zwei oder drei Magnetfeldsensoren bestehen , die Daten für einen Mikroprozessor liefern. Häufig handelt es sich bei dem Gerät um eine diskrete Komponente, die entweder ein digitales oder ein analoges Signal proportional zu seiner Ausrichtung ausgibt. Dieses Signal wird von einem Controller oder Mikroprozessor interpretiert und entweder intern verwendet oder an eine Anzeigeeinheit gesendet. Der Sensor verwendet eine hoch kalibrierte interne Elektronik, um die Reaktion des Geräts auf das Erdmagnetfeld zu messen.

Spezialkompasse

Ein Standard Brunton Geo, der häufig von Geologen verwendet wird

Abgesehen von Navigationskompassen wurden auch andere Spezialkompasse für spezielle Anwendungen entwickelt. Diese schließen ein:

  • Qibla-Kompass , der von Muslimen verwendet wird, um die Richtung nach Mekka für Gebete anzuzeigen.
  • Optischer oder prismatischer Kompass , der am häufigsten von Vermessern, aber auch von Höhlenforschern, Förstern und Geologen verwendet wird. Diese Kompasse verwenden im Allgemeinen eine flüssigkeitsgedämpfte Kapsel und ein magnetisiertes schwebendes Kompass-Zifferblatt mit integriertem optischem Visier, das oft mit eingebauter photolumineszenter oder batteriebetriebener Beleuchtung ausgestattet ist. Mit dem optischen Visier lassen sich solche Kompasse bei der Peilung zu einem Objekt, oft auf Bruchteile eines Grades, sehr genau ablesen. Die meisten dieser Kompasse sind für den harten Einsatz konzipiert, mit hochwertigen Nadeln und steinbesetzten Lagern, und viele sind für zusätzliche Genauigkeit für die Stativmontage geeignet.
  • Trogkompasse , montiert in einem rechteckigen Kasten, dessen Länge oft das Mehrfache seiner Breite betrug, stammen aus mehreren Jahrhunderten. Sie wurden zur Landvermessung verwendet, insbesondere bei Hobeltischen.

Einschränkungen des Magnetkompass

Eine Nahaufnahme eines geologischen Kompasses
Eine Nahaufnahme eines geologischen Kompasses

Der Magnetkompass ist in gemäßigten Breiten sehr zuverlässig, aber in geografischen Regionen in der Nähe der magnetischen Pole der Erde wird er unbrauchbar. Wenn der Kompass näher an einen der Magnetpole herangeführt wird, wird die magnetische Deklination, der Unterschied zwischen der Richtung zum geografischen Norden und zum magnetischen Norden, immer größer. Irgendwann in der Nähe des Magnetpols zeigt der Kompass keine bestimmte Richtung an, sondern beginnt zu driften. Außerdem beginnt die Nadel aufgrund der sogenannten magnetischen Neigung bei Annäherung an die Pole nach oben oder unten zu zeigen . Billige Kompasse mit schlechter Peilung können dadurch stecken bleiben und somit eine falsche Richtung anzeigen.

Magnetkompasse werden von anderen Feldern als denen der Erde beeinflusst. Lokale Umgebungen können magnetische Mineralablagerungen und künstliche Quellen wie MRTs , große Eisen- oder Stahlkörper, Elektromotoren oder starke Permanentmagnete enthalten. Jeder elektrisch leitfähige Körper erzeugt ein eigenes Magnetfeld, wenn er von elektrischem Strom geleitet wird. Magnetkompasse sind in der Nähe solcher Körper fehleranfällig. Einige Kompasse enthalten Magnete, die so eingestellt werden können, dass sie externe Magnetfelder kompensieren, wodurch der Kompass zuverlässiger und genauer wird.

Ein Kompass unterliegt auch Fehlern, wenn der Kompass in einem Flugzeug oder Auto beschleunigt oder abgebremst wird. Je nachdem, auf welcher Erdhalbkugel sich der Kompass befindet und wenn die Kraft Beschleunigung oder Verzögerung ist, erhöht oder verringert der Kompass den angezeigten Kurs. Kompasse mit Kompensationsmagneten sind besonders anfällig für diese Fehler, da Beschleunigungen die Nadel kippen und sie näher oder weiter von den Magneten entfernen.

