Bússola

Modelo	Instrumento de navegação

usar

Usar	Navegação , rumo

Simbólico

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Uma bússola é um instrumento de navegação composto por uma agulha magnetizada que se alinha com o campo magnético da Terra . Assim, indica o Norte magnético , a ser distinguido do Pólo Norte geográfico . A diferença entre as duas direções em um determinado local é chamada de declinação magnética da Terra . Dependendo da precisão necessária, essa diferença é acomodada ou um gráfico de compensação é usado. Observado da França (em 2016), as duas direções são mais ou menos idênticas.

As linhas do campo magnético da Terra que a agulha da bússola alinha com o ponto subterrâneo nos pólos norte e sul (não na superfície). No hemisfério norte, a extremidade norte da bússola é, portanto, desenhada para baixo. Para compensar esse fenômeno, a extremidade sul da agulha da bússola é levemente pesada.

Ao usar uma bússola do “hemisfério norte” no hemisfério sul, a extremidade sul da agulha é puxada para baixo pelo campo magnético, quando já está munida de um contrapeso . Como resultado, a ponta sul da bússola agarra o fundo da cavidade na qual está alojada e, portanto, funciona muito menos bem.

Uma bússola fornece uma direção de referência conhecida que ajuda na navegação . Os pontos cardeais são (sentido horário): Norte, Leste, Sul e Oeste. Uma bússola pode ser usada em conjunto com um relógio e um mapa para fornecer uma estimativa de sua navegação.

Na navegação terrestre, o instrumento usado é geralmente conhecido como bússola. Consiste em uma agulha que gira em frente às graduações integrantes do instrumento, geralmente seguradas na mão, que são orientadas na direção desejada. Na navegação marítima e aérea, ou em veículo, utiliza-se de preferência uma bússola : é então a parte móvel que apresenta as graduações (por vezes opostas às de uma bússola). Ela gira em frente a uma linha de referência fixa paralela ao eixo do navio ou da aeronave, chamada linha de rumo, e indica diretamente o rumo seguido.

Princípio físico

Uma bússola pode ser qualquer dispositivo que use uma agulha magnetizada girando livremente em um pivô , de modo que possa apontar na direção do norte magnético da Terra.

A lei do magnetismo é tal que os pólos opostos se atraem. Por opção de convenção histórica, o Pólo Norte de um ímã é aquele que aponta para o Norte da Terra. Como resultado, o pólo magnético da Terra próximo ao Pólo Norte geográfico (na época do homem moderno) é um pólo sul no sentido de magnetismo. Este pólo é, no entanto, denominado “Pólo Norte magnético” porque é mais intuitivo para um pólo que fornece aproximadamente o Norte geográfico.

No passado, algumas bússolas eram combinadas com um relógio de sol , que usava a sombra projetada de uma agulha chamada de estilo ou gnômon, ou triângulo dobrável; esta associação permitiu orientar o mostrador e obter o tempo aproximado (cf. astrolábio ).

Uma bússola giroscópica também pode ser usada para encontrar o norte verdadeiro.

O elemento básico é uma haste magnética. Pode ser feito alinhando uma barra de ferro ou aço no campo magnético da Terra e, em seguida, causando aquecimento e resfriamento (recozimento) ou por fricção. No entanto, esse método produz apenas um ímã de baixa potência; também outros métodos são preferidos.

Esta haste magnetizada (ou agulha magnética) é então colocada em um suporte de atrito quase zero que permite que ela gire livremente para se alinhar com o campo magnético ambiente. Uma marca é então colocada em uma extremidade para que o usuário possa distinguir as direções norte e sul. A convenção moderna é que a extremidade voltada para o norte seja marcada de alguma forma, geralmente em tinta luminescente ou vermelha.

Histórico

Extremo Oriente

A bússola é de origem chinesa, mas há divergências sobre a data precisa em que foi inventada. A primeira bússola chinesa provavelmente não foi projetada para navegação, mas consistia em uma pedra magnética usada para harmonizar a energia ambiental (o Qì氣 / 气) de acordo com os princípios geomânticos do Feng shui . Existem referências literárias dignas de atenção que destacam sua antiguidade:

Primeira referência literária da China para o "magnetismo" está em um livro escrito por Wang Xu (em) o IV ª século aC. AD intitulado Livro do Mestre do Vale do Diabo (鬼谷子): "a magnetita traz ferro para ela, ou atrai-a". O livro também afirma que os residentes da cidade-estado de Zheng sabiam sua posição usando a "seta do sul"; alguns historiadores da ciência consideram este o primeiro uso da bússola como instrumento de navegação, outros acreditam que esta seta na verdade designa a carruagem apontando para o sul .
a primeira menção à "atração de uma agulha por um ímã" é encontrada em uma obra chinesa composta entre 70 e 80 abril. AD ( Lunheng cap. 47): "A magnetita atrai uma agulha" (de ferro). Esta passagem de Louen-heng é o primeiro texto chinês a mencionar a atração de uma agulha por um "ímã". Em 1948, o estudioso Wang Chen Tuo construiu uma "bússola" em forma de colher indicando o sul com base neste texto. No entanto, "não há menção explícita de um ímã no Lunheng."
A primeira referência precisa a um "instrumento de orientação" magnético específico é encontrada em um livro escrito na dinastia Song e datado de 1040-1044. Há a descrição de um "peixe apontando para o sul" de ferro, flutuando em uma tigela de água e voltado para o sul. Este instrumento é descrito como uma forma de se orientar "na escuridão da noite". O Wujing Zongyao (武经总要, "Encontro das técnicas militares mais importantes") especifica: "Quando as tropas tiveram que enfrentar o mau tempo, ou a noite escura, e que não se conseguiu mais oriente, (... ) usaram um instrumento mecânico apontando para o sul, também chamado de "peixe que indica o sul" "
A primeira referência explícita a uma bússola magnética para navegação marítima encontra-se no livro Pingzhou Ketan (萍洲可谈) de Zhu Yu de 1117: “O navegador conhece geografia, observa as estrelas à noite, observa o sol à noite. dia; quando o céu está escuro e nublado, ele olha para a bússola ” .

Assim, o uso de uma bússola magnética em terra é atestado já em 1044, enquanto a prova indiscutível de seu uso para navegação no mar data apenas de 1117.

Ocidente e Oriente Médio

Historiadores debatem a difusão da bússola após seu desenvolvimento na China e questionam o papel dos intermediários desempenhados pelos árabes. Na verdade, a primeira menção de uma agulha magnética e seu uso por marinheiros na Europa é encontrada em De naturis rerum ("Da Natureza das Coisas") por Alexandre Neckam publicado em 1190, enquanto a referência mais antiga a um Compasso no Oriente Médio é encontrada em um relato persa de 1232. A referência árabe mais antiga a uma bússola, na forma de uma agulha magnetizada em uma tigela de água, vem do sultão e astrônomo iemenita Al-Ashraf em 1282. Parece que ele também foi o primeiro tê-lo usado para astronomia. Como o autor afirma ter visto uma bússola sendo usada em um navio cerca de quarenta anos antes, alguns especialistas estimam que a data do aparecimento no mundo muçulmano era a mesma.

A invenção da bússola na Europa foi atribuída a um amalfitano chamado Flavio Gioja em 1300 ou 1302. Embora não haja dúvidas de que as bússolas eram usadas por navegadores europeus naquela época, o nome de Flavio Gioja resulta de uma série de distorções e leituras ruins de vários textos. Segundo o historiador da marinha francesa, Charles Bourel de La Roncière , "Flavio Gioja é um mito, a data e o lugar da invenção são controvertidos" . No XIV th século Bizâncio , bússola, introduzidos por marinheiros italianos, era conhecido como o " magnitikí Pyxis " μαγνητική πυξίς ; ele é mencionado por Marc Anjo no poema Eros data do XIV th século.

A bússola (apelidada de "marinette", designada como "este pedaço de ferro que se volta para a estrela Tramontane") é mencionada já em 1204 em uma obra com conotações satíricas A "Bíblia" de Guiot de Provins . É usado como uma metáfora para a atitude do bom cristão que deve ter cuidado com os falsos profetas e se voltar para a religião verdadeira como a bússola gira para a estrela polar . o texto de Guiot de Provins também menciona o método para magnetizar o ferro comum a partir de um pedaço de magnetita natural. A menção da bússola neste tipo de texto sugere que a bússola e seu uso eram de uso naval relativamente conhecido na época.

