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Bussola magnetica

LA BUSSOLA MAGNETICA (la bussola nautica)

Magnetismo terrestre



I due poli (Polo Nord magnetico e Polo Sud magnetico) sono situati in prossimità dei due poli geografici (ma non coincidono con essi).
La loro posizione non è fissa nel tempo, varia molto lentamente nel giro di decenni.
Attualmente il Polo Nord magnetico si trova sull'Oceano Artico in prossimità delle coste nord-occidentali del Canada (approssimativamente 78°N - 103°W nel 1992) e tende a spostarsi verso le coste della Siberia orientale.
Le linee di forza del campo magnetico sulla superficie terrestre convergono verso i poli magnetici e sono orientate dal Polo Sud magnetico verso il Polo Nord magnetico.
Riferendosi ai poli magnetici, per similitudine, si può in qualche modo parlare di meridiani magnetici ed analogamente di paralleli magnetici ed Equatore magnetico.
Gli aghi magnetizzati delle bussole magnetiche, tendono ad allinearsi con le linee di forza del campo magnetico terrestre e quindi con i meridiani magnetici ed indicano la direzione del Polo Nord magnetico.
Le linee di forza del campo magnetico terrestre variano la loro inclinazione rispetto al piano orizzontale in relazione alla latitudine magnetica dell'osservatore.
L'inclinazione, rispetto al piano orizzontale, delle linee di forza del campo magnetico terrestre è zero all'Equatore magnetico e cresce progressivamente quasi fino a 90° in prossimità dei poli.
La figura successiva evidenzia come, in una posizione geografica intermedia tra equatore magnetico e polo magnetico, la forza magnetica del campo magnetico terrestre "F", diretta lungo la direttrice delle linee di forza, può essere scomposta in due componenti Z ed H, di cui H (quella orizzontale) è la sola componente utile per l'orientamento della bussola.
Tale componente si riduce progressivamente avvicinandosi ai poli magnetici con l'aumentare della inclinazione delle linee di forza.



Declinazione magnetica
A causa della differenza tra la posizione del polo Nord magnetico e il polo Nord (geografico), le linee di forza del campo magnetico terrestre non sono parallele ai meridiani geografici.
L'orientamento dei meridiani magnetici differisce da quello dei meridiani geografici di una quantità variabile che dipende della nostra posizione rispetto ai due poli.
La differenza angolare, tra l'orientamento dei meridiani magnetici e quelli geografici, prende il nome di declinazione magnetica, la cui esatta definizione è: l'angolo orizzontale compreso tra la direzione del Polo Nord geografico (Nord vero) e la direzione del Polo Nord magnetico.
A livello intuitivo si evidenzia che la declinazione magnetica è pari a zero quando la nostra posizione è a Sud del polo Nord magnetico sullo stesso meridiano.
Allontanandosi da quel meridiano ed avvicinandosi al Polo Nord magnetico (o al Polo Sud magnetico), la declinazione magnetica aumenta gradatamente e sarà tanto più grande, quanto più siamo vicini ai due poli



Nella figura è rappresentata la sfera terrestre, con i poli geografico e magnetico.
Sono indicati in blù il meridiano geografico passante per la nostra posizione "A", in colore magenta il meridiano magnetico, in blù tratteggiato il meridiano geografico passante per il polo magnetico, in rosso l'Equatore.
La declinazione magnetica è indicata in figura.
Immaginando di muovere il punto A verso i poli o verso il meridiano geografico del Polo nord magnetico, si possono verificare le considerazioni riportate prima della figura.
Ad esempio nel Nord Atlantico (Islanda, Terranova) la declinazione magnetica è intorno ai 30° W.
In una situazione "al limite", la declinazione magnetica può assumere anche il valore di 180° quando ci si trova tra il Polo Nord magnetico e il Polo Nord (analogamente a Sud).
Se ci troviamo ad Est del meridiano geografico passante per il Polo magnetico, la direzione delle linee di forza del campo magnetico terrestre sarà inclinata verso sinistra (ad Ovest, come in figura) rispetto alla direzione del meridiano passante per la nostra posizione e la declinazione magnetica sarà indicata con il segno - e detta "declinazione Ovest".
Analogamente, se ci troviamo ad Ovest del meridiano passante per il Polo Nord magnetico la direzione delle linee di forza sarà inclinata verso destra (ad Est) e la declinazione assume il segno + e sarà detta "declinazione Est".
A causa della declinazione magnetica le bussole magnetiche indicano la direzione del Nord (magnetico), spostata rispetto a quella del polo Nord geografico, ad Ovest ( se il segno è meno) o ad Est (se il segno è +) di una quantità angolare dipendente dalla nostra posizione rispetto ai poli, come sopra detto.
La declinazione magnetica è indipendente dalla prora della nave, ma solo dalla sua posizione geografica.
Non è costante nel tempo, a causa del lento spostamento del poli magnetici.
Sulle carte nautiche italiane, edite dall'Istituto Idrografico della Marina, il valore della declinazione magnetica è indicato all'interno delle rose graduate con delle scritte sovra impresse in colore Magenta, che indicano:
• Il valore ed il segno della declinazione magnetica
• L'anno a cui si riferisce tale valore
• L'entità della variazione annuale della declinazione



