Der Kompass ist ein Messgerät zur Bestimmung der Himmelsrichtungen. Die älteste Ausführung ist der Magnetkompass, welcher anhand des Erdmagnetfelds die Peilung des magnetischen Nordpols anzeigt und so Norden und daraus alle anderen Himmelsrichtungen bestimmt. Andere Geräte, die ebenfalls die gleiche Funktion haben jedoch mit anderem Funktionsprinzip, sind der Kreiselkompass und der Elektronenkompass.
Geschichte
Der Kompass wurde schon im Jahr 27 im Kaiserreich China erfunden. Damals bestand der Kompass aus einem Stück Magneteisenstein, der an einem Faden aufgehängt war und Südweiser genannt wurde. Im Laufe der Zeit entwickelten sich daraus spezielle Kompassformen mit einer Einteilung in 24, 32 (Striche) oder sogar 48 Himmelsrichtungen (siehe Erdzweige). Der englische Wissenschaftler und Lehrer Alexander Neckam erwähnte den Kompass erstmals in seinen Schriften im 12. Jahrhundert. Nach Europa gelangte der Kompass über die Araber erst 1190. Seine uns geläufige heutige Form erhielt der Kompass im 13. Jahrhundert angeblich von italienischen Seefahrern aus Amalfi, wo heute noch Flavio Gioia als "Erfinder des Kompass" mit einem Denkmal am Hafen geehrt wird.
Vor der Einführung des Kompasses orientierten sich die Seefahrer an Himmelskörpern, an Landmarken, an der Tiefe der See mittels Messung mit dem Lot, Dünung und Strömung, Wind, Wassertemperatur, -Farbe und -Geschmack, Tieren, Wolken und weiteren Merkmalen.
Aufbau und Funktionsweise
Der Magnetkompass besteht aus einem drehbaren Zeiger aus magnetischem Material, der Kompassnadel, und dem Gehäuse, in dem dieser Zeiger möglichst reibungsarm gelagert ist. Oft gehört auch eine 360°-Skala dazu.
Die Nadel richtet sich tangential zu den Feldlinien des Magnetfelds der Erde aus, die vom magnetischen Südpol zum magnetischen Nordpol verlaufen.
Deklination
Da die Verbindungslinie der magnetischen Pole gegenüber der Erdachse um ca. 11,5° geneigt ist, liegen die magnetischen Pole derzeit etwa 2000 km von den geographischen Polen entfernt (die magnetischen Pole wandern). Des Weiteren werden die magnetischen Kraftlinien von den örtlichen geologischen Gegebenheiten (z.B. eisenhaltiges Gestein) beeinflusst, d.h. in ihrer Richtung abgelenkt. Diese beiden Faktoren bewirken, dass die Abweichung der Kompassnadel von der geografischen Nordrichtung an jedem Ort der Erde unterschiedlich ist. Diese Abweichung nennt man Ortsmissweisung oder Deklination. Es ist nicht ganz sicher, wer diese zuerst erkannte. Jedoch gilt als gesichert, dass Georg von Peuerbach der erste war, der über die Missweisung schrieb. Der älteste erhaltene Kompass, bei dem die Missweisung eingezeichnet ist stammt von Peuerbach. Ein Kreiselkompass hat keine Deklination.
Deviation
Als Deviation bezeichnet man Abweichungen, die durch magnetische aktive Gegenstände oder die Magnetfelder elektrischer Geräte in der Nähe des Kompasses hervorgerufen werden können. Zur Kompensation größerer Abweichungen werden entweder Magnetnadeln an dafür vorgesehenen Stellen in das Kompassgehäuse eingesetzt (z.B. Ludolph-Kompass), oder beweglich gelagerte Magnete im Kompassgehäuse über Stellschrauben entsprechend justiert (z.B. Airpath-Kompass). Verbleibende Anzeigefehler (die unter 5° liegen sollen) werden in eine Deviationstabelle eingetragen, von der dann zu jedem Kompasskurs (z.B. in 30° Schritten) die dazu gehörende Korrektur abgelesen werden kann. Deviationstabellen erstellt man mit Hilfe eines Mutterkompasses im Vergleich zum bordeigenen Kompass oder mit Hilfe einer rechtweisenden Peilung. In der allgemeinen Luftfahrt muss die Deviation alle 2 Jahre überpüft werden.
Inklination
Als Inklination wird die Neigung der magnetischen Kraftlinien aus der Horizontalen bezeichnet. In Mitteleuropa beträgt die Inklination ca. 66,5°. Das bedeutet, dass die Horizontalintensität nur 40%, die Vertikalintensität aber über 90% der Totalintensität des Magnetfeldes ausmacht. Da zur Bestimmung der Nordrichtung nur die horizontale Komponente der Magnetfeldlinien von Bedeutung ist, muss die Inklination bei der Konstruktion des Kompasses berücksichtigt bzw. individuell kompensiert werden. So wird bei einfach Wanderkompassen z.B. einfach die Südhälfte der Nadel mit einem sog. Reiter beschwert. Ein solcher Kompass kann allerdings nicht auf der Südhalbkugel verwendet werden, da sonst die Nadel schief hängt oder schlimstenfalls den Boden berühren würde.
Beim magnetischen Schiffskompass ist die Skala mit der Gradeinteilung (Kompassrose, Windrose), entweder kardanisch aufgehängt oder schwimmt auf einer Flüssigkeit, sodass sie trotz der durch den Seegang verursachten Schiffsbewegungen immer waagerecht liegt. Die Kompassrose dreht sich dabei als ganzes, die Richtung wird an einer feststehenden Markierung abgelesen. Im Gegensatz dazu ist bei Kompassen, die an Land verwendet werden, die Kompassrose unbeweglich und nur die Kompassnadel dreht sich.
Genau genommen dreht sich immer das Kompassgehäuse, und die Kompassnadel/-rose bleibt fest auf Norden ausgerichtet.
Der Kompassdrehfehler
Der Magnetkompass neigt bei Sink-, Steig- und Kurvenflügen zu Dreh- und Beschleunigungsfehlern. Diese Fehler entstehen, da der Kompass versucht, sich an den magnetischen Kraftlinien auszurichten. Bei Kurvenflug nach Norden hängt die Anzeige hinterher, bei Kurvenflug in den Süden eilt die Anzeige voraus. Am stärksten sind die Beschleunigungsfehler beim Ost- bzw. Westflug. Beim Nord- bzw. Südflug treten sie nicht auf. Wird das Flugzeug beschleunigt, schwenkt die Kompassnadel nach Norden, beim Abbremsen schwenkt sie nach Süden. Um die Drehfehler auszugleichen, gibt es eine Tabelle, aus der ersichtlich ist, um wie viel Grad früher oder später eingedreht werden muss:
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Kompass einer Segelyacht
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Anvisieren eines Objektes mit einem Kompass -
Anvisieren des Marschzieles mit Kimme und Korn und ablesen der Marschzahl über den Spiegel
Weiterentwicklungen
Als Sensor für die Messung des Erdmagnetfelds wird häufig ein Fluxgate (auch Saturationskern-Magnetometer oder Förster-Sonde genannt) verwendet, mit dem man Betrag und Richtung des Erdmagnetfeldes auf ein 1/100.000 des Absolutwerts genau bestimmen kann.
Firmen- und Markenname
Als Firmen- und Markenname wird "Kompass" verwendet von
- Kompass Karten GmbH (Wanderkarten und -führer)
Siehe auch
Literatur
- Schück, Albert: Der Kompass. Hamburg 1911 - 1918
- OKW: Vorschrift H.Dv. 362, Anleitung zum Gebrauch des Marschkompasses (M.Ko.), 1940
- Balmer, Heinz: Beiträge zur Geschichte der Erkenntnis des Erdmagnetismus. Aarau 1956
- Jonkers, Art R.T.: North By Northwest. Seafaring, Science and the Earth`s Magnetic Field (1600 - 1800). Göttingen 2000
