1.

Introduzione

Bussola Strumento di orientamento, utilizzato per individuare la direzione rispetto a un riferimento noto. I due tipi principali di bussola sono la bussola magnetica, già conosciuta nel XIII secolo, e la girobussola o bussola giroscopica, sviluppata all'inizio del XX secolo. Nella bussola magnetica, la direzione viene indicata mediante uno o più aghi magnetici che, sotto l'influenza del campo magnetico terrestre, puntano verso il Polo Nord magnetico. La girobussola, invece, non risente del magnetismo terrestre perché sfrutta il moto di rotazione della Terra intorno al proprio asse. Ideata da Jean-Bernard-Léon Foucault, essa è costituita principalmente da un sistema giroscopico che, essendo soggetto a una coppia che mantiene l'asse di rotazione in un piano orizzontale, tende a collocare tale asse sulla linea nord-sud parallela all'asse di rotazione terrestre, indicando così il Polo Nord geografico.

2.

Bussola magnetica

Nella sua forma più semplice, la bussola magnetica è costituita da un ago magnetico, libero di ruotare su un piano orizzontale, montato su un perno posto al centro di un quadrante circolare chiamato rosa (nome derivato dalla rosa dei venti), suddiviso in 360 gradi.

Le bussole nautiche magnetiche sono equipaggiate con più aghi magnetici paralleli fissati sulla faccia inferiore della rosa, che è libera di ruotare sul proprio asse all'interno di un involucro di bronzo, detto mortaio, chiuso da un coperchio di vetro. Le bussole nautiche sono montate su sospensioni cardaniche in modo che la rosa sia sempre in posizione orizzontale, per ridurre gli effetti del rollio e del beccheggio della nave (vedi Navigazione).

Nella bussola a liquido, il tipo più stabile di bussola nautica, il mortaio è riempito con una miscela di alcol e acqua, nella quale la rosa galleggia e ruota intorno al proprio asse. Il liquido alleggerisce il peso della rosa sul perno, che così è soggetto a un attrito minore, ma soprattutto smorza le oscillazioni provocate dal movimento della nave, per cui questo tipo di bussola è preferito alla bussola a secco. In entrambi i tipi, la lettura della direzione si esegue per confronto della posizione della rosa rispetto a una linea nera (detta linea di fede) tracciata sul diametro del coperchio di vetro.

L'ago della bussola si orienta esattamente verso il nord magnetico soltanto se sulla nave non si verificano fenomeni magnetici e se nelle vicinanze dello strumento non vi sono masse di acciaio, o in generale di materiale ferromagnetico. Per evitare la deviazione dell'ago a causa di influenze esterne, la bussola è montata su una colonnina (detta chiesuola), saldamente fissata alla struttura della nave, all'interno della quale si trovano dei magneti compensatori.

Un altro possibile errore è dovuto alla variazione della declinazione magnetica, ossia dell'angolo tra meridiano geografico e meridiano magnetico. La declinazione magnetica subisce variazioni quantitative, direzionali e temporali note per la maggior parte delle località terrestri, e quindi registrate sulle carte nautiche, ma in occasione di tempeste magnetiche essa subisce anche variazioni temporanee e imprevedibli, soprattutto a latitudini elevate (vedi Geofisica).

3.

Girobussola

La bussola giroscopica, che comprende uno o più giroscopi, viene installata su grandi unità navali. Il suo principio di funzionamento segue quello del giroscopio: una trottola in rapida rotazione tende ad allineare il suo asse di rotazione a quello terrestre. A differenza della bussola magnetica, essa punta verso il nord geografico e, non risentendo della presenza del campo magnetico terrestre, non è soggetta agli errori di deviazione e a quelli dovuti alla variazione della declinazione magnetica. Nello strumento sono previsti dispositivi di correzione della deriva verso est, associata al moto di rotazione terrestre, e degli errori di velocità e di rotta. In genere, sulle navi oceaniche la girobussola è collegata elettricamente al pilota automatico, lo strumento di governo automatico della nave, al quale invia segnali per il costante mantenimento della rotta.

Le bussole utilizzate nella navigazione marittima non sono adatte alla navigazione aerea, soprattutto a causa delle improvvise virate e delle rapide variazioni di velocità tipiche degli aeroplani. Le bussole di uso aeronautico dispongono di unità direzionali magnetiche stabilizzate mediante pendoli e giroscopi e sono note come bussole girostabilizzate. In questi strumenti, che funzionano sul principio dell'induzione elettromagnetica, il magnetometro sensibile alla direzione è costituito da bobine a induzione e dispositivi predisposti in modo che le variazioni direzionali risultino proporzionali alla tensione indotta dalla variazione di flusso del campo magnetico terrestre, la quale può così essere utilizzata per attivare a distanza degli indicatori di direzione.