Campo magnetico e punti cardinali della Terra
La bussola è uno degli strumenti di navigazione più antichi posseduti. Fin da quando l’umanità ha iniziato a comprendere di più sulla navigazione, le bussole sono state una parte fondamentale per il completamento di grandi rotte come i primi viaggi transoceanici e la circumnavigazione del globo. Niente di questo sarebbe stato possibile senza usare la bussola per eseguire i calcoli di navigazione e ottenere delle linee di orientamento per una mappa su lunghe distanze.
I primi esploratori dovevano possedere abbastanza abilità da identificare un punto di riferimento locale e le stelle per navigare in mare. Questo sistema con punti di riferimento rendeva molto difficile viaggiare lontano o in spazi sconosciuti. Da quando l'uomo usa la bussola, è riuscito a completare viaggi con maggiore semplicità. Questo oggetto è stato davvero rivoluzionario, consentendo di trovare ogni strada di montagna e rotta nei mari. Quindi, come funziona la bussola?
Una bussola funziona rilevando e rispondendo ai campi magnetici naturali della Terra tramite le sue componenti. La Terra ha un nucleo di ferro che è in parte liquido e in parte solido cristallino, a causa della pressione gravitazionale. Grazie a diversi esperimenti supportati da recensioni e prove scientifiche, si ritiene che il movimento nella parte esterna del nucleo liquido sia ciò che produce il campo magnetico terrestre.
Come tutti i campi, anche il campo magnetico della Terra ha due poli, chiamati polo nord e polo sud. Questi sono leggermente spostati rispetto all’asse di rotazione della Terra, il cui uso è alla base dei poli geografici. Nonostante la differenza, i poli magnetici e geografici sono abbastanza vicini per consentire funzionamento e utilizzo della bussola come strumento di navigazione e guida utile, soprattutto eseguendo regolazioni relative alle differenze di posizione polari, chiamate declinazioni.
Ago della bussola: nord reale vs nord magnetico
A settembre 2019, per la prima volta in oltre 360 anni, le bussole a Greenwich hanno puntato verso il nord reale. In realtà, la maggior parte delle volte le bussole non puntano in modo preciso verso il Polo Nord. Il nord reale è la direzione che punta direttamente nel senso verso il Polo Nord geografico. Questo è un punto fisso sul pianeta Terra. Il nord magnetico è diverso: si tratta della direzione che l’ago calamita di una bussola punta per allinearsi con il campo della Terra.
Oggi siamo a conoscenza che il Polo Nord magnetico si sposta e cambia nel tempo in risposta alle modifiche nel nucleo magnetico della Terra: non è un punto fisso. Questa differenza tra nord reale e nord indicato dall'ago della bussola forma un angolo, chiamato declinazione magnetica. La declinazione varia da un posto all’altro perché il campo magnetico che determina nord sud non è uniforme, ma presenta vari tipi di inclinazione e ondulazione.
Funzione della freccia di orientamento di una bussola
Come detto in precedenza, l'ago di una bussola ha il compito importante di mostrare il nord magnetico a seconda dell'interazione con il campo terrestre. Nonostante ciò, l'ago non può essere utilizzato al meglio senza prendere in considerazione un altro elemento dello strumento: la freccia di orientamento.
La maggior parte delle bussole presenta una freccia di orientamento che consente all'utente di accertarsi che l'ago stia puntando nella direzione giusta. Un errore banale commesso dai principianti è proprio quello di non far corrispondere l'estremità rossa dell'ago che punta verso il nord con la freccia di orientamento, andando nella direzione completamente opposta rispetto a quella desiderata.
Funzione del quadrante di una bussola
Oltre all'ago e alla freccia di orientamento di una bussola, ogni aspirante utilizzatore di una bussola deve conoscere anche il funzionamento del quadrante esterno, spesso chiamato ghiera o anello rotante. L'utilizzatore deve posizionare la bussola su una base piana per rilevare il nord magnetico. A questo punto è possibile ruotare l'anello esterno per far coincidere la lettera N con la punta della freccia di orientamento. In questo modo, l'utente può sapere non solo dove si trova il nord magnetico, ma anche la posizione di sud, est e ovest.
Tutti i punti di riferimento cardinali sull'anello esterno sono indicati dalle lettere iniziali, cioè N per il nord, S per il sud, E per l'est e O per l'ovest. Nonostante ciò, in alcuni modelli di bussola potrebbero essere presenti le lettere relative ai termini in inglese. In questo caso, la differenza è che l'ovest viene chiamato west, contrassegnato dalla lettera W. Il resto delle lettere sulla bussola resta invariato.
Funzione della freccia di direzione di una bussola
L'utilizzatore di una bussola può usare l'ago per rilevare il nord, allineare l'estremità rossa con la freccia di orientamento per confermare l'impostazione corretta e sfruttare l'anello rotante per rilevare la posizione dei punti di riferimento cardinali. Nonostante ciò, come seguire la direzione desiderata durante il viaggio? La risposta è usando la freccia di direzione.
La freccia di direzione è pensata proprio per agevolare l'utente nel seguire la strada definita senza dover ricalcolare l'orientamento a ogni spostamento. Nel caso in cui la bussola sia stata impostata correttamente, basterà seguire la freccia di direzione per raggiungere la destinazione. La freccia di direzione può essere contrassegnata da diversi colori, tuttavia il più frequente è il rosso.
Altre componenti di una bussola
Oltre ad ago, freccia di orientamento, ghiera rotante e freccia di direzione, una bussola presenta anche altre componenti. Nello specifico, solitamente è presente una piastra di base in un materiale come il vetro su cui è fissato il perno per l'ago. All'interno o all'esterno della bussola potrebbero essere presenti oltre ai punti di riferimento cardinali indicati con le iniziali anche i gradi da 0 a 360°.