Ein weiterer Fehler des mechanischen Kompasses ist der Drehfehler. Wenn man von einer Richtung nach Osten oder Westen abbiegt, bleibt der Kompass hinter der Kurve zurück oder führt vor der Kurve. Magnetometer und Ersatzgeräte wie Kreiselkompasse sind in solchen Situationen stabiler.

Bau eines Magnetkompass

Magnetnadel

Beim Bau eines Kompasses wird ein Magnetstab benötigt. Dies kann dadurch erreicht werden, dass ein Eisen- oder Stahlstab auf das Erdmagnetfeld ausgerichtet und anschließend angelassen oder angeschlagen wird. Dieses Verfahren erzeugt jedoch nur einen schwachen Magneten, so dass andere Verfahren bevorzugt werden. Ein magnetisierter Stab kann zum Beispiel durch wiederholtes Reiben eines Eisenstabes mit einem magnetischen Magnetstein hergestellt werden . Dieser magnetisierte Stab (oder Magnetnadel) wird dann auf einer reibungsarmen Oberfläche platziert, damit er sich frei drehen kann, um sich selbst auf das Magnetfeld auszurichten. Es wird dann beschriftet, damit der Benutzer das nach Norden zeigende vom nach Süden weisenden Ende unterscheiden kann; in der modernen Konvention ist das Nordende typischerweise in irgendeiner Weise markiert.

Nadel-und-Schalen-Gerät

Wenn eine Nadel an einem Magnetstein oder einem anderen Magneten gerieben wird, wird die Nadel magnetisiert. Wenn es in einen Korken oder ein Stück Holz gesteckt und in eine Schüssel mit Wasser gelegt wird, wird es zu einem Kompass. Solche Geräte wurden bis zur Erfindung des kastenförmigen Kompasses mit „trockener“ schwenkbarer Nadel um 1300 universell als Kompass verwendet.

Himmelsrichtungen

Handgelenk-Kompass der sowjetischen Armee mit doppelter Teilung gegen den Uhrzeigersinn: 60° (wie eine Uhr) und 360°

Ursprünglich waren viele Kompasse nur in Richtung des magnetischen Nordens oder in den vier Himmelsrichtungen (Nord, Süd, Ost, West) markiert. Später wurden diese in China in 24 und in Europa in 32 gleichmäßig verteilte Punkte auf der Kompasskarte eingeteilt. Eine Tabelle der zweiunddreißig Punkte finden Sie unter Kompasspunkte .

In der Neuzeit setzte sich das 360-Grad-System durch. Dieses System wird noch heute für zivile Navigatoren verwendet. Das Gradsystem verteilt 360 äquidistante Punkte, die sich im Uhrzeigersinn um die Kompassscheibe herum befinden. Im 19. Jahrhundert übernahmen einige europäische Nationen stattdessen das " Grad "-System (auch Grad oder Gon genannt), bei dem ein rechter Winkel 100 Grad beträgt, um einen Kreis von 400 Grad zu ergeben. Das Unterteilen von Graden in Zehntel, um einen Kreis von 4000 Dezigraden zu ergeben, wurde auch in Armeen verwendet.

Die meisten Militärs haben das französische „ Millieme “-System übernommen. Dies ist eine Annäherung eines Milli Radianten (6283 pro Kreis), in dem der Kompasses in 6400 Einheiten oder „mils“ für zusätzliche Genauigkeit beabstandet ist , wenn Winkelmessung, zur Festlegung Artillerie usw. Der Wert für das Militär ist , dass ein Winkel mil erstreckt sich in einem Kilometer Entfernung von etwa einem Meter. Das kaiserliche Russland verwendete ein System, das abgeleitet wurde, indem der Umfang eines Kreises in Sehnen mit der gleichen Länge wie der Radius unterteilt wurde. Jeder von ihnen wurde in 100 Felder unterteilt, was einen Kreis von 600 ergab. Die Sowjetunion teilte diese in Zehntel, um einen Kreis von 6000 Einheiten zu ergeben, der normalerweise als "mil" übersetzt wird. Dieses System wurde von den ehemaligen Warschauer-Pakt- Staaten (zB Sowjetunion , Ostdeutschland ) übernommen, oft gegen den Uhrzeigersinn (siehe Abbildung des Handgelenk-Kompasses). Dies wird in Russland immer noch verwendet.

Kompasswuchten (magnetisches Dip)

Da die Neigung und Intensität des Erdmagnetfelds in verschiedenen Breitengraden variieren, werden Kompasse während der Herstellung oft so ausbalanciert, dass das Zifferblatt oder die Nadel eben sind, wodurch der Nadelwiderstand vermieden wird, der zu ungenauen Messwerten führen kann. Die meisten Hersteller balancieren ihre Kompassnadeln für eine von fünf Zonen aus, von Zone 1, die den größten Teil der nördlichen Hemisphäre abdeckt, bis Zone 5, die Australien und die südlichen Ozeane abdeckt . Dieser individuelle Zonenabgleich verhindert ein übermäßiges Eintauchen eines Endes der Nadel, was dazu führen kann, dass die Kompasskarte kleben bleibt und falsche Messwerte liefert.

Einige Kompasse verfügen über ein spezielles Nadelausgleichssystem, das den magnetischen Norden unabhängig von der jeweiligen magnetischen Zone genau anzeigt. Andere Magnetkompasse haben ein kleines verschiebbares Gegengewicht, das auf der Nadel selbst installiert ist. Dieses verschiebbare Gegengewicht, auch „Reiter“ genannt, kann verwendet werden, um die Nadel gegen die durch die Neigung verursachte Neigung auszugleichen, wenn der Kompass in eine Zone mit einer höheren oder niedrigeren Neigung gebracht wird.

Kompasskorrektur

Ein Binnacle, das einen Standardkompass eines Schiffes enthält, mit den zwei Eisenkugeln, die die Auswirkungen von ferromagnetischen Materialien korrigieren . Dieses Gerät ist in einem Museum ausgestellt.

Wie jedes magnetische Gerät werden Kompasse durch nahegelegene eisenhaltige Materialien sowie durch starke lokale elektromagnetische Kräfte beeinflusst. Kompasse, die für die Landnavigation in der Wildnis verwendet werden, sollten nicht in der Nähe von eisenhaltigen Metallgegenständen oder elektromagnetischen Feldern (Autoelektrik, Automotoren, Stahlhaken usw.) verwendet werden, da dies ihre Genauigkeit beeinträchtigen kann. Kompasse sind in oder in der Nähe von Lastkraftwagen, Autos oder anderen mechanisierten Fahrzeugen besonders schwierig genau zu verwenden, selbst wenn sie durch die Verwendung von eingebauten Magneten oder anderen Vorrichtungen auf Abweichungen korrigiert werden. Große Mengen an Eisenmetallen in Kombination mit den elektrischen Ein- und Ausschaltfeldern, die durch die Zünd- und Ladesysteme des Fahrzeugs verursacht werden, führen in der Regel zu erheblichen Kompassfehlern.

Auf See muss ein Schiffskompass auch für Fehler korrigiert werden, die als Abweichung bezeichnet werden , die durch Eisen und Stahl in seiner Struktur und Ausrüstung verursacht werden. Das Schiff wird geschwenkt , d. h. um einen Fixpunkt gedreht, während sein Kurs durch Ausrichtung mit Fixpunkten am Ufer notiert wird. Eine Kompassabweichungskarte wird vorbereitet, damit der Navigator zwischen Kompass- und Magnetkursen umrechnen kann. Der Kompass kann auf drei Arten korrigiert werden. Zuerst kann die Steuerleine so eingestellt werden, dass sie mit der Fahrtrichtung des Schiffes übereinstimmt, dann können die Auswirkungen von Permanentmagneten durch kleine Magnete im Kompassgehäuse korrigiert werden. Die Wirkung von ferromagnetischen Materialien in der Umgebung des Kompasses kann durch zwei Eisenkugeln, die auf beiden Seiten des Kompasskompasses montiert sind, zusammen mit Permanentmagneten und einem Flinders-Stab korrigiert werden . Der Koeffizient repräsentiert den Fehler in der Lubber-Line, während die ferromagnetischen Effekte und der nicht-ferromagnetische Anteil.

Ein ähnlicher Prozess wird verwendet, um den Kompass in leichten Flugzeugen der allgemeinen Luftfahrt zu kalibrieren, wobei die Kompassabweichungskarte oft direkt über oder unter dem Magnetkompass auf der Instrumententafel befestigt wird. Elektronische Kompasse von Fluxgate können automatisch kalibriert werden und können auch mit der richtigen lokalen Kompassvariation programmiert werden, um den wahren Kurs anzuzeigen.

