MAGNETISMO TERRESTRE E NAVALE BUSSOLA … · campo magnetico terreste. E ... di forza proporzionale...

MAGNETISMO TERRESTRE E NAVALEMAGNETISMO TERRESTRE E NAVALE

BUSSOLA MAGNETICA BUSSOLA MAGNETICA

GIROBUSSOLAGIROBUSSOLA

Corso integrativo per patente nautica

MAGNETISMO TERRESTE E NAVALE.MAGNETISMO TERRESTE E NAVALE.

In questa sede verranno forniti brevi cenni di magnetismo In questa sede verranno forniti brevi cenni di magnetismo terreste utili a comprendere i fenomeni ad esso collegati terreste utili a comprendere i fenomeni ad esso collegati ed interessanti per gli scopi del corso.ed interessanti per gli scopi del corso.II globo terracqueo è sede di un campo magnetico che si II globo terracqueo è sede di un campo magnetico che si può immaginare come generato da un magnete posto può immaginare come generato da un magnete posto nell'interno di esso, inclinato rispetto all'asse di rotazione, nell'interno di esso, inclinato rispetto all'asse di rotazione, NONNON passante per il centro della Terra, ed avente la passante per il centro della Terra, ed avente la polarità polarità NordNord rivolta verso rivolta verso l'emisfero Sudl'emisfero Sud e quella e quella SudSudverso verso l'emisfero Nordl'emisfero Nord..••L'asse del magnete capace di produrre il campo L'asse del magnete capace di produrre il campo magnetico terrestre, incontra la Terra in due punti che magnetico terrestre, incontra la Terra in due punti che prendono il nome di prendono il nome di Polo Magnetico NordPolo Magnetico Nord (emisfero (emisfero Nord) e Nord) e Polo Magnetico SudPolo Magnetico Sud (emisfero Sud) (emisfero Sud) ••In ogni punto della superficie terrestre un magnete In ogni punto della superficie terrestre un magnete sospeso per il suo centro di gravita, dirige, verso il sospeso per il suo centro di gravita, dirige, verso il Polo Polo Magnetico NordMagnetico Nord, quella delle sue estremità che viene , quella delle sue estremità che viene chiamata chiamata rossarossa, e verso il , e verso il Polo Magnetico SudPolo Magnetico Sud, quella , quella che viene chiamata che viene chiamata azzurraazzurra. La coppia che dirige il . La coppia che dirige il magnete è tanto maggiore, quanto più grandi sono la magnete è tanto maggiore, quanto più grandi sono la massa magnetica m del magnete e la sua lunghezza L, massa magnetica m del magnete e la sua lunghezza L, cioè quanto maggiore è il suo momento magneticocioè quanto maggiore è il suo momento magnetico M=mLM=mL..••I poli magnetici terrestri NON coincidono con i poli I poli magnetici terrestri NON coincidono con i poli geografici. geografici.

MAGNETISMO TERRESTREMAGNETISMO TERRESTRE


Declinazione MagneticaDeclinazione Magnetica

In un determinato punto della Terra In un determinato punto della Terra l'angolo tra la direzione, del Nord vero e la direzione del Nordl'angolo tra la direzione, del Nord vero e la direzione del Nord magneticomagnetico si si chiama chiama

DECLINAZIONE MAGNETICADECLINAZIONE MAGNETICA e si indica con e si indica con d.d.

Avremo dunque la presenza di un Avremo dunque la presenza di un Polo Nord GeograficoPolo Nord Geografico ed un Polo Nord Magnetico, di un Polo Sud Geografico ed un ed un Polo Nord Magnetico, di un Polo Sud Geografico ed un Polo Sud Magnetico.Polo Sud Magnetico.I poli magnetici si spostano in modo impercettibile ma continuo I poli magnetici si spostano in modo impercettibile ma continuo nel corso degli anni e si è arrivati a calcolare che nel corso degli anni e si è arrivati a calcolare che tra circa 20.000 anni i due Poli saranno invertiti.tra circa 20.000 anni i due Poli saranno invertiti.

La La Declinazione MagneticaDeclinazione Magnetica varia nel tempo e da punto a punto della superficie terrestre ivaria nel tempo e da punto a punto della superficie terrestre in cui ci si trova.n cui ci si trova.

La La Declinazione MagneticaDeclinazione Magnetica è indipendente dalla prora della nave, ma dipende esclusivamentè indipendente dalla prora della nave, ma dipende esclusivamente dalla sua posizione e dalla sua posizione geografica.geografica.

La La Declinazione MagneticaDeclinazione Magnetica non è costante nel tempo, a causa del lento spostamento del polnon è costante nel tempo, a causa del lento spostamento del poli magnetici.i magnetici.

Riferendosi ai poli magnetici, per similitudine, si può in qualcRiferendosi ai poli magnetici, per similitudine, si può in qualche modo parlare di he modo parlare di meridiani magneticimeridiani magnetici ed ed analogamente di paralleli magnetici ed analogamente di paralleli magnetici ed Equatore magneticoEquatore magnetico. .


Le linee di forza del campo magnetico terrestre Le linee di forza del campo magnetico terrestre variano la loro inclinazione rispetto al piano variano la loro inclinazione rispetto al piano orizzontale in relazione alla latitudine magnetica orizzontale in relazione alla latitudine magnetica dell'osservatore.dell'osservatore.L'inclinazione, rispetto al piano orizzontale, delle L'inclinazione, rispetto al piano orizzontale, delle linee di forza del campo magnetico terrestre è linee di forza del campo magnetico terrestre è zerozeroall'Equatore magneticoall'Equatore magnetico e cresce progressivamente e cresce progressivamente quasi fino a quasi fino a 90°90° in prossimità dei in prossimità dei polipoli. .

In una posizione geografica intermedia tra equatore In una posizione geografica intermedia tra equatore magnetico e polo magnetico, la forza magnetica del magnetico e polo magnetico, la forza magnetica del campo magnetico terrestre "campo magnetico terrestre "FF", diretta lungo la ", diretta lungo la direttrice delle linee di forza, può essere scomposta direttrice delle linee di forza, può essere scomposta in due componenti in due componenti ZZ ed ed HH

La componente La componente H, H, (quella orizzontale) è (quella orizzontale) è LA SOLA COMPONENTE UTILE PER L'ORIENTAMENTO DELLA BUSSOLALA SOLA COMPONENTE UTILE PER L'ORIENTAMENTO DELLA BUSSOLA..

Tale componente si riduce progressivamente avvicinandosi ai poliTale componente si riduce progressivamente avvicinandosi ai poli magnetici con l'aumentare della inclinazione delle linee di magnetici con l'aumentare della inclinazione delle linee di forza.forza.Tale componente si riduce progressivamente avvicinandosi ai poliTale componente si riduce progressivamente avvicinandosi ai poli magnetici con l'aumentare della inclinazione delle linee di magnetici con l'aumentare della inclinazione delle linee di forza.forza.Nelle carte nautiche la declinazione del luogo è calcolata e ripNelle carte nautiche la declinazione del luogo è calcolata e riportata a stampa in vari punti della carta stessa sarà ortata a stampa in vari punti della carta stessa sarà indispensabile tenerne conto per correggere i valori indicati daindispensabile tenerne conto per correggere i valori indicati dalla nostra bussola lla nostra bussola

((PbPb = Prora Bussola)= Prora Bussola)


Linee di uguale forza magneticaLinee di uguale forza magnetica


Linee di uguale Declinazione MagneticaLinee di uguale Declinazione Magnetica


Sulle carte nautiche italiane, edite dall'Istituto Sulle carte nautiche italiane, edite dall'Istituto Idrografico della Marina, il valore della declinazione Idrografico della Marina, il valore della declinazione magnetica è indicato all'interno delle rose graduate con magnetica è indicato all'interno delle rose graduate con delle scritte sovra impresse in colore delle scritte sovra impresse in colore MagentaMagenta, che , che indicano:indicano:••Il valore ed il segno della declinazione magnetica,Il valore ed il segno della declinazione magnetica,( ( Attenzione Declinazioni Est Positive E = +; Declinazioni Attenzione Declinazioni Est Positive E = +; Declinazioni Ovest Negative W = Ovest Negative W = --))

••L'anno a cui si riferisce tale valore L'anno a cui si riferisce tale valore

••L'entità della variazione annuale della declinazioneL'entità della variazione annuale della declinazione

Nota bene: l'indicazione relativa al cambiamento della declinaziNota bene: l'indicazione relativa al cambiamento della declinazione magnetica, con il passare degli anni, è riferita al "valore one magnetica, con il passare degli anni, è riferita al "valore assoluto" della declinazione:assoluto" della declinazione:

"Aumenta" significa che la declinazione crescerà in valore assol"Aumenta" significa che la declinazione crescerà in valore assoluto auto a partire dall'anno di riferimento, sia essa di segno Est, partire dall'anno di riferimento, sia essa di segno Est, sia di segno Ovest sia di segno Ovest

"Diminuisce" comporta che la declinazione diminuirà in valore as"Diminuisce" comporta che la declinazione diminuirà in valore assoluto, sia essa di segno Est, sia di segno Ovest soluto, sia essa di segno Est, sia di segno Ovest può può capitare che, per effetto della diminuzione del suo valore nel tcapitare che, per effetto della diminuzione del suo valore nel tempo, la declinazione cambi il suo segno inizialeempo, la declinazione cambi il suo segno iniziale..


Un Paio di semplici esempi di calcoloUn Paio di semplici esempi di calcoloEsempio:Esempio:

••DeclDecl.(1980) 0° 40' E.(1980) 0° 40' EAumenta annualmente di 5' circaAumenta annualmente di 5' circa

Che va letta come segue:Che va letta come segue:

La declinazione magnetica nel 1980 era La declinazione magnetica nel 1980 era 0° 40' Est0° 40' Est (cioè segno +)(cioè segno +) la declinazione aumenta ogni anno di la declinazione aumenta ogni anno di 5'5' in in relazione al (lento) spostamento dei poli magnetici relazione al (lento) spostamento dei poli magnetici

Facciamo il calcolo della declinazione per l'anno 2005Facciamo il calcolo della declinazione per l'anno 2005d (1980)d (1980) 0° 40’ E0° 40’ Evariazione variazione + 2°05’+ 2°05’ (5’x25anni = 125’)(5’x25anni = 125’)

d (2005) d (2005) 2°45’ 2°45’ EE== +2°,7 il segno della d è + perché Est+2°,7 il segno della d è + perché Est

((per trasformare i primi in decimi: 45 : 60 x 10 = 7,5 approssimaper trasformare i primi in decimi: 45 : 60 x 10 = 7,5 approssimando per difetto 7decimindo per difetto 7decimi))

Su un’altra carta leggo nella “rosa”Su un’altra carta leggo nella “rosa”Decl. (1983) 1° 35' WDecl. (1983) 1° 35' W

Diminuisce annualmente di 7' circaDiminuisce annualmente di 7' circa

La declinazione magnetica nel 1983 era La declinazione magnetica nel 1983 era 1° 35' Ovest1° 35' Ovest (cioè segno (cioè segno -- )) la declinazione aumenta ogni anno di la declinazione aumenta ogni anno di 5'5' in in relazione al (lento) spostamento dei poli magnetici relazione al (lento) spostamento dei poli magnetici

La declinazione magnetica per l’anno 2005 è:La declinazione magnetica per l’anno 2005 è:d (1983)d (1983) 1° 35’ W1° 35’ Wvariazionevariazione -- 2° 22’2° 22’ (7’x 25 anni = 175’)(7’x 25 anni = 175’)

d(2005)d(2005) 0° 47’ E0° 47’ E = +0,8 il segno della deviazione è diventato positivo= +0,8 il segno della deviazione è diventato positivo

((per trasformare i primi in decimi: 47: 60 x 10 = 7,8 approssimanper trasformare i primi in decimi: 47: 60 x 10 = 7,8 approssimando per eccesso 8 decimido per eccesso 8 decimi))Se non esistesse altro tipo di perturbazione si potrebbe scriverSe non esistesse altro tipo di perturbazione si potrebbe scrivere:e:

PV=PV= ((PbPb +/+/-- d)d)La Prora Vera (La Prora Vera (PvPv) è uguale alla Prora Bussola () è uguale alla Prora Bussola (PbPb) corretta del valore di Declinazione magnetica () corretta del valore di Declinazione magnetica (dd) calcolato ) calcolato nel punto e per il momento della navigazione.nel punto e per il momento della navigazione.

Attenzione questa formula non considera la Deviazione della bussAttenzione questa formula non considera la Deviazione della bussola magneticaola magnetica


Magnetismo NavaleMagnetismo NavaleE’ noto che un’unità navale può essere ricondotta con buona apprE’ noto che un’unità navale può essere ricondotta con buona approssimazione ad un ossimazione ad un magnetemagnete immerso nel immerso nel campo magnetico terreste.campo magnetico terreste.E’ necessario, per comprendere meglio il fenomeno “E’ necessario, per comprendere meglio il fenomeno “Magnete NaveMagnete Nave”, introdurre altre due definizioni:”, introdurre altre due definizioni:

••La La Permeabilità MagneticaPermeabilità Magnetica che è la capacità di magnetizzarsi di un materiale.che è la capacità di magnetizzarsi di un materiale.••La La Forza CoercitivaForza Coercitiva che è la capacità del materiale di mantenere il suo stato di mache è la capacità del materiale di mantenere il suo stato di magnetizzazione.gnetizzazione.

Le caratteristiche del “Le caratteristiche del “Magnete NaveMagnete Nave” varieranno in base ad innumerevoli fattori quali ad esempio il” varieranno in base ad innumerevoli fattori quali ad esempio il materiale materiale costruttivo dello scafo, le dimensioni, il numero e la potenza dcostruttivo dello scafo, le dimensioni, il numero e la potenza degli apparati elettrici di bordo etc. egli apparati elettrici di bordo etc. etcetc..Possiamo comunque per semplicità sintetizzare il “Possiamo comunque per semplicità sintetizzare il “Magnete NaveMagnete Nave” come composto da “ ” come composto da “ Ferri DuriFerri Duri” e “” e “Ferri Ferri DolciDolci”.”.Intendendo con la dizione “Intendendo con la dizione “Ferri DuriFerri Duri” (ricchi di carbonio) tutti quei componenti come ad esempio lo ” (ricchi di carbonio) tutti quei componenti come ad esempio lo scafo scafo (naturalmente nelle unità con scafo metallico) che hanno una (naturalmente nelle unità con scafo metallico) che hanno una minore permeabilità magnetica ed una grande minore permeabilità magnetica ed una grande forza coercitivaforza coercitiva..I “I “Ferri DuriFerri Duri” si magnetizzeranno molto lentamente ma una volta magnetizzati ” si magnetizzeranno molto lentamente ma una volta magnetizzati manterranno il loro manterranno il loro magnetismo per lunghissimo tempo. magnetismo per lunghissimo tempo.

Il classico caso di magnetizzazione permanente dei “Ferri Duri” Il classico caso di magnetizzazione permanente dei “Ferri Duri” si ha durante la costruzione e l’allestimento si ha durante la costruzione e l’allestimento della nave, poiché lo scafo rimanendo per mesi durante la costrudella nave, poiché lo scafo rimanendo per mesi durante la costruzione nella stessa posizione, verrà zione nella stessa posizione, verrà attraversato dalle linee di forza del campo magnetico terrestre attraversato dalle linee di forza del campo magnetico terrestre che inducendo una debolissima corrente che inducendo una debolissima corrente elettrica porteranno ad una magnetizzazione permanente deielettrica porteranno ad una magnetizzazione permanente dei ““Ferri DuriFerri Duri”.”.

Con la dizione “Con la dizione “Ferri DolciFerri Dolci” viceversa intendiamo tutti quegli elementi (a basso tenore di ” viceversa intendiamo tutti quegli elementi (a basso tenore di carbonio) che hanno carbonio) che hanno grande permeabilità magnetica ma bassa forza coercitivagrande permeabilità magnetica ma bassa forza coercitiva..

Questi elementi si magnetizzano in modo rapidissimo ed allo stesQuesti elementi si magnetizzano in modo rapidissimo ed allo stesso modo perdono la loro so modo perdono la loro magneticitàmagneticità se sono se sono allontanati dalla causa che ha provocato il magnetismo.allontanati dalla causa che ha provocato il magnetismo.Esempio classico sono i circuiti di un motore elettrico.Esempio classico sono i circuiti di un motore elettrico.Quando il motore è in funzione provoca un campo magnetico mentreQuando il motore è in funzione provoca un campo magnetico mentre quando è spento il campo magnetico è quando è spento il campo magnetico è completamente diverso. Un conduttore (cavo elettrico) attraversacompletamente diverso. Un conduttore (cavo elettrico) attraversato da corrente, genera un campo magnetico to da corrente, genera un campo magnetico ad esso concatenato, di forza proporzionale all’intensità di corad esso concatenato, di forza proporzionale all’intensità di corrente e direzione ortogonale al conduttore rente e direzione ortogonale al conduttore stesso (stesso (FaradayFaraday, , NewmanNewman).).


Avremo dunque unAvremo dunque un

Campo Magnetico PermanenteCampo Magnetico Permanente prodotto dai “prodotto dai “Ferri DuriFerri Duri”.”.

Questo campo magnetico è un campo magnetico costante, si forma dQuesto campo magnetico è un campo magnetico costante, si forma durante la costruzione della nave e prende urante la costruzione della nave e prende un assetto definitivo alcuni mesi dopo il termine dell’allestimeun assetto definitivo alcuni mesi dopo il termine dell’allestimento.nto.

Ed unEd un

Campo Magnetico TemporaneoCampo Magnetico Temporaneo prodotto dai “prodotto dai “Ferri DolciFerri Dolci”.”.Questo campo magneticoQuesto campo magnetico varierà con le condizioni della nave, con i macchinari in moto varierà con le condizioni della nave, con i macchinari in moto e con i materiali e con i materiali ferrosi imbarcati e sbarcati dalla nave.ferrosi imbarcati e sbarcati dalla nave.


La Bussola MagneticaLa Bussola Magnetica

La bussola è uno strumento per l'orientamento, fondamentale nellLa bussola è uno strumento per l'orientamento, fondamentale nella navigazione marittima e aerea.a navigazione marittima e aerea.Il principio su cui si fonda la bussola magnetica riguarda l'intIl principio su cui si fonda la bussola magnetica riguarda l'interazione tra l'ago calamitato e il campo magnetico terrestre.erazione tra l'ago calamitato e il campo magnetico terrestre.

Un magnete libero di muoversi, i cui poli non siano disposti lunUn magnete libero di muoversi, i cui poli non siano disposti lungo la congiungente tra i due opposti poli go la congiungente tra i due opposti poli magnetici terrestri, subisce l'azione di una coppia di forze di magnetici terrestri, subisce l'azione di una coppia di forze di modulo uguale, verso opposto e braccio non nullo, modulo uguale, verso opposto e braccio non nullo, che lo fa ruotare fino ad assumere la direzione delle linee di fche lo fa ruotare fino ad assumere la direzione delle linee di forza del campo magnetico terrestre.orza del campo magnetico terrestre.


Brevi Cenni StoriciBrevi Cenni Storici

L'ago magnetico sarebbe stato usato in L'ago magnetico sarebbe stato usato in Cina fin dal 2600 Cina fin dal 2600 a.a. CC. . Antichi annali cinesi riferiscono, infatti, di un carro sul qualAntichi annali cinesi riferiscono, infatti, di un carro sul quale si e si trovavano alcune figure dalle sembianze umane che, con il braccitrovavano alcune figure dalle sembianze umane che, con il braccio o teso in avanti, indicavano ilteso in avanti, indicavano il SudSud, ossia il punto cardinale più , ossia il punto cardinale più importante per i Cinesi.importante per i Cinesi.

I primi cenni storici sull'utilizzazione in Europa della forza dI primi cenni storici sull'utilizzazione in Europa della forza direttiva irettiva magnetica risalgono alla fine del sec. XII o al principio del XImagnetica risalgono alla fine del sec. XII o al principio del XIII e II e attribuiscono agli attribuiscono agli AmalfitaniAmalfitani lo sfruttamento delle proprietà del lo sfruttamento delle proprietà del magnete. magnete. Questa primitiva bussola consisteva in una sbarretta magnetizzatQuesta primitiva bussola consisteva in una sbarretta magnetizzata a fissata sopra una canna di legno, galleggiante in un recipiente fissata sopra una canna di legno, galleggiante in un recipiente d'acqua. d'acqua. La sospensione cardanica fece la sua prima apparizione intorno La sospensione cardanica fece la sua prima apparizione intorno alla metà del sec. alla metà del sec. XVIXVIAl principio del sec. Al principio del sec. XIX XIX apparvero le prime bussole a secco apparvero le prime bussole a secco realizzate con criteri scientifici. Nel 1838 si riunì in Inghiltrealizzate con criteri scientifici. Nel 1838 si riunì in Inghilterra erra un'apposita Commissione, che definì la cosiddetta un'apposita Commissione, che definì la cosiddetta bussola bussola normalenormale dell'Ammiragliato inglese (dell'Ammiragliato inglese (AdmiraltyAdmiralty Standard Standard CompassCompass), ), a quattro aghi, costruita secondo precisi principi di meccanica a quattro aghi, costruita secondo precisi principi di meccanica e di e di magnetismo. Fu usata su navi in ferro fino a quando, nel 1877, magnetismo. Fu usata su navi in ferro fino a quando, nel 1877, SirSir W.W. ThomsonThomson non costruì la bussola basata sul principio di una non costruì la bussola basata sul principio di una rosa leggerissima con otto piccoli aghi, che si affermò in breverosa leggerissima con otto piccoli aghi, che si affermò in brevetempo.tempo.


La La BUSSOLA A SECCO "THOMSON"BUSSOLA A SECCO "THOMSON" rimase in uso fino ai rimase in uso fino ai primi decenni del Novecento, nonostante l'entrata in uso delle primi decenni del Novecento, nonostante l'entrata in uso delle più moderne ma ancora imperfette bussole a liquido. La rosa più moderne ma ancora imperfette bussole a liquido. La rosa dei venti, disegnata su carta e sostenuta da un sottilissimo dei venti, disegnata su carta e sostenuta da un sottilissimo anello di alluminio, è collegata con fili di seta al cappellettoanello di alluminio, è collegata con fili di seta al cappelletto di di sospensione e all'elemento sensibile, costituito da otto aghi insospensione e all'elemento sensibile, costituito da otto aghi infili d'acciaio. Per diminuire ulteriormente l'attrito, la punta fili d'acciaio. Per diminuire ulteriormente l'attrito, la punta di di sospensione è di iridio e nel cappelletto è incastrata una pietrsospensione è di iridio e nel cappelletto è incastrata una pietra a di zaffiro. Il peso complessivo della rosa è inferiore a di zaffiro. Il peso complessivo della rosa è inferiore a 20 20 grammigrammi..Solo verso la fine dell'Ottocento s'introdussero le bussole a Solo verso la fine dell'Ottocento s'introdussero le bussole a liquidoliquido

La La BUSSOLA A LIQUIDO "MAGNAGHIBUSSOLA A LIQUIDO "MAGNAGHI"" fu costruita presso le fu costruita presso le officine di precisione dell'Istituto Idrografico, su progetto officine di precisione dell'Istituto Idrografico, su progetto dell'Ammiraglio G. B. dell'Ammiraglio G. B. MagnaghiMagnaghi, fondatore e primo direttore , fondatore e primo direttore dell'Istituto stesso. Fu, quindi, la prima bussola magnetica a dell'Istituto stesso. Fu, quindi, la prima bussola magnetica a liquido in uso presso la Marina italiana.liquido in uso presso la Marina italiana.La graduazione, su corona metallica, poggia sul galleggiante La graduazione, su corona metallica, poggia sul galleggiante munito di quattro fasci di tre aghi ciascuno, disposti munito di quattro fasci di tre aghi ciascuno, disposti simmetricamente a due a due in posizioni opposte.simmetricamente a due a due in posizioni opposte.Il numero elevato di aghi era richiesto dalle limitate proprietIl numero elevato di aghi era richiesto dalle limitate proprietààmagnetiche dei materiali dell'epoca, mentre il galleggiante magnetiche dei materiali dell'epoca, mentre il galleggiante consente di ridurre a pochi grammi il peso della rosa nella consente di ridurre a pochi grammi il peso della rosa nella miscela alcolica, assicurandone la necessaria sensibilitmiscela alcolica, assicurandone la necessaria sensibilitàà


Componenti e funzionamento della bussola magneticaComponenti e funzionamento della bussola magnetica

La bussola magnetica indica la direzione della componente orizzoLa bussola magnetica indica la direzione della componente orizzontale della forza magnetica terrestrentale della forza magnetica terrestre

Parti Costituenti la Bussola Magnetica:Parti Costituenti la Bussola Magnetica:

••Ago magneticoAgo magnetico

••RosaRosa -- Cerchio graduato da 0° a 360° Cerchio graduato da 0° a 360°

••Mortaio Mortaio -- Scatola cilindrica metallica Scatola cilindrica metallica contenente la rosa e l’ago magneticocontenente la rosa e l’ago magnetico

••Sospensione cardanicaSospensione cardanica -- Sostiene il Sostiene il mortaio in modo da mantenere la bussola mortaio in modo da mantenere la bussola orizzontale malgrado il beccheggio della orizzontale malgrado il beccheggio della navenave

••Linea di fedeLinea di fede -- Giace nel piano Giace nel piano longitudinale della nave ed è dipinta longitudinale della nave ed è dipinta all’interno del mortaioall’interno del mortaio

••Miscela di acqua e alcool Miscela di acqua e alcool –– E’contenuta E’contenuta nel mortaio e che copre la rosa e l’ago nel mortaio e che copre la rosa e l’ago smorza le oscillazioni della rosasmorza le oscillazioni della rosa

••Traguardo o Traguardo o grafometrografometro -- Consente di Consente di misurare i rilevamentimisurare i rilevamenti


Giri di BussolaGiri di Bussola

Il campo magnetico del “Il campo magnetico del “magnete navemagnete nave”, come abbiamo ”, come abbiamo visto precedentemente, è variabile nel tempo e la sua visto precedentemente, è variabile nel tempo e la sua componente orizzontale, l’unica che influenza l’ago della componente orizzontale, l’unica che influenza l’ago della bussola, varia da prora a prora.bussola, varia da prora a prora.Risulta dunque indispensabile prima Risulta dunque indispensabile prima COMPENSARECOMPENSARE questo questo effetto sulla bussola magnetica, allo scopo di ridurre al effetto sulla bussola magnetica, allo scopo di ridurre al minimo la perturbazione dovuta all’effetto del campo minimo la perturbazione dovuta all’effetto del campo magnetico dei ferri di bordo e quindi conoscere l’errore magnetico dei ferri di bordo e quindi conoscere l’errore residuo δ differente prora per prora da inserire come residuo δ differente prora per prora da inserire come correttivo per conoscere il dato esatto.correttivo per conoscere il dato esatto.La compensazione di una bussola magnetica si realizza La compensazione di una bussola magnetica si realizza grazie a dei grazie a dei magneti magneti che vengono posti ai lati della bussola che vengono posti ai lati della bussola stessa e la loro posizione esatta si determina grazie ai “stessa e la loro posizione esatta si determina grazie ai “Giri Giri di Bussoladi Bussola” .” .

Volendo semplificare, questa operazione avviene ormeggiando la nave ad una boa, in un punto particolare della rada, ove si conosce perfettamente la posizione geografica e la declinazione magnetica, quindi grazie ad un rimorchiatore viene fatto compiere alla nave un giro completo attorno alla boa.Mentre avviene il giro vengono presi ad intervalli regolari, in corrispondenza delle prore cardinali ed intercardinali i valori letti dalla bussola e quindi vengono posizionati i magneti per minimizzare l’errore di deviazione minimizzare l’errore di deviazione δδ.I giri si ripetono più volte sino ad affinare al massimo la posizione dei magneti e quindi viene calcolata empiricamente per tutte le altre prore la deviazione.La raccolta di questi dati costituisce un documento importantissLa raccolta di questi dati costituisce un documento importantissimo che deve sempre accompagnare la imo che deve sempre accompagnare la bussola ovvero, la “bussola ovvero, la “Tabella di Deviazione della BussolaTabella di Deviazione della Bussola”.”.

Ogni bussola ha una SUA Tabella di Deviazione.Ogni bussola ha una SUA Tabella di Deviazione.


La Prora VeraLa Prora Vera

Finalmente dopo tutte queste “Dotte” disquisizioni siamo pronti Finalmente dopo tutte queste “Dotte” disquisizioni siamo pronti a calcolare la vera a calcolare la vera rotta che sta percorrendo la nostra unità navale.rotta che sta percorrendo la nostra unità navale.Tutte le indicazioni lette con la bussola magnetica dovranno essTutte le indicazioni lette con la bussola magnetica dovranno essere corrette per ere corrette per poter indicare la lettura corretta.poter indicare la lettura corretta.

Relazione fondamentale:Relazione fondamentale:

PvPv = = Prora VeraProra Vera (La direzione Vera della prora della Nave)(La direzione Vera della prora della Nave)PbPb = = Prora BussolaProra Bussola (L’informazione letta sulla bussola magnetica)(L’informazione letta sulla bussola magnetica)PmPm = = Prora MagneticaProra Magnetica (L’informazione letta sulla bussola magnetica (L’informazione letta sulla bussola magnetica corretta della deviazione)corretta della deviazione)dd = = Declinazione magneticaDeclinazione magnetica (angolo tra la direzione, del Nord vero e la (angolo tra la direzione, del Nord vero e la direzione del Nord magnetico)direzione del Nord magnetico)δδ = = Deviazione magneticaDeviazione magnetica ( il fattore correttivo relativo a quella ( il fattore correttivo relativo a quella particolare bussola, in quella particolare nave con quella partiparticolare bussola, in quella particolare nave con quella particolare prora)colare prora)

Pm = Pm = PbPb(+(+-- δ)δ)

PvPv = = PbPb ( +( +-- d +d +-- δ )δ )


La GirobussolaLa GirobussolaQuanto detto sino ad ora riguardo alle varie correzioni necessarQuanto detto sino ad ora riguardo alle varie correzioni necessarie per ie per leggere correttamente le indicazioni della bussola magnetica nonleggere correttamente le indicazioni della bussola magnetica non vale per vale per la girobussola infatti il funzionamento di questo strumento , nola girobussola infatti il funzionamento di questo strumento , non è basato n è basato sulle proprietà del campo magnetico terrestre ma sulle proprietàsulle proprietà del campo magnetico terrestre ma sulle proprietàgiroscopiche possedute da un giroscopio posto in moto rapidissimgiroscopiche possedute da un giroscopio posto in moto rapidissimo.o.Questo sistema, rispetto alla bussola magnetica, ha il vantaggioQuesto sistema, rispetto alla bussola magnetica, ha il vantaggio di indicare di indicare il nord geografico e di essere insensibile ai disturbi prodottiil nord geografico e di essere insensibile ai disturbi prodotti da campi da campi magnetici perturbanti, mentre come svantaggio richiede la presenmagnetici perturbanti, mentre come svantaggio richiede la presenza di un za di un motore elettrico per mettere e mantenere in rotazione un rotoremotore elettrico per mettere e mantenere in rotazione un rotoreFunzionamentoFunzionamentoLa girobussola è essenzialmente un giroscopio ovvero una ruota cLa girobussola è essenzialmente un giroscopio ovvero una ruota che per he per effetto della rotazione tende a mantenere il suo asse sempre coneffetto della rotazione tende a mantenere il suo asse sempre con la stessa la stessa orientazione. orientazione. La ruota è mantenuta ininterrottamente in rotazione da un motoreLa ruota è mantenuta ininterrottamente in rotazione da un motoreelettrico.elettrico.Poiché la Terra ruota, un osservatore sulla superficie terrestrePoiché la Terra ruota, un osservatore sulla superficie terrestre osserva che osserva che l'asse del giroscopio compie una rotazione ogni 24 ore, puntandol'asse del giroscopio compie una rotazione ogni 24 ore, puntando sempre sempre nella stessa direzione rispetto alle stelle fisse.nella stessa direzione rispetto alle stelle fisse.


Un giroscopio semplice non può funzionare da bussola. Un giroscopio semplice non può funzionare da bussola. L'ingrediente aggiuntivo necessario è l'attrito. Se l'asse vieneL'ingrediente aggiuntivo necessario è l'attrito. Se l'asse viene frenato per immersione in un liquido frenato per immersione in un liquido viscoso, si avrà una resistenza al viscoso, si avrà una resistenza al riorientamentoriorientamento dell'asse stesso e si creerà un momento torcente dell'asse stesso e si creerà un momento torcente ortogonale ad esso.ortogonale ad esso.Questo porterà progressivamente all'orientamento dell'asse in seQuesto porterà progressivamente all'orientamento dell'asse in senso nordnso nord--sud, unica disposizione sud, unica disposizione in cui l'asse non subisce più alcuna forza. in cui l'asse non subisce più alcuna forza. E' la posizione di massima stabilità. Un sistema meccanico o eleE' la posizione di massima stabilità. Un sistema meccanico o elettromeccanico rileva la posizione ttromeccanico rileva la posizione dell'asse e la ripete su pannelli indicatori posti nella planciadell'asse e la ripete su pannelli indicatori posti nella plancia di comando.di comando.Poiché il funzionamento della girobussola è legato alla lenta roPoiché il funzionamento della girobussola è legato alla lenta rotazione terrestre, se il mezzo su cui tazione terrestre, se il mezzo su cui è montata cambia direzione troppo rapidamente, specialmente in sè montata cambia direzione troppo rapidamente, specialmente in senso estenso est--ovest, il ovest, il funzionamento ne è perturbato. Per questo motivo il tipo di girofunzionamento ne è perturbato. Per questo motivo il tipo di giroscopio descritto è usato scopio descritto è usato prevalentemente sulle navi. prevalentemente sulle navi.

Sintetizzando, la girobussola offre i seguenti vantaggi:Sintetizzando, la girobussola offre i seguenti vantaggi:

••Indica il Nord GeograficoIndica il Nord Geografico..••Non risente del campo magnetico dovuto al “magnete nave” ed al mNon risente del campo magnetico dovuto al “magnete nave” ed al magnetismo terresteagnetismo terreste..••Il dato relativo ad un unico elemento sensibile, grazie ad apposIl dato relativo ad un unico elemento sensibile, grazie ad appositi ripetitori elettromeccanici, può iti ripetitori elettromeccanici, può essere trasportato e visualizzato in tutta la nave.essere trasportato e visualizzato in tutta la nave.

Per contro ha una serie di svantaggi:Per contro ha una serie di svantaggi:

••Dipendenza dall’alimentazione elettricaDipendenza dall’alimentazione elettrica••Tempo necessario per l’allineamento (prima della partenza dal poTempo necessario per l’allineamento (prima della partenza dal porto è necessario avviare ed rto è necessario avviare ed allineare i allineare i girostatigirostati almeno un paio di ore prima dell’uscita in mare, altrimenti il almeno un paio di ore prima dell’uscita in mare, altrimenti il dato letto non è dato letto non è molto affidabile.molto affidabile. Attualmente però questa problematica è stata praticamente risolAttualmente però questa problematica è stata praticamente risolta grazie a ta grazie a girostatigirostati super rapidi.super rapidi.••Posizionamento della girobussola madre nel punto più basso dellaPosizionamento della girobussola madre nel punto più basso della carenacarena••Peso e dimensioni della girobussola madrePeso e dimensioni della girobussola madre (questo problema è stata risolto con la (questo problema è stata risolto con la miniaturizzazione dei nuovi apparati.miniaturizzazione dei nuovi apparati.

La praticità dell’uso della girobussola ne fanno un elemento attLa praticità dell’uso della girobussola ne fanno un elemento attualmente insostituibile delle ualmente insostituibile delle moderne unità navali.moderne unità navali.


Ed ora per finire qualche domandaEd ora per finire qualche domanda

•• Il polo Nord geografico coincide con il polo Nord Magnetico ?Il polo Nord geografico coincide con il polo Nord Magnetico ?•• Con quale lettera si indica la Declinazione magnetica ?Con quale lettera si indica la Declinazione magnetica ?•• La declinazione magnetica è costante nel tempo ?La declinazione magnetica è costante nel tempo ?•• La declinazione magnetica varia con la prora e con l’assetto delLa declinazione magnetica varia con la prora e con l’assetto della nave ?la nave ?•• Quale è la componente del campo magnetico terreste che influenzaQuale è la componente del campo magnetico terreste che influenza la bussola magnetica ?la bussola magnetica ?•• La Declinazione magnetica Ovest che segno ha ?La Declinazione magnetica Ovest che segno ha ?•• Calcolare la seguente declinazione: Calcolare la seguente declinazione:

DeclDecl.(1990) 0° 30' E.(1990) 0° 30' EAumenta annualmente di 5' circaAumenta annualmente di 5' circa

•• I “Ferri duri” si magnetizzano rapidamente ?I “Ferri duri” si magnetizzano rapidamente ?•• Esprimere il concetto di permeabilità magnetica e forza coercitiEsprimere il concetto di permeabilità magnetica e forza coercitiva.va.•• Il campo magnetico permanente è prodotto da quale tipo di ferri Il campo magnetico permanente è prodotto da quale tipo di ferri ??•• Cosa indica la bussola magnetica ?Cosa indica la bussola magnetica ?•• A cosa serve il A cosa serve il grafometrografometro posto sulla bussola ?posto sulla bussola ?•• Quale è il simbolo della Deviazione della bussola ?Quale è il simbolo della Deviazione della bussola ?•• La deviazione della bussola è costante per tutte le bussole e peLa deviazione della bussola è costante per tutte le bussole e per tutte le prore ?r tutte le prore ?•• A cosa servono i “Giri di bussola” ?A cosa servono i “Giri di bussola” ?•• Cosa è la tabella di deviazione ?Cosa è la tabella di deviazione ?•• Scrivere le due relazioni fondamentali per calcolare la Scrivere le due relazioni fondamentali per calcolare la PmPm e la e la PvPv..•• In mancanza di alimentazione elettrica la girobussola può funzioIn mancanza di alimentazione elettrica la girobussola può funzionare ?nare ?•• Quale è l’elemento sensibile della girobussola ?Quale è l’elemento sensibile della girobussola ?•• La girobussola che direzione indica? La girobussola che direzione indica?

MAGNETISMO TERRESTRE E NAVALE BUSSOLA … · campo magnetico terreste. E ... di forza proporzionale...

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