Un ulteriore elemento presente nelle bussole da utilizzare con le cartine è un righello con diverse unità di misura contrassegnate a seconda della precisione. Potrebbe essere presente anche una lente di ingrandimento, anche in questo caso pensata per un utilizzo con cartine geografiche, agevolando l'identificazione di punti di riferimento importanti sulla mappa.
Errori da evitare durante l'uso della bussola
Conoscere al meglio la fisica dietro il funzionamento della bussola così come gli elementi interni ed esterni dello strumento potrebbe non essere sufficiente per evitare degli errori durante l'utilizzo. Il problema principale è che chi usa la bussola deve ricordarsi che si tratta di uno strumento particolarmente sensibile soggetto a interferenze che potrebbero causare risultati fasulli. Ecco quali sono gli errori da evitare da chi vuole usare la bussola.
Non posizionare la bussola su un piano
L'ago di una bussola presenta un meccanismo oscillante particolarmente sensibile che necessita di essere posizionato in orizzontale per rilevare correttamente il nord magnetico. Uno degli errori più comuni è quello di tenere la bussola leggermente inclinata o addirittura in verticale, non consentendo all'ago di allinearsi correttamente con il nord.
Non considerare la declinazione magnetica
Solitamente il nord magnetico e il nord geografico sono in due punti diversi che potrebbero generare un errore di posizione a seconda della distanza percorsa e dalla precisione richiesta per raggiungere la destinazione. Gli utenti devono sempre ricordarsi di correggere l'indicazione della bussola di un certo valore angolare che in Italia corrisponde a circa 2 gradi, soggetto a variazioni di anno in anno, se vogliono dirigersi esattamente nella direzione del nord geografico durante escursioni o trekking.
Avvicinare la bussola a magneti o dispositivi elettronici
La bussola è estremamente sensibile alle interferenze. Dopotutto, sfrutta un sistema di rilevamento del campo magnetico terrestre che può essere influenzato dalla presenza di un oggetto in grado di generare un campo ravvicinato più intenso, come i magneti o alcuni dispositivi elettronici. Avvicinando una bussola a magneti o dispositivi elettronici si può notare che l'ago tenderà a spostarsi verso la direzione di tale oggetto, compromettendo il rilevamento della direzione corretta da parte della bussola.
Tipologie di bussola
La bussola per escursioni e trekking è il tipo più comune a cui tutti pensano quando si parla di questo strumento. Nonostante ciò, esistono altri modelli di bussola come quelli installati su navi e aerei che hanno un aspetto più complicato. Vediamo maggiori dettagli su queste tipologie di bussola.
Bussola magnetica per navi
La bussola per navi è leggermente diversa rispetto a quella utilizzata per escursioni in montagna, nonostante si basi sulle stesse leggi della fisica per rilevare la posizione del nord. La differenza principale è che non è presente un ago che punta verso nord, ma un disco circolare graduato. Solitamente è presente del liquido all'interno che protegge e stabilizza lo strumento durante i movimenti provocati dal mare.
È importante sottolineare che la bussola non è lo strumento di guida principale usato dalle navi moderne, le quali sono dotate di gps, in grado di mostrare la posizione e la direzione dell'imbarcazione in modo più accurato. Nonostante ciò, il comandante di una nave potrebbe comunque dover usare la bussola in caso di guasto dei sistemi elettronici.
Bussola magnetica per aerei
Un altro tipo di bussola è quella usata negli aerei. La forma è simile a quella della bussola per navi, tuttavia, la piastra solitamente ha un aspetto leggermente più piatto. Anche in questo tipo di bussola è presente un disco graduato con freccia e linee di orientamento per permettere al pilota di conoscere in ogni momento la direzione dell'aereo in volo.
Ancora una volta, è importante sottolineare che la bussola non è il punto di riferimento principale usato per volare, dato che solitamente vengono adoperati sistemi elettronici più precisi. Il pilota usa la bussola solo come oggetto di riserva.
Bussola giroscopica
La bussola giroscopica ha un funzionamento completamente diverso rispetto alla bussola magnetica. Determina la posizione del nord con un meccanismo molto più complesso che prende in considerazione l'effetto giroscopico, la precessione dei girostati, la rotazione intorno all'asse terrestre e la forza di gravità. La combinazione di questi elementi permette alla bussola giroscopica di rilevare il nord geografico, tuttavia presenta tempi di rilevamento prolungati e deve essere orientata frequentemente con il supporto di altri strumenti.
Interessante notare che la bussola giroscopica è stata inventata circa 120 anni fa, al fine di trovare un modo efficace per orientarsi nei sottomarini dove la bussola magnetica non funziona in modo sufficientemente preciso. Lo scienziato che presentò il brevetto fu il tedesco Hermann Anschütz-Kämpfe.
Bussola vs GPS
Come accennato in precedenza, la bussola è stata sostituita dal global positioning system per la navigazione. Il motivo principale riguarda maggiore semplicità e precisione, oltre alla possibilità di vedere la propria posizione in tempo reale. Anche se gli sviluppi tecnologici hanno reso la bussola obsoleta per la navigazione, nessuno può negare che si tratti di un oggetto affascinante che ha favorito grandi scoperte dell'umanità.
Tutti coloro che vogliono provare un'esperienza di orientamento diversa dal solito magari durante un'escursione in montagna o una passeggiata in campagna dovrebbero provare a usare la bussola come base per trovare punto, linee e direzione di riferimento.
Articoli Correlati:
Chi ha inventato la bussola: la storia dello strumento
Orientamento bussola: guida all'uso dello strumento
Come funziona la bussola?