Mit einem Magnetkompass

Drehen der Kompassskala auf der Karte (D – die lokale magnetische Deklination)
Wenn die Nadel mit dem umrissenen Orientierungspfeil am Boden der Kapsel ausgerichtet und überlagert ist, gibt die Gradzahl auf dem Kompassring an der Fahrtrichtungsanzeige (DOT) die magnetische Peilung zum Ziel (Berg) an.

Ein magnetischer Kompass zeigt auf den magnetischen Nordpol, der ungefähr 1.000 Meilen vom wahren geografischen Nordpol entfernt ist. Der Benutzer eines Magnetkompasses kann den wahren Norden bestimmen, indem er den magnetischen Norden ermittelt und dann Abweichungen und Abweichungen korrigiert. Variation ist definiert als der Winkel zwischen der Richtung des wahren (geographischen) Nordens und der Richtung des Meridians zwischen den Magnetpolen. Variationswerte für die meisten Ozeane wurden bis 1914 berechnet und veröffentlicht. Die Abweichung bezieht sich auf die Reaktion des Kompasses auf lokale Magnetfelder, die durch das Vorhandensein von Eisen und elektrischen Strömen verursacht werden; Diese kann man teilweise durch eine sorgfältige Positionierung des Kompasses und die Platzierung von Kompensationsmagneten unter dem Kompass selbst kompensieren. Seeleute wissen seit langem, dass diese Maßnahmen Abweichungen nicht vollständig aufheben; Daher führten sie einen zusätzlichen Schritt durch, indem sie die Kompasspeilung einer Landmarke mit einer bekannten magnetischen Peilung maßen. Dann richteten sie ihr Schiff auf den nächsten Kompasspunkt und maßen erneut, um ihre Ergebnisse grafisch darzustellen. Auf diese Weise könnten Korrekturtabellen erstellt werden, die bei der Verwendung von Kompassen zu Rate gezogen werden, wenn diese Orte bereist werden.

Seeleute sind besorgt über sehr genaue Messungen; Gelegenheitsbenutzer müssen sich jedoch nicht mit den Unterschieden zwischen magnetischem und wahrem Norden befassen. Außer in Gebieten mit extremer Abweichung der magnetischen Deklination (20 Grad oder mehr) reicht dies aus, um auf kurzen Distanzen vor dem Gehen in eine wesentlich andere Richtung als erwartet zu schützen, vorausgesetzt, das Gelände ist ziemlich flach und die Sicht wird nicht beeinträchtigt. Durch sorgfältiges Aufzeichnen von Entfernungen (Zeit oder Schritt) und zurückgelegter magnetischer Peilung kann man allein mit dem Kompass einen Kurs zeichnen und zum Ausgangspunkt zurückkehren.

Soldat, der einen prismatischen Kompass verwendet , um einen Azimut zu erhalten

Die Kompassnavigation in Verbindung mit einer Karte ( Geländeassoziation ) erfordert eine andere Methode. Um mit einem Winkelmesserkompass eine Kartenpeilung oder wahre Peilung (eine Peilung in Bezug auf den wahren, nicht den magnetischen Norden) zu einem Ziel zu nehmen , wird der Rand des Kompasses auf der Karte platziert, sodass er den aktuellen Standort mit dem gewünschten Ziel verbindet (einige Quellen empfehlen, physisch eine Linie zu ziehen). Die Orientierungslinien an der Basis der Kompassskala werden dann gedreht, um sie mit dem tatsächlichen oder wahren Norden auszurichten, indem sie mit einer markierten Längengradlinie (oder dem vertikalen Rand der Karte) ausgerichtet werden, wobei die Kompassnadel vollständig ignoriert wird. Die resultierende wahre Peilung oder Kartenpeilung kann dann an der Gradanzeige oder der Fahrtrichtungslinie (DOT) abgelesen werden, die als Azimut (Kurs) zum Ziel verfolgt werden kann. Wenn eine magnetische Nord- oder Kompasspeilung gewünscht wird, muss der Kompass vor der Verwendung der Peilung um den Betrag der magnetischen Deklination angepasst werden, damit Karte und Kompass übereinstimmen. Im gegebenen Beispiel wurde der große Berg auf dem zweiten Foto als Zielziel auf der Karte ausgewählt. Bei einigen Kompassen kann die Skala angepasst werden, um die lokale magnetische Deklination auszugleichen; Bei richtiger Einstellung gibt der Kompass die wahre Peilung anstelle der magnetischen Peilung an.