Ad esempio sulla carta nautica del Golfo di Taranto, troviamo la seguente scritta:

Decl.(1980) 0° 40' E
Aumenta annualmente di 5' circa

Che va letta come segue:
• la declinazione magnetica nel 1980 era 0° 40' Est (cioè segno +)
• la declinazione aumenta ogni anno di 5' in relazione al (lento) spostamento dei poli magnetici
Facciamo il calcolo della declinazione per l'anno 2002:



Nota bene: l'indicazione relativa al cambiamento della declinazione magnetica, con il passare degli anni, è riferita al "valore assoluto" della declinazione:
• "aumenta" significa che la declinazione crescerà in valore assoluto a partire dall'anno di riferimento, sia essa di segno Est, sia di segno Ovest • "diminuisce" comporta che la declinazione diminuirà in valore assoluto, sia essa di segno Est, sia di segno Ovest
può capitare che, per effetto della diminuzione del suo valore nel tempo, la declinazione cambi il suo segno iniziale.

Vediamolo con un esempio:
Su un'altra carta leggo nella "rosa":

Decl. (1983) 1° 35' W
Diminuisce annualmente di 7' circa

La declinazione magnetica per l'anno 2002 è:



Come si tiene conto della declinazione magnetica
Nota non confondere la declinazione magnetica con la "deviazione magnetica", di cui parleremo in seguito. Quanto segue ipotizza il funzionamento di una bussola in assenza di "deviazione magnetica".
La bussola magnetica è dotata di una linea di fede (orientata come l'asse longitudinale della nave e ad essa vincolata), rispetto alla quale si può leggere sulla bussola la "Prora magnetica" Pm.
Per passare dalla prora magnetica alla "Prora vera" Pv si impiega la seguente formula:

Pv = Pm + d (Pm = Pv - d)

Esempio 1: nel golfo di Taranto leggiamo sulla bussola magnetica che la prora è 094°

Calcolo della prora vera:

Pv = 094° + d = 094° + (+2° 30') = 096°,5

Esempio 2: nel golfo di Taranto vogliamo assumere la prora vera 250°; quale valore di "Prora magnetica" dovremo leggere sulla bussola magnetica per mantenersi "sulla prora ordinata"?

Calcolo della prora magnetica:

Pm = Pv - d = 250° - ( + 2° 30' ) = 247°,5

Ancora un esempio:
leggo nella "rosa":

Decl. (1993) 3° 35' W
Diminuisce annualmente di 7'circa

Nell'ottobre dell'anno 2002 la declinazione sarà diventata:
d = 3° 35' - (7' x 9 anni) = 2° 32' W = - 2°,5
Sulla bussola magnetica leggiamo Pm 190°, la corrispondente prora vera è:

Pv = Pm + d = 190° + ( - 2°,5 ) = 187°,5

Volendo che la prora vera sia effettivamente 180°, che prora dovremo ordinare al timoniere per governare sulla bussola magnetica?

Pm = Pv - d = 180° - (- 2°,5) = 180° + 2°,5 = 182°,5

ancora:
con la bussola magnetica leggo il rilevamento del faro dell'isola d'Ouessant:

Rlm = 097°

la declinazione calcolata per l'anno 2002 è 10°,4 W
qual'è il rilevamento vero?

Rlv = Rlm + d = 097° + (-10°,4) = 086,6°

Come ultima annotazione: la declinazione magnetica sulle carte nautiche anglosassoni è chiamata "variation" e viene riportata disegnando una seconda rosa, orientata secondo il Nord magnetico, all'interno delle rose impresse sulla carta. Il cambiamento annuale del valore della declinazione magnetica è indicato con "Annual increase …." "o "Annual decrease…."

Funzionamento della bussola magnetica

Le bussole magnetiche per la navigazione hanno subito nel corso dei secoli, continui miglioramenti per renderle sempre più precise ed affidabili nel tempo, ma il principio di funzionamento è comunque quello iniziale.
La bussola magnetica è praticamente indistruttibile (a meno di non prenderla a martellate!), è indipendente da necessità di alimentazione, quindi sempre disponibile anche nei momenti di emergenza, ed è per questo che le navi hanno sempre alcune bussole magnetiche di riserva, anche se normalmente impiegano le più moderne girobussole.
La bussola magnetica è lo strumento primario per la navigazione delle barche da diporto e imbarcazioni minori.
Secondo la classificazione nautica italiana, le bussole prendono il nome di:
• Bussola normale, è una bussola posizionata in una zona sopraelevata, in modo da subire il minimo ingombro per le sovrastrutture della nave.
Questa bussola è normalmente dotata di un cerchio azimutale con traguardo, per prendere i rilevamenti di oggetti esterni.
Il traguardo è dotato di un prisma a 45° che consente di leggere sulla rosa graduata il valore del rilevamento dell'oggetto traguardato.
• Bussola di rotta, è una bussola normalmente posizionata all'interno della timoneria, in prossimità del timoniere, che la impiega per il governo della nave.

I componenti primari di una bussola sono:
• La chiesuola
• L'elemento sensibile
• Il mortaio (o corpo della bussola)
• La sospensione cardanica

La chiesuola è il supporto della bussola, vincolato alla nave destinato a sostenere e proteggere gli altri tre componenti.
La chiesuola è costruita in materiale amagnetico (legno, lega di alluminio, bronzo, ottone, ecc) per non creare influenze sul campo magnetico terrestre e non deviarne le linee di forza in vicinanza dell'elemento sensibile.
La protezione è necessaria per difendere la bussola vera e propria da piccoli urti, pioggia e spruzzi, raggi del sole che alla lunga potrebbero deteriorare le scritte della rosa.
La chiesuola contiene anche il circuito di illuminazione che consente di leggere la rosa della bussola anche in ore notturne.(una candela ai tempi "eroici").
Il nome stesso della "chiesuola", adottato in tempi uno dei pochi strumenti disponibili era la bussola, la sua forma atta a proteggere il suo "prezioso" contenuto, mostra con quanta cura i nostri predecessori tenevano il loro insostituibile bene.
Oltre che svolgere la funzione di sostegno e protezione, la chiesuola contiene o sostiene i dispositivi per la compensazione delle anomalie magnetiche, indotte dai "ferri" della nave e talvolta da linee elettriche in corrente continua.
La chiesuola ha il basamento di appoggio dotato di fori "ad asola" in modo da consentirne in fase di installazione il suo allineamento con il piano longitudinale di simmetria della nave.
L'elemento sensibile della bussola magnetica nautica
L'elemento sensibile costituisce la vera e propria bussola magnetica nautica.



E' costituito da un equipaggio mobile, poggiato su una punta di sospensione "p", intorno alla quale può liberamente ruotare, sul quale:
• sono montati uno o più magneti permanenti "a"
• è installata una rosa "r" graduata da 0° a 360° in senso orario
• è montato un galleggiante (nella figura rappresentata dalla camera compresa tra gli aghi magnetici e la faccia inferiore della rosa)
Il tutto è perfettamente simmetrico rispetto all'asse dell'equipaggio mobile ed è dimensionato in modo da garantire che il baricentro sia posizionato esattamente al di sotto del punto di sospensione.
L'elemento sensibile può oscillare sul punto di sospensione - che si può assimilare ad una cerniera sferica - di un angolo abbastanza ampio (nella figura circa 35°).
Grazie a questo accorgimento ed alla posizione del suo baricentro, l'elemento sensibile rimane praticamente orizzontale, nonostante gli eventuali movimenti oscillatori impressi al mortaio dai movimenti di rollio e beccheggio della nave (ove non fosse dotato di sospensione cardanica).
Lo schema in figura descrive schematicamente una bussola a secco, ma questo tipo di bussola, che poi è quella impiegata nei secoli passati, a causa degli attriti nel punto di sospensione.
La bussola a liquido è sostanzialmente uguale, tenendo conto che il mortaio è riempito di liquido per diminuire il peso dell'elemento sensibile e smorzarne le eventuali oscillazioni.
Grazie all'alleggerimento che si ottiene con la spinta di galleggiamento, l'elemento sensibile può essere dotato di un maggior numero di aghi magnetici, aumentandone così la forza di orientamento, in quanto somma del numero di magneti installati.
Gli aghi magnetici, solidali all'equipaggio mobile, rimangono costantemente orientati nella direzione delle linee di forza del campo magnetico terrestre e viene così orientata anche la rosa graduata, sulla quale si può leggere l'indicazione del valore di Prora bussola rispetto alla linea di fede.
La graduazione della rosa può essere più o meno dettagliata in relazione al suo diametro.
Sulle rose di maggior diametro si può arrivare ad una graduazione precisa, grado per grado, con l'indicazione delle decine di gradi ed una tacca minore per i 5°.
Su quelle di diametro minore possono essere segnate le tacche minori ogni 5° con l'indicazione ogni 10° 15°.
Il tutto è "nobilitato" con l'indicazione dei punti cardinali N-E-S-W e di quelli interquadrantali NE-SE-SW-NW.
Agli inizi della navigazione, le bussole, avevano le rose contrassegnate dall'indicazione dei punti cardinali e interquadrantali ed erano ulteriormente suddivise in "quarte".
Nota: per i cultori della storia della navigazione: visitate il sito www.mac.uninav.it alla pagina "Museo Navale".