Foi só em 1600 que o fenômeno do magnetismo foi melhor compreendido e descrito de forma mais exaustiva por William Gilbert em sua obra De Magnete, Magneticisque Corporibus, et de Magno Magnete Tellure (Du magnetisme et des corps magnétiques, et du Grand Magnet Terre).

Usando a bússola

A agulha de uma bússola pode ser desviada perto de um fio elétrico alimentado por uma voltagem simples de alguns volts. Portanto, é necessário garantir que nenhum dispositivo ativo esteja nas imediações, nem qualquer ímã.

Outras características comuns às bússolas portáteis modernas são uma placa de base equipada com réguas graduadas para medir distâncias em mapas, uma luneta giratória para medir o ângulo formado entre o norte magnético (ver declinação magnética ) indicado por agulha e direção do ponto alvo, e um espelho refletindo a imagem da agulha no mostrador ao apontar para um ponto de referência. A maioria das bússolas também possui um sistema de mira composto por uma mira traseira e uma mira frontal que servem como colimador ou então um fio esticado em um recesso, ou uma linha pintada ou traçada na tampa. Algumas bússolas possuem uma agulha magnética que suporta um mostrador móvel (como a rosa dos ventos das bússolas marinhas) e a leitura é feita automaticamente por meio de uma linha de fé desenhada no vidro (veja a foto da bússola do Exército dos EUA). Um terceiro tipo de bússola, ainda mais sofisticado, possui um prisma direcionado para a borda externa do mostrador e uma ocular na qual o valor do ângulo pode ser lido diretamente (ver fotos).

A bússola tem vários usos: navegação , artilharia , geodésia etc. Na navegação, pode ser usado para determinar a posição atual do usuário ou para indicar um procedimento a seguir.

No primeiro caso, o usuário deve registrar o conjunto de marcos (ponte, campanário da igreja, pico da montanha, etc.) visíveis de onde se encontra e comparar suas observações com um mapa. Para tanto, ele direcionará o dispositivo de mira de sua bússola para o ponto de marcação escolhido e então girará o telescópio para colocar a marca indicadora do norte magnético no sentido oposto ao indicado pela agulha, visível no espelho. O observador irá então colocar a bússola no mapa (plana e orientada para o norte magnético) e irá localizar a posição do ponto de marcação previamente apontado. Para determinar sua posição em relação a este objeto, ele traçará uma linha reta partindo do ponto de marcação passando pelo centro do mostrador (ponto de rotação da agulha) e de acordo com o ângulo medido. Uma segunda linha partindo de outro ponto de marcação visível e cruzando o primeiro permitirá determinar a posição atual com mais precisão.
A maneira mais fácil de determinar um curso a seguir (um rumo ) é primeiro assumir que a agulha sempre aponta na mesma direção, ou seja, norte. Se observarmos cuidadosamente as distâncias percorridas (tempo e velocidade do movimento) e os ângulos medidos a cada mudança de direção, podemos traçar a evolução de nossa própria rota e retornar ao nosso ponto de partida apenas com a ajuda de uma bússola (sem mapa ) Exceto em áreas com um forte desvio magnético (por exemplo, presença de metais ferruginosos no solo) de 20 graus ou mais, uma bússola simples (reforço) será suficiente para curtas distâncias para evitar caminhar em uma direção totalmente errada, pois o terreno é quase plano e não há obstáculos que impeçam a visibilidade.

Se alguém usa a bússola em conjunto com um mapa, um método totalmente diferente deve ser aplicado. A declinação magnética deve ser levada em consideração . Isso varia de acordo com a posição no espaço e no tempo, pode ser necessário calculá-la (ou pedir ao clube de caminhada local) para determinar em quantos graus o ângulo entre as medidas do norte magnético (indicado pela agulha) e o norte verdadeiro (topo do mapa). Este ângulo deve ser levado em consideração ao apontar para o ponto de referência.

Para medir um ângulo verdadeiro, ou seja, em relação ao norte geográfico e não ao norte magnético , por exemplo usando uma bússola com um lado equipado com uma régua graduada, colocaremos o ponto zero da régua na posição atual marcada no mapa (previamente orientado com o topo voltado para o norte geográfico) e a régua será orientada na direção do destino desejado (algumas fontes recomendam que iniciantes para mais segurança desenhem uma linha no menu). Em seguida, giraremos o telescópio (apoiando o mostrador transparente da bússola) para orientar o zero da graduação angular em direção ao norte geográfico, alinhando as linhas paralelas nas linhas norte-sul (longitude) ou na borda lateral do mapa. O rumo a seguir é então indicado na linha de visão da bússola. Em seguida, segure a bússola horizontalmente ao nível dos olhos e oriente-a de forma que a agulha permaneça oposta ao valor do ângulo correspondente ao norte magnético. O eixo longitudinal da bússola (geralmente indicado por uma seta) indicará o curso a seguir.

Método simplificado: (sem orientar o mapa para cima para o norte) pode-se determinar no mapa sua posição atual em função de um marco visível na paisagem, orientando a seta da bússola neste último e girando o telescópio de modo a alinhe as linhas paralelas e a agulha. Em seguida, coloque um canto da bússola no ponto alvo do mapa e gire-o até que as linhas paralelas estejam alinhadas com as linhas de longitude (norte-sul) do mapa. Posicione a bússola na altura do estômago para facilitar a leitura do mostrador. A posição atual está localizada na régua graduada da bússola ou em sua extensão. Uma segunda linha desenhada a partir de outro ponto de referência e cruzando a primeira ajudará a determinar a posição com mais precisão.

Por outro lado, este método também é aplicável para determinar o curso a seguir. Coloque primeiro a bússola no mapa, a borda da régua estando em uma linha imaginária conectando a posição atual e o ponto zero do objetivo a ser alcançado, sem levar em conta a agulha. Em seguida, gire o bisel (apoiando o mostrador transparente da bússola) para alinhar as linhas paralelas com as linhas norte-sul do mapa (ou na borda lateral do mapa) mantendo a marca norte (zero) no lado "norte". O ângulo assim definido por essas linhas e o lado da caixa da bússola corresponde à direção do procedimento a ser seguido em relação ao norte, materializado pela seta da bússola. Segurando a bússola no nível dos olhos (com o braço estendido), posicione-se de forma que a agulha fique alinhada com linhas paralelas e apontada para o norte.

A foto mostra um cume visado a partir das indicações no mapa.

Bússolas marinhas e bússolas de navegação

As bússolas marinhas são comumente chamadas de bússolas . Eles são de vários tipos:

fixada em uma parede vertical para permitir a leitura lateral,
colocado em um alojamento vertical para permitir a leitura de cima,
suspenso no teto, conhecido como delator e legível por baixo quando deitado.

Geralmente consistem em uma cápsula cheia de um líquido que desacelera as oscilações do equipamento magnético, ou seja, uma rosa dos ventos plana ou em forma de esfera ou hemisfério graduado; a viscosidade do líquido força a rosa (ou a esfera graduada) a parar rapidamente sem oscilar em nenhum dos lados do norte magnético. Uma linha de fé , que pode ser uma inscrição no copo da bússola ou uma pequena haste fixa, indica o eixo longitudinal (direção da viagem) do barco em relação ao mostrador da bússola.

As bússolas contendo uma rosa dos ventos plana são alojadas em uma tigela hermeticamente fechada por uma tampa de vidro que é articulada por uma suspensão de cardan . Isso garante que eles sejam mantidos em uma posição horizontal, independentemente dos movimentos da embarcação. A massa metálica dos navios deve ser levada em consideração, e as bússolas devem ser compensadas por especialistas com o auxílio de dispositivos especiais adicionais.

O papel principal da bússola é determinar o curso e o curso seguido pelo navio (a linha de rumo está no eixo do casco), falamos então de uma bússola de direção, geralmente localizada perto do leme ou do volante.

No entanto, uma variante da bússola, equipada com um sistema de mira ( o taxímetro ) (o círculo de direção com pínulas), torna possível determinar a direção (ou direção) de um ponto de referência . Um navegador que consegue obter a orientação de dois (ou melhor, três) pontos de referência quase simultaneamente pode, usando um transferidor especial ( regra Cras ou equivalente), fazer um ponto bastante preciso traçando os rumos dos pontos de referência no mapa.

Hoje em dia existem bússolas de rolamentos miniaturizadas (o famoso mini-Morin) de uso muito prático e até mesmo bússolas de rolamentos integradas na ótica de binóculos marinhos que melhoram muito a identificação correta de pontos de referência (a empresa alemã Steiner tornou isso uma especialidade, mas há muito cópias mais baratas).

Para ser completo, devemos citar as chamadas bússolas "táticas" montadas em veleiros muito pequenos ( 420 , Laser , 505 ..etc) praticando a regata : Eles não são usados para determinar o ponto e até mesmo o uso como bússola .a rota é possível, a sua principal utilidade é informar o timoneiro sobre as variações do vento, em particular nas viragens , quando o barco está a navegar em ângulo constante, determinado pelo limite de rigidez das velas.

O timoneiro sem pontos de referência em um longo curso pode, assim, apreciar os adonantes , os recusados , as rotações contínuas ou as oscilações periódicas da direção do vento e, assim, determinar a rota mais curta taticamente para vencer seus oponentes virando as bordas. A mais conhecida é a bússola tática magnética da firma finlandesa Silva (uma graduação especial permite ter apenas um número para memorizar), mas agora existem bússolas táticas digitais, com funções matemáticas adicionais, como a bússola eletrônica chamada tack tick (de o verbo to tack , to tackle em inglês).

Os navios de grande porte contam mais precisamente com a bússola giroscópica ou, mais recentemente, com a bússola de satélite, em vez de uma bússola magnética para navegação, embora a presença desta ainda seja obrigatória por lei.

Na verdade, a bússola magnética é perturbada pelas massas metálicas e pelas correntes elétricas da nave. Mas é necessário como reserva em caso de corte de energia elétrica.

A bússola magnética, giroscópica ou de satélite é freqüentemente vista associada a um sistema automático de direção ( piloto automático ) e navegação integrada. O fluxgate de bússola eletrônica ( fluxgate (in) ) são cada vez mais usados em veleiros, mesmo pequenos.

Aeronáutica

Bússolas eletrônicas

Alguns relógios e outros instrumentos de medição possuem uma bússola feita de componentes eletrônicos. Normalmente, são dois ou três sensores de campo magnético que fornecem dados básicos a um microprocessador . O cálculo trigonométrico é usado para exibir o rumo.

Freqüentemente, o dispositivo é um componente discreto que fornece um sinal (digital ou analógico) proporcional à sua orientação. Este sinal é então interpretado por um controlador ou microprocessador e processado internamente ou transmitido para um dispositivo de exibição.

Pontos Bússola / Graduação

Tradicionalmente, o mostrador ou rosa dos ventos é dividido em trinta e dois pontos equidistantes (chamados de quartos , o quarto ou mesmo loxodromo é 11 ° 15 '), embora as bússolas modernas sejam graduadas em graus ao invés de pontos cardeais (veja a graduação abaixo). As quatro direções principais - leste , oeste , norte e sul - são os pontos cardeais e os nomes dos outros são derivados deles (exemplo: sul = 180 °; sul-sudeste = 157 ° 30 ').

Existem vários sistemas de graduação para bússolas:

A mais conhecida é a divisão de 360 graus.
Outros sistemas usam a divisão em 400 graus (gons) ou 6400 mil angulares .
Os exércitos dos países do Oriente (antigo bloco soviético ) usam bússolas graduadas em 6.000 milésimos que os fazem parecer a face de um relógio (60 unidades), um ângulo reto medindo 15 unidades (fotos: bússola manual do NVA e russo bússola de pulso). Às vezes, eles também são graduados no sentido anti-horário (fonte: Compassipedia - veja links externos).
A Suécia foi o único país a usar bússolas graduadas em 6.300 milésimos em seu exército.
Alguns são equipados com um inclinômetro para medir ângulos verticais e um nível de bolha .

Bússola de pulso dos soldados de infantaria do exército soviético (sob os números 15 °, 30 ° e 45 ° da escala externa no sentido anti-horário: as letras cirílicas 3 (zapad, oeste), Ю (youg, sul) e B (vostok, est) .
Bússola do ex- NVA da RDA graduou-se em 6000 mils (sistema utilizado pelos países membros do Pacto de Varsóvia).
Bússola graduada em 400 gons (ou graus ) com tabela de conversão para graus (360), graus (400) e milésimos (6400).
RECTA compass graduado em 6400 milésimos de artilharia (sistema NATO).

Bússolas militares

Cada operação usa bússolas específicas porque devem atender a requisitos diferentes.

Soldado de infantaria

O soldado de infantaria precisa de um modelo compacto, leve e de uma solidez infalível.

Na maioria das vezes, eles estão dobrando caixas de metal protegendo o vidro e bloqueando a agulha. A empresa alemã Lufft tinha feito no início do XX ° século avançou versões do tipo de bússola Bézard usado pelos exércitos de vários países europeus, incluindo a França (esquerda). A empresa suíça Recta (adquirida pela SUUNTO) desenvolveu um dispositivo de gaveta especialmente ergonômico (ver galeria).

Artilharia

O atirador tem de medir a elevação ângulo para além do rolamento ângulo para um alvo. Essas bússolas têm um inclinômetro e às vezes um ou dois níveis de bolha de ar.

Alguns sistemas de lupa e prisma tornam possível ver a rosa dos ventos ampliada ao mesmo tempo que o objeto alvo.

Bússola do exército suíço.
Bússola de infantaria americana com dupla graduação, em milésimos ao redor e em graus por dentro.
Visão (graduação vista através da lupa).
Bússola graduada em graus com inclinômetro . A saliência articulada define um plano tangente ao alojamento oposto ao ponto zero.
Bússola finlandesa (Physica AB).

Na cultura

A teoria do feng shui também usa a bússola para orientar os móveis de um apartamento (entre outros).
Os muçulmanos também podem pesquisar a direção de Meca (chamada Qibla ) em busca de orações usando bússolas especiais.
A astrologia chinesa combina uma bússola e um animal, como a tartaruga (símbolo da longevidade).

Bússolas mágicas na ficção

A bússola do capitão Jack Sparrow em Piratas do Caribe que indica o que ele quer e não o norte.
Bússola do Pateta e Mickey na história em quadrinhos A bússola do Grande Khan de Walt Disney que teletransporta seu dono instantaneamente para o lugar que ele deseja.
A bússola de Lyra, chamada aletiômetro , indicando a verdade em The Golden Compass (trilogia de Ph. Pullman, 1995)

Notas e referências

Li Shu-Hua, p. 180
University of the State of Florida, " (in) Early Chinese Compass (the first Chinese Compass) " on National High Magnetic Field Laboratory (Laboratoire Intense Magnetic Field) ,2009
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(fr) Lufft , versão francesa do site oficial.
A história da famosa bússola do tipo Bezard ( Breve História da Bússola de Bezard (1852 - 1971) ) contada no site da Knowfuture é uma farsa. A bússola Bézard foi criada por Johann von Bézard, um coronel austríaco, e fabricada nas fábricas da empresa alemã Lufft em Stuttgart . Não existe uma aldeia chamada Bézard na Alsácia - Lorraine . Uma família judia com o nome de Bézard nunca existiu. A BASF fica nas margens do Reno, em Ludwigshafen , cerca de 200 km a jusante de Estrasburgo . Informações sobre a bússola de Bézard podem ser encontradas nos sites privados: Compassipedia trilingue , alemão Der Bézard-Kompaß e italiano La Original Bezard… .
Virtual Compass e Compass Cybermuseum , Compassipedia (menu Diversos / História e Bibliografia)

Apêndices

Bibliografia

Trabalho

Pierre Juhel, História da bússola: a aventura da agulha magnética , Quae,2013( ISBN 978-2-7592-1961-2 , OCLC 862212690 )

Artigos

Théophile Pépin S., " As origens da bússola marinha ", Estudos ,1897, p. 386; 479; 601 ( ler online )
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Li Shu-hua , “ Origem da Bússola II. Magnet and Compass ”, Isis , vol. 45, n o 21954, p. 175–196 ( ISSN 0021-1753 , leia online )

links externos

Registros de autoridade :
Compass and Compass Virtual Cybermuseum , Compassipedia
“ BnF - Cartas náuticas ” , em expositions.bnf.fr (consultado em 2 de fevereiro de 2021 )