Der moderne handgehaltene Winkelmesser-Kompass hat immer einen zusätzlichen Fahrtrichtungs-(DOT)-Pfeil oder eine auf der Grundplatte eingeschriebene Anzeige. Um den Fortschritt entlang eines Kurses oder Azimuts zu überprüfen oder um sicherzustellen, dass das Zielobjekt tatsächlich das Ziel ist, kann eine neue Kompassmessung zum Ziel durchgeführt werden, sofern es sichtbar ist (hier der große Berg). Nachdem der DOT-Pfeil auf der Grundplatte auf das Ziel gerichtet wurde, wird der Kompass so ausgerichtet, dass die Nadel den Orientierungspfeil in der Kapsel überlagert. Die angezeigte resultierende Peilung ist die magnetische Peilung zum Ziel. Auch hier, wenn man "echte" oder Kartenpeilungen verwendet und der Kompass keine voreingestellte, voreingestellte Deklination hat, muss man zusätzlich die magnetische Deklination addieren oder subtrahieren , um die magnetische Peilung in eine wahre Peilung umzuwandeln . Der genaue Wert der magnetischen Deklination ist ortsabhängig und variiert im Laufe der Zeit, obwohl die Deklination häufig auf der Karte selbst angegeben wird oder online von verschiedenen Seiten erhältlich ist. Wenn der Wanderer dem richtigen Weg gefolgt ist, sollte die korrigierte (wahre) Peilung des Kompasses genau der wahren Peilung entsprechen, die zuvor von der Karte erhalten wurde.

Ein Kompass sollte auf einer ebenen Fläche so abgelegt werden, dass die Nadel nur auf der mit dem Kompassgehäuse verschmolzenen Peilung aufliegt oder hängt – bei geneigter Verwendung könnte die Nadel das Gehäuse des Kompasses berühren und sich nicht frei bewegen und daher nicht zeigen genau nach dem magnetischen Norden, was zu einem fehlerhaften Messwert führt. Um zu sehen, ob die Nadel gut nivelliert ist, sehen Sie sich die Nadel genau an und neigen Sie sie leicht, um zu sehen, ob die Nadel frei von einer Seite zur anderen schwingt und die Nadel das Gehäuse des Kompasses nicht berührt. Wenn sich die Nadel in eine Richtung neigt, neigen Sie den Kompass leicht und vorsichtig in die entgegengesetzte Richtung, bis die Kompassnadel der Länge nach horizontal steht. Zu vermeidende Gegenstände in der Nähe von Kompassen sind Magnete jeglicher Art und jegliche Elektronik. Magnetfelder von der Elektronik können die Nadel leicht stören und verhindern, dass sie sich mit den Magnetfeldern der Erde ausrichtet, was zu ungenauen Messwerten führt. Die natürlichen magnetischen Kräfte der Erde sind mit 0,5 Gauss sehr schwach, und Magnetfelder von Haushaltselektronik können sie leicht überschreiten und die Kompassnadel überwältigen. Starke Magnete oder magnetische Interferenzen können manchmal dazu führen, dass sich die Magnetpole der Kompassnadel unterscheiden oder sogar umkehren. Vermeiden Sie eisenreiche Ablagerungen, wenn Sie einen Kompass verwenden, zum Beispiel bestimmte Gesteine, die magnetische Mineralien enthalten, wie Magnetit . Dies wird oft durch ein Gestein mit dunkler und metallisch glänzender Oberfläche angezeigt, nicht alle magnetischen mineralhaltigen Gesteine ​​weisen dieses Zeichen auf. Um zu sehen, ob ein Stein oder ein Bereich einen Kompass stört, verlassen Sie den Bereich und prüfen Sie, ob sich die Nadel des Kompasses bewegt. Wenn dies der Fall ist, bedeutet dies, dass der Bereich oder das Gestein, in dem sich der Kompass zuvor befand, Störungen verursacht und vermieden werden sollte.

Siehe auch

Verweise

Zitierte Quellen

Weiterlesen

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