Kompass

mini|Kompass – der Buchstabe O steht in den meisten romanischen Sprachen für „Westen“ (z. B. spanisch oeste, italienisch ovest, französisch ouest). Der Buchstabe E steht hier für „Osten“ (east, est oder este). mini|Kompassrose von 1607 mit Einteilung in 32 Richtungen

Der Kompass (von „Zirkel, Magnetnadel“, abgeleitet von compassare „abschreiten“,Friedrich Kluge: Etymologisches Wörterbuch der deutschen Sprache. 24. Auflage, bearbeitet von Elmar Seebold. Walter de Gruyter, Berlin 2002. ISBN 3-11-017472-3. S. 515. Plural: Kompasse) ist ein Instrument zur Anzeige der Richtung des Erdmagnetfelds und dient damit der Bestimmung der Richtung von Nord- und Südpol der Erde und daraus abgeleitet der anderen Himmelsrichtungen. In seiner einfachsten Form besteht ein (Magnet-)Kompass aus einer frei beweglichen Nadel, die aus einem magnetischen Material besteht. Der magnetische Nordpol der Nadel dreht sich dabei zum magnetischen Südpol der Erde, der nahe beim geografischen Nordpol in der Arktis liegt.

Andere Ausführungen sind elektronische (Magnet-)Kompasse auf Basis von Hall-Sensoren oder anderen Sensoren. Mit einem Fluxgate-Magnetometer kann Betrag und Richtung des Erdmagnetfeldes auf ein 1/100.000 seines Absolutwerts genau bestimmt werden.

Ganz ohne Ausnutzung des Erdmagnetfeldes arbeiten Kreiselkompasse, deren Wirkungsweise auf der Erdrotation beruht. Die Richtungsmessung erfolgt bezüglich der geografischen Nord-Süd-Richtung anstatt zur Richtung der Feldlinien des Erdmagnetfeldes. Es gibt auch Kreiselinstrumente ohne Richtungsbezug (freie Kreisel wie den Kurskreisel), die allerdings periodisch nachgestellt werden müssen. Ebenfalls ohne Magnetfeld kommen Sonnenkompasse aus.

Ein Kompass mit Peilvorrichtung wird auch Bussole genannt. Meist wird dieser Begriff in der Vermessungstechnik für Präzisions-Peilkompasse verwendet, vor allem in Österreich und Italien wird aber auch der einfache Wander- oder Marschkompass so genannt. Boussole ist das französische Wort für Kompass.

Geschichte des Magnetkompasses

Nasser Kompass

Die Erkenntnis, