Der magnetische Kompass

Es ist nicht bekannt, wo oder wann entdeckt wurde, dass der Magnetstein (ein magnetisiertes Mineral, das aus Eisenoxid besteht) sich in Nord-Süd-Richtung ausrichtet, ebenso wie ein Stück Eisen, das durch Kontakt mit einem Magnetstein magnetisiert wurde. Es ist auch nicht bekannt, wo und wann die Seefahrer diese Entdeckungen zum ersten Mal nutzten. Plausible Aufzeichnungen deuten darauf hin, dass die Chinesen den Magnetkompass um 1100 n. Chr. verwendeten, die Westeuropäer um 1187, die Araber um 1220 und die Skandinavier um 1300. Das Gerät könnte in jeder dieser Gruppen entstanden sein, oder es könnte von einer Gruppe an die andere weitergegeben worden sein. Sie alle unternahmen lange Reisen und verließen sich auf stetige Winde, um sich zu orientieren, und auf die Sichtung der Sonne oder eines bekannten Sterns, der sie über Veränderungen informierte. Als der Magnetkompass eingeführt wurde, diente er wahrscheinlich nur dazu, die Windrichtung zu überprüfen, wenn Wolken den Himmel verdeckten.

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Der erste Seemannskompass bestand möglicherweise aus einer magnetisierten Nadel, die an einem Holzsplitter oder einem Schilfrohr befestigt war, das in einer Schale auf dem Wasser schwamm. In einer späteren Version war die Nadel in der Nähe ihrer Mitte an einem am Boden der Schale befestigten Stift drehbar gelagert. Im 13. Jahrhundert wurde eine Karte mit einer gemalten Windrose auf die Nadel montiert; der Navigator konnte dann einfach seinen Kurs von der Karte ablesen. Diese Kombination ist so vertraut geworden, dass sie Kompass genannt wird, obwohl dieses Wort ursprünglich die Teilung des Horizonts bezeichnete. Die Aufhängung der Kompassschale in Kardanringen (die ursprünglich dazu dienten, Lampen auf schwankenden Schiffen aufrecht zu halten) wurde erstmals 1537 erwähnt.

Auf frühen Kompasskarten wurde die Nordrichtung durch eine breite Speerspitze und den Buchstaben T für tramontana, die Bezeichnung für den Nordwind, hervorgehoben. Um 1490 entwickelte sich aus dieser Kombination die Fleur-de-Lis, die heute noch fast überall verwendet wird. Die Ostspitze, die in Richtung Heiliges Land zeigte, wurde mit einem Kreuz gekennzeichnet; das Ornament, aus dem sich dieses Kreuz entwickelte, wurde auf britischen Kompasskarten bis weit ins 19. Die Verwendung von 32 Himmelsrichtungen durch nordeuropäische Seefahrer, die in der Regel flämischen Kompassmachern zugeschrieben wird, wird von Geoffrey Chaucer in seinem Treatise on the Astrolabe (1391) erwähnt. Es wird auch behauptet, dass die Seefahrer von Amalfi, Italien, als erste die Anzahl der Himmelsrichtungen auf 32 erweitert haben, und sie waren möglicherweise die ersten, die die Karte an der Nadel befestigten.

Im 15. Jahrhundert stellte sich heraus, dass die Kompassnadel nicht von allen Orten aus genau nach Norden zeigte, sondern einen Winkel mit dem örtlichen Meridian bildete. Dieses Phänomen wurde von den Seeleuten ursprünglich als Nordostverschiebung der Nadel bezeichnet, wird aber heute als Abweichung oder Deklination bezeichnet. Eine Zeit lang brachten die Kompassmacher in den nördlichen Ländern die Nadel schief auf der Karte an, so dass die Fleur-de-Lis den geografischen Norden anzeigte, wenn die Nadel auf den magnetischen Norden zeigte. Diese Praxis starb um 1700 aus, weil sie nur für kurze Reisen in der Nähe des Ortes, an dem der Kompass hergestellt wurde, erfolgreich war; auf längeren Reisen führte sie zu Verwirrung und Schwierigkeiten, insbesondere bei der Überquerung des Atlantiks zur amerikanischen Küste, wo die Deklination westlich statt östlich wie in Europa war. Die Deklination an einem bestimmten Ort variiert im Laufe der Zeit. So lag der magnetische Nordpol in Nordeuropa im 16. Jahrhundert östlich des wahren geografischen Nordens; in den folgenden Jahrhunderten ist er nach Westen gewandert.

Trotz seines anerkannten Wertes blieb der Magnetkompass lange Zeit ein zerbrechliches, mühsames und unzuverlässiges Instrument, das mysteriösen Störungen ausgesetzt war. Die Einführung von Eisen und später von Stahl für Schiffsrümpfe und Motoren im 19. Jahrhundert gab Anlass zu weiterer Besorgnis, denn es war bekannt, dass nahe gelegene Eisenarbeiten die Kompassnadel ablenken konnten. 1837 setzte die britische Admiralität ein Komitee ein, das nach rationellen Methoden suchte, um die Genauigkeit der auf Eisenschiffen installierten Kompasse zu gewährleisten. Im Jahr 1840 stellte der Ausschuss ein neues Design vor, das sich als so erfolgreich erwies, dass es umgehend von allen großen Seestreitkräften der Welt übernommen wurde. Weitere Verfeinerungen, die darauf abzielten, die Auswirkungen von Maschinenvibrationen und Schocks durch Geschützfeuer zu verringern, wurden im Laufe des Jahrhunderts vorgenommen.

– Der flüssige Magnetkompass

Der Flüssigmagnetkompass, der heute fast überall verwendet wird, wird in der Regel von einem Azimut-Instrument begleitet, mit dem weit entfernte Objekte gepeilt werden können. Der Kompass besteht aus einer Reihe von Stahlnadeln mit einer Kompassrose, die an einem Schwimmer in einer Schale mit Wasser und Alkohol befestigt ist. Bei modernen Instrumenten besteht das magnetische Element häufig aus einem Ringmagneten, der in den Schwimmer eingebaut ist. Die Karte besteht in der Regel aus Glimmer oder Kunststoff mit fotografisch aufgedruckten Teilungen; es werden auch Metallkarten mit perforierten Teilungen verwendet. Die Karten sind in der Regel im Uhrzeigersinn von 0° im Norden bis 359° eingeteilt, wobei die acht Hauptpunkte angegeben sind.

In der Mitte des Schwebekörpers ist ein Stein angebracht, der auf einem an der Kompassschale befestigten Drehzapfen mit Iridiumspitze ruht. Die Flüssigkeit, in der sich das Peilsystem befindet, dient zwei Zwecken: das Gewicht auf dem Drehpunkt zu verringern und damit die Reibung zu minimieren und die Schwingungen der Schiffsbewegung zu dämpfen. Die Schale ist oben und unten mit Glas verschlossen, wobei das untere Glas eine Beleuchtung von unten ermöglicht, und ist kardanisch gelagert. Eine an der Schale befestigte flexible Membran oder ein Faltenbalg gleicht die durch Temperaturschwankungen verursachte Volumenänderung der Flüssigkeit aus. Der Kurs des Schiffes wird mit Hilfe der Lubberlinie abgelesen, die auf den vorderen Teil des Kompasses ausgerichtet ist, um die Richtung der Mittellinie des Schiffes anzuzeigen.

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