Il corpo della bussola (detto anche mortaio)

Si presenta come un corpo cilindrico in materiale amagnetico, la cui faccia superiore è costituita da uno vetro spesso e stagno che consente di vedere al suo interno.
La corona esterna, che fissa la superficie superiore in vetro al corpo del cilindro, è graduata da 0 a 360° in senso orario; lo "zero" della graduazione individua un asse parallelo a quello longitudinale della nave.
All'interno del mortaio cilindrico, in corrispondenza dello "zero", è riportata una linea di fede verticale, che consente di leggere l'orientamento dell'elemento sensibile in raffronto alla stessa linea di fede.
L'interno del mortaio è riempito di liquido, che ha la doppia funzione di smorzare le oscillazioni dell'elemento sensibile e diminuirne l'attrito rispetto al suo punto di sospensione, grazie ad una leggera spinta di galleggiamento contraria alla direzione della gravità, tale da ridurre a pochi grammi il peso che grava sulla punta di sospensione dell'elemento sensibile.
Il liquido è composto da una miscela di acqua distillata e alcool, per garantire nel tempo la massima trasparenza, l'assenza di corrosioni nei riguardi dell'elemento sensibile ed un punto di congelamento ben al di sotto del campo di temperatura in cui può verificarsi l'impiego della bussola.
Per evitare che il mortaio possa danneggiarsi a causa delle dilatazioni del liquido al variare della temperatura, viene lasciata al suo interno una piccola bolla d'aria che assorbe con la sua elasticità le dilatazioni del liquido.

La sospensione cardanica
consente di rendere indipendente il corpo della bussola (il mortaio) dai movimenti di rollio e beccheggio della nave, in modo che esso sia sempre allineato con il piano orizzontale.
E' utilizzata soprattutto per le bussole di rilevamento.
E' costituita da due cerchi concentrici in metallo (rigorosamente amagnetico), dotati ciascuno di un asse a cerniera.
Uno dei cerchi, quello esterno, ha l'asse vincolato alla chiesuola, che è solidale con i movimenti della nave, e parallelo al suo asse longitudinale.
L'altro cerchio, interno al primo, è costituito dal corpo stesso del mortaio, che è dotato di due perni incernierati sul cerchio esterno, che di fatto realizzano un'asse di rotazione perpendicolare a quello del cerchio esterno.
La sospensione cardanica, quando disponibile, consente al corpo della bussola di rimanere praticamente orizzontale nonostante i movimenti di rollio e beccheggio della nave.
Ciò consente di eseguire letture di rilevamento di angoli orizzontali e contribuisce a diminuire al massimo le sollecitazioni dell'elemento sensibile dovute ai moti oscillatori della nave.
Le bussole più semplici non sono dotate di sospensione cardanica, ma l'orizzontalità dell'elemento sensibile è comunque assicurata dal fatto che il suo punto di sospensione è di fatto una cerniera sferica.

