Magnetkompass - Aufbau und Funktion
Mithilfe eines Kompasses lässt sich eine Richtung bestimmen. Der Magnetkompass war dabei der erste Kompass überhaupt. Einst war seine Nadel nass gelagert, inzwischen verwendet man den trockenen Kompass. Mit einer speziellen Flüssigkeit ist das Kompassgehäuse trotzdem gefüllt, es dämpft die Bewegungsfreudigkeit der Nadel und erleichtert das Ablesen auf der Winkelskala. Informieren Sie sich über den Aufbau und die Funktion des Magnetkompasses.
Magnetkompass: Merkmale und Aufbau
Der Magnetkompass gilt als klassische Variante des Kompasses. Mittels Erdmagnetfeld wird die magnetische Nordrichtung bestimmt; daraus folgend ergibt sich die Festlegung aller anderen Himmelsrichtungen.
In einem Gehäuse befindet sich der drehbare Zeiger. Er besteht aus ferromagnetischem Material. Als Träger der Magnetnadel fungieren abriebsichere Edelsteine wie beispielsweise Saphir und Rubin.
Am Zeiger oder Gehäuse befindet sich eine Winkelskala. Der Zeiger hat eine Nadelform; möglich ist auch eine Scheibe oder Kugel.
Die Ausrichtung des Zeigers erfolgt in Richtung des Erdmagnetfelds. Aus der Zeigerrichtung schließt man auf die geografische Nordrichtung.
Die Kompasskapsel ist meist mit einem leichten Öl oder einem Lösungsmittel gefüllt, welches verhindert, dass die Nadel rostet. Die Nadelbewegungen werden durch diese Flüssigkeit gedämpft. Auf diese Weise wird das Ablesen erleichtert und es kommt weniger oft zu Ablesefehlern.
Die Nadel
Der wichtigste Teil des Magnetkompasses ist seine Nadel. Sie muss aus magnetischem Material bestehen und so gelagert sein, dass bei ihrer Bewegung möglichst wenig Reibung zur Umgebung entsteht.
Früher befand sich die Kompassnadel in einem wassergefüllten Gehäuse. Man sprach von einem nassen Kompass.
Seit 1269 verwendet man den trockenen Kompass. Bei diesem ist die Nadel auf Stiften gelagert, welche nur sehr wenig Abrieb besitzen. In der Regel bestehen sie aus Edelsteinen.
Winkelskala, Bakelitring und Flüssigkeit
Damit die Richtung präzise abgelesen werden kann, benötigt der Kompass eine Winkelskala. Diese kann auf den äußeren Rand des Kompassgehäuses oder in Form einer Windrose auf die Kompasstafel aufgebracht sein.
Das Kompassgehäuse ist aus unterschiedlichen Materialien gefertigt. Häufig wird ein Bakelitring verwendet.
Über dem Bakelitring befindet sich je nach Kompassform eine Glaskugel oder -scheibe, die vor dem Auslaufen einer speziellen Flüssigkeit schützt. Hierbei handelt es sich heutzutage nicht mehr um Wasser, sondern um ein Öl oder das Lösungsmittel Tulol.
Im Gegensatz zum früher verwendeten Wasser hat die Flüssigkeit die Aufgabe, die Aktivität der Kompassnadel abzufangen. Außerdem soll sie die Übertragung von Vibrationen, welche beim Mitführen des Kompasses entstehen, auf das Gehäuse vermindern. Wichtig ist, dass diese Flüssigkeit auch bei strengen Minusgraden nicht einfriert und dauerhaft transparent bleibt.
Die Kompasstafel
Der untere Teil des Kompasses wird Kompasstafel genannt. Deren Unterseite wird auf die topographische Karte gelegt. Zusätzlich sind Magnetkompasse mit Gummiringen ausgestattet, die dazu dienen, Dämpfungen abzufangen.
Die Windrose kann sich auch am Zeiger befinden, der die Form einer Nadel besitzt oder als komplette Scheibe konstruiert ist. In Schiffen ist der Kugelkompass zu finden. Der Kompasszeiger richtet sich nach der Nordachse des Erdmagnetfeldes aus.
Anfangs schwingt er dabei, schließlich pendelt er aus. Voraussetzung ist seine freie Beweglichkeit. Da die Feldlinien immer in Nord-Süd-Richtung verlaufen, lässt sich die geographische Nordrichtung präzise bestimmen.
Vorteile und Nutzung
Magnetkompasse werden immer noch gerne und oft genutzt, auch wenn sie in vielen Bereichen durch GPS-Geräte und Co. ersetzt worden sind. Sie bieten den Vorteil, dass sie von keinerlei Energieversorgung abhängig sind und zudem die Kurswinkelbestimmung leichter und detaillierter durchführbar ist.
Die zwangsläufige Beschäftigung mit der realen Situation stellt einen weiterne Vorteil dar, da man auf diese Weise möglichen Fehlern entgeht, die entstehen können, wenn man der Satellitentechnik blindlings vertraut. Zudem muss man Kompasse auch nicht bewegen, um eine Richtung bestimmen zu können, so wie es bei reinen GPS-Geräten der Fall ist.
Besonders unter Wasser erweist sich der Magnetkompass als vorteilhaft. Kombiniert man diesen mit der Geschwindigkeits- und Zeitmessung, handelt es sich oft um die einige Möglichkeit, eine Position geografisch zu bestimmen.
Ab einer gewissen Wassertiefe lassen sich weder Sterne noch Sonne beobachten, und die Nutzung eines Navigationssystems ist auch nicht mehr möglich, da die hochfrequenten Signale der Satelitten vom Wasser absorbiert werden. Im Gegensatz dazu kann das Erdmagnetfeld Wasser durchdringen. Eine Kombination von Magnet- und Kreiselkompassen ist auf größeren U-Booten üblich.
Navigiert man zusätzlich mit einer Karte, nutzt man in den meisten Fällen einen Plattenkompass bzw. Kartenkompass. Das Gehäuse dieses Kompasses befindet sich in einer durchsichtigen Platte aus Acryl. Durch diese Platte lässt sich die Kartenarbeit erleichtern; außerdem können die Nord-Süd-Linien des Kompasses mit dem Netz der topografischen Landkarte einfacher in Übereinstimmung gebracht werden.
Kompassdrehfehler
Es gibt einige bekannte Kompassdrehfehler. So spielt in der Luftfahrt der Beschleunigungsfehler eine Rolle; hier führt die Massenträgheit bei Beschleunigungen zu falschen Werten. Kommt es zum Kurvenflug, treten Drehfehler auf.
Letzterer basiert auf einer Kompassschräglage, die in Kurven auftritt. Es kommt zu einer Verstellung des Kompassmagneten durch die vertikale Erdmagnetfeldkomponente.