Deviazione della bussola magnetica
Nella realtà di bordo, a causa della presenza di materiali ferrosi, il campo magnetico terrestre viene influenzato e con esso vengono distorte e deviate le linee di forza, che normalmente,lontano da tali influenze, indicano la direzione del polo nord magnetico.
La bussola segue quindi la direzione, deviata, delle linee di forza.
L'angolo orizzontale tra la direzione effettiva del Polo Nord magnetico e la direzione indicata dalla bussola viene denominato "deviazione magnetica", normalmente indicata con la lettera greca d.
La deviazione magnetica non è costante al variare della prora della nave, perché l'influenza del campo magnetico terrestre sui "ferri di bordo" cambia al variare del loro orientamento rispetto alle linee di forza del campo magnetico.
Nel termine "ferri di bordo" sono compresi:
• I "ferri duri" o magneti permanenti, normalmente identificabili negli acciai
• I "ferri dolci" o magneti temporanei
I primi tendono a magnetizzarsi in maniera permanente, sia per effetto del campo magnetico terrestre, sia perché sottoposti a campi magnetici artificiali.
La loro magnetizzazione è da correlare con il tipo di acciaio, con il tempo di esposizione ai campi magnetici, con l'intensità del campo magnetico che li ha magnetizzati.
Una nave che è stata ferma per molto tempo (ad esempio durante un periodo di lavori o durante la costruzione) può assumere un magnetismo permanente o variarlo in aumento o in diminuzione, in relazione al suo orientamento durante la sosta prolungata.
Alcuni acciai (ad esempio gli acciai inossidabili) non si magnetizzano e non hanno alcuna influenza sul campo magnetico circostante alla bussola magnetica.
I ferri dolci invece non si magnetizzano in maniera permanente, ma essi stessi, immersi nel campo magnetico terrestre o influenzati da magneti permanenti a loro vicini, divengono magneti temporanei, capaci di influenzare le linee di forza in prossimità della bussola.
La capacità dei ferri dolci di divenire sede di magnetismo temporaneo, indotto dal campo magnetico terrestre, è dovuta alla permeabilità magnetica del ferro, che è maggiore di quella dell'ambiente circostante.
Nella figura successiva si vede come un ferro dolce, orientato come le linee di forza del campo magnetico terrestre, ne raccoglie un maggior numero, aumentando così il proprio magnetismo, rispetto allo stesso ferro orientato trasversalmente.
Ne consegue che il magnetismo indotto sui ferri dolci di bordo è variabile al variare della prora della navi.



Invece il magnetismo dei magneti permanenti (gli acciai) rimane costante al variare del loro orientamento rispetto alle linee di forza e quindi al variare della prora della nave.
Quando andiamo a considerare gli effetti dei magneti di bordo, permanenti e temporanei, sui magneti dell'elemento sensibile della bussola, bisogna considerare che le forze magnetiche interagenti tra magneti sono inversamente proporzionali al quadrato della reciproca distanza.
Quindi possiamo considerare che l'effetto di un magnete sugli aghi della bussola diviene un quarto del valore originario, se lo allontaniamo ad una distanza doppia, un nono se lo portiamo ad una distanza tripla rispetto a quella originaria, e così via.
Questo ci consente di comprendere l'importanza che la bussola sia il più possibile lontana da grandi masse magnetiche e l'uso di supporti amagnetici per l'installazione della bussola magnetica a bordo.
Si comprende anche l'importanza di evitare di collocare piccoli oggetti/attrezzi in materiale ferroso nelle immediate vicinanze della bussola, perché il loro magnetismo, anche se minimo, agirebbe a distanza ravvicinata (dimezzando la distanza si quadruplica l'interazione tra magneti).
Le bussole installate su barche in legno o vetroresina o alluminio sono molto meno soggette a deviazioni magnetiche, rispetto alle navi costruite con materiali ferrosi ed acciaio.
Vediamo ora quali sono gli effetti sulla bussola dovuti alla contemporanea azione di:
• Campo magnetico terrestre
• Ferri duri o magneti permanenti
• Ferri dolci o magneti temporanei
Se a bordo non vi fossero presenze significative di ferri dolci o duri in prossimità della bussola, le linee di forza del campo magnetico non sarebbero deformate, la bussola sarebbe orientata esattamente nella direzione del polo Nord magnetico e quindi la deviazione della bussola sarebbe zero.

Ferri duri (o magneti permanenti)
La presenza o vicinanza alla bussola di ferri duri, magnetizzati permanentemente, provoca un errore di orientamento della bussola che varia al variare della prora della nave.
La figura successiva mostra a titolo di esempio una nave, nella quale la risultante di tutte le forze magnetiche generate dai ferri duri ,che agiscono sull'elemento sensibile della bussola, è indicata dalla freccia rossa, orientata nel caso specifico 90° a sinistra dell'asse longitudinale della nave.

L

a figura mostra una situazione particolare esemplificativa.
Poiché la posizione dei ferri duri rispetto alla bussola è fissa e la loro magnetizzazione rimane inalterata, al variare del loro orientamento rispetto alle linee di forza del campo magnetico terrestre, la freccia rossa mantiene invariata la sua intensità e direzione rispetto alla nave al variare della prora.
La freccia blu indica la forza magnetica generata dal campo magnetico terrestre sull'elemento sensibile della bussola.
L'orientamento della bussola sarà quello della risultante della somma vettoriale delle due forze magnetiche in gioco.
Nel caso A la bussola si orienterà a sinistra della direzione del Polo Nord magnetico; l'angolo d indica la deviazione della bussola.
Nel caso B la somma delle forze generate sulla bussola dai magneti permanenti della nave è concorrente alla forza magnetica generata dal magnetismo terrestre e quindi la deviazione è zero.
Analogamente nel caso C, la risultante delle due forze magnetiche farà orientare la bussola a destra della direzione del polo Nord magnetico, l'angolo d indica la deviazione della bussola.
Ancora, quando la nave sarà su prora magnetica 270°, la somma delle forze, generate sulla bussola dai magneti permanenti di bordo, sarà orientata in direzione opposta a quella delle linee di forza del campo magnetico terrestre, ma allineata con esse, e quindi la risultante delle due forze (essendo preponderante la forza generata dal campo magnetico terrestre) sarà di nuovo orientata esattamente nella direzione del polo Nord magnetico e la deviazione d della bussola sarà di nuovo zero.
In conclusione , al variare della prora della nave, la deviazione della bussola, per effetto dei magneti permanenti di bordo, avrà l'andamento di una curva sinusoidale, con un massimo positivo ed un minimo negativo, che si annulla due volte completando un giro di 360° della prora della nave.
Le prore in cui si hanno il massimo ed il minimo e in cui la deviazione si annulla, sono legate su ogni nave alla particolare disposizione dei magneti permanenti a bordo.

Ferri dolci (o magneti temporanei)
La loro magnetizzazione varia al variare della loro inclinazione rispetto alle linee di forza del campo magnetico; è massima quando sono allineati, è zero quando sono ad esse perpendicolari.
Nella figura successiva viene esemplificata una nave in cui, come esempio particolare, la somma di tutte le forze magnetiche provocate dai ferri dolci presenti a bordo (caratteristiche/posizione/distanza dalla bussola magnetica) può essere assimilata all'azione di un unico ferro dolce "virtuale"orientato per madiere.


Nella situazione A, con la prora della nave orientata verso il polo Nord magnetico, il ferro dolce "virtuale"non è magnetizzato perché le linee di forza lo attraversano perpendicolarmente; la sua influenza sulla bussola è nulla e non da luogo a deviazione magnetica.
Nella situazione B, la prora della nave è cambiata ed il ferro dolce "virtuale"si magnetizza perché non è più orientato perpendicolarmente alle linee di forza del campo magnetico; la sua influenza sulla bussola provoca una deviazione magnetica.
Nel caso C, con Prora magnetica Pm = 090°, il ferro dolce "virtuale" è magnetizzato al massimo, la forza magnetica esercitata sull'elemento sensibile della bussola è massima, ma orientata come quella prodotta dal campo magnetico terrestre, quindi ad esso concorrente. La deviazione magnetica della bussola è zero.
Sulle prore intermedie tra 090° e 180°, la deviazione crescerà di nuovo assumendo il massimo valore sulla prora interquadrantale 135°.
Con prora magnetica 180°, non rappresentata in figura, di nuovo il ferro dolce "virtuale" avrà perso la magnetizzazione, perché perpendicolare alle linee di forza, e la deviazione magnetica della bussola sarà zero.
Con prora magnetica intermedia tra 180° e 270°, la magnetizzazione del ferro dolce "virtuale" crescerà nuovamente,divenendo massima sulla prora interquadrantale 225°.


Nel caso particolare in esame, la deviazione magnetica dovuta ai ferri dolci , si annulla sulle prore magnetiche cardinali (000° - 090° - 180° - 270°) e diventa massima su prore magnetiche interquantali (045° - 135° - 225 - 315°).
Più in generale, al di là del nostro caso particolare, la deviazione della bussola dovuta ai ferri dolci, al variare della prora, ha la caratteristica di una curva sinusoidale, che a differenza di quella dovuta ai ferri duri, ha due massimi e due minimi e si annulla quattro volte nel giro di 360°.
La curva risultante dalla somma delle due curve sinusoidali, che descrivono le deviazioni dovute ai ferri duri e ai ferri dolci, è ancora una curva periodica di tipo sinusoidale, ma un po' più complessa di quella del seno di un angolo.

Giri di bussola
E' l'operazione che si svolge per determinare le deviazioni della bussola magnetica, dovute alla presenza dei ferri duri e dei ferri dolci a bordo.
I giri di bussola riguardano soprattutto le navi, ove è presente un magnetismo di bordo più importante che sulle imbarcazioni minori, soprattutto se consideriamo quelle in legno o vetroresina.
Ma anche per questi natanti è bene ricordare possono riscontrarsi sensibili deviazioni della bussola dovute a ferri troppo vicini alla bussola stessa.
Lo scopo dei giri di bussola è quello di determinare, per ogni prora assunta dalla nave, la deviazione di cui è affetta la bussola.
Se sulla nave vi sono più di una bussola magnetica, ogni bussola è influenzata in maniera differente, essendo differenti le posizioni relative con il complesso dei ferri duri e dei ferri dolci, e l'entità delle deviazioni sulle varie prore sarà differente per ogni bussola.
I giri di bussola vanno effettuati in condizioni visibilità, vento e mare favorevoli.
Un metodo molto semplice, per l'esecuzione di giri di bussola su imbarcazioni dotate di girobussola affidabile, è quello di effettuare un giro completo di 360°, soffermandosi per alcuni minuti su varie prore, ad esempio ogni 30° per stabilizzare la nave e le bussole, e registrare su una apposita tabella le corrispondenti letture di Prora girobussola e di Prora bussola.
"Assumendo" che l'errore della girobussola sia praticamente zero, per ogni prora potrà essere ricavata la deviazione magnetica di ogni bussola come segue:

Pv = Pgb = Pb + d + d da cui
d = Pgb - (Pb + d) con d declinazione magnetica

I valori della deviazione di ogni bussola, così ricavati, potranno essere riportati su un grafico con le ascisse intitolate alla Prora bussola e i valori delle deviazioni in ordinate.
La curva risultante sarà una curva sinusoidale complessa (per effetto delle differenti influenze dei ferri duri e dei ferri dolci).
Nel disegnarla, raccordando i vari punti relativi alle deviazioni rilevate sulle varie prore, ci potremo rendere conto se qualche misura è stata errata.
Nella figura successiva, a titolo esemplificativo, è stata disegnata (in nero) una curva delle deviazioni di una specifica bussola, evidenziando come essa sia il risultato della somma delle deviazioni provocate rispettivamente dai magneti permanenti di bordo (ferri duri) - curva tratteggiata blù, e dai magneti temporanei (ferri dolci) - curva tratteggiata in rosso.



Appare evidente, nel caso particolare in esame, come soprattutto nell'arco di prore compreso tra 210° e 300° e tra 345° e 030° le due componenti vadano a sommarsi provocando deviazioni della bussola per niente trascurabili e se ne dovrà tenere conto con opportune correzioni.
Per l'esecuzione dei giri di bussola, quando non si dispone di una girobussola (è il caso delle imbarcazioni minori) o non la si ritenga del tutto affidabile, bisogna utilizzare un altro metodo che presuppone la disponibilità di un grafometro (vedi para 5 della lezione n°5) perfettamente allineato con l'asse longitudinale del natante.
Si dovrà individuare, sulla carta nautica della zona dove si effettuano i giri di bussola un allineamento, che consiste in una linea ideale che unisce due punti cospicui ben visibili dal mare (ad esempio il faro di entrata di un porto ed un campanile anch'esso segnato sulla carta).
L'orientamento dell'allineamento rispetto al Nord potrà essere rilevato direttamente sulla carta nautica.
Un buon allineamento deve avere una distanza tra i due punti cospicui (detti anche appulsi) non inferiore a ¼ - 1/5 della distanza da cui effettueremo i giri di bussola.
L'operazione si svolge attraversando più volte l'allineamento, ogni volta con una prora diversa, variata di volta in volta fino a completare tutto il giro di 360° della prora.
L'istante dell'attraversamento sarà percepito otticamente nel momento in cui il primo appulso sarà allineato con il secondo appulso.
In quell'istante l'operatore al grafometro sarà esattamente puntato sull'allineamento.


Al suo "stop" si leggeranno:
• Il valore della prora di ogni bussola da controllare
• Il rilevamento polare (r) dell'allineamento, preso con il grafometro
In figura sono mostrate le relazioni che consentono di ricavare la deviazione magnetica d dai valori di Pb, r istantanei e dal valore del Rilevamento vero dell'allineamento.
Per registrare ordinatamente le letture eseguite su ogni prora, è bene predisporre, per ogni bussola da controllare, uno schema di registrazione come sotto esemplificato, composto di tante righe quante sono le corse sull'allineamento che si intendono eseguire:


Tabelle di deviazione
Per il normale impiego durante la navigazione (lettura delle prore bussola, misura di rilevamenti bussola) risulta di pratica attuazione dotarsi di tabelle di deviazione, che forniscono direttamente il valore della deviazione d in funzione della Prora magnetica o della Prora bussola per ogni bussola installata.
Tali tabelle saranno intitolate a valori di bussola di 5° in 5°, che sarà possibile ricavare, una volta ottenuto il grafico delle deviazioni, interpolando sul grafico.

Compensazione delle deviazioni
Quando le deviazioni della bussola sono eccessive si rende necessario procedere alla "compensazione" della bussola, anche perché grandi valori delle deviazioni sono indicatori di una variabilità nel tempo del magnetismo di bordo e di conseguenza della curva delle deviazioni.
Non tratteremo nel corso on line il dettaglio delle operazioni di compensazione, ma basti fare cenno che la compensazione della bussola può essere eseguita da personale tecnico abilitato, mediante il collocamento di magneti permanenti e ferri dolci "compensatori" in posizione idonea della chiesuola, che con il loro magnetismo indotto potranno ridurre fortemente o annullare gli effetti dei ferri di bordo.
Soprattutto sulle imbarcazioni da diporto, in presenza di forti deviazioni, il primo accorgimento da adottare è quello di verificare accuratamente che nelle immediate vicinanze della bussola non vi siano ferri, attrezzi e materiale magnetico, la cui rimozione potrà risolvere il problema.
Al termine delle operazioni di compensazione della bussola, si dovrà comunque ripetere i giri di bussola, per verificare i risultati ottenuti e rilevare le deviazioni residue per compilare il nuovo grafico e le tabelle di deviazione con cui dovremo "convivere".

Correzione della Prora bussola e dei Rilevamenti Bussola
Una volta disponibili le tabelle di deviazione (siano esse quelle iniziali o, se si è potuto compensare la bussola, quelle elaborate dopo i successivi giri di bussola) vediamone l'uso per le esigenze della navigazione.
Gli impieghi sono i seguenti:
(1) Determinazione della Prora vera corrispondente ad una Prora bussola;
(2) Determinazione della Prora bussola necessaria per assumere una data Prora vera
(3) Determinazione del Rilevamento bussola corrispondente ad un Rilevamento vero
(4) Correzione di un Rilevamento preso mediante la bussola magnetica, per ricavarne il Rilevamento vero
Le relazioni necessarie per effettuare tali operazioni sono le seguenti:

(1) Pv = Pb + d + d (Pv = Pm + d)
(2) Pb = Pv - d - d
(3) Rlb = Rlv - d - d
(4) Rlv = Rlb + d + d (Rlv = Rlm + d)

per quanto riguarda i rilevamenti presi con la bussola, nei casi in cui non si disponga di una bussola di rilevamento, installata in posizione privilegiata per effettuare rilevamenti verso l'esterno, si dovrà procedere con il metodo del grafometro, già accennato in precedenza.
In tal caso quando l'osservatore misura un "rilevamento polare" di un oggetto esterno, al suo "stop" si effettua anche la lettura della bussola di riferimento (ad esempio quella del timoniere).
La relazione (4) viene così modificata:

(5) Rlv = Pb + d + d + r (Rlv = Pm + d + r)

In cui r indica il "rilevamento polare"

Non sarà eccessivo ripetere che:
• la deviazione magnetica da impiegare nei calcoli è quella della specifica bussola che stiamo impiegando
• le deviazioni magnetiche di una bussola non sono stabili nel tempo, a causa della particolare "vita" di ogni nave e di ogni bussola, di lavori e modifiche che possono variare l'assetto dei ferri di bordo, perciò è buona norma ripetere dei giri di bussola di controllo periodicamente (ogni anno?) e in occasione di lavori che possano far supporre una variazione del magnetismo di bordo.
Sarà infine utile accennare che l'influenza del magnetismo di bordo varia anche per due altri motivi:
• quando la nave si trasferisce in altre aree geografiche che comportino una sensibile variazione della "latitudine magnetica", varia l'inclinazione della forza magnetica F e di conseguenza variano le due componenti H e Z; varia quindi l'influenza della forza magnetica sui ferri di bordo ed il magnetismo indotto sui "ferri dolci" di bordo può variare sensibilmente, con le conseguenti alterazioni della curva delle deviazioni.
• Lo sbandamento della nave espone il complesso dei ferri di bordo in maniera differente al campo magnetico terrestre e ciò comporta ulteriori variazioni della curva delle deviazioni.
Per entrambi i casi vale la considerazione che, se la bussola è stata ben compensata e quindi le deviazioni residue sono relativamente piccole, le variazioni, dovute alla diversa inclinazione delle linee di forza (o per cambio di latitudine o per sbandamento della piattaforma) saranno proporzionalmente piccole, se invece si hanno deviazioni residue abbastanza grandi, le variazioni della deviazioni saranno proporzionalmente più ampie.
Infine, sulle bussole più perfezionate, contraddistinte da un sistema di compensazione più articolato, è possibile effettuare la parziale compensazione anche di questi tipi di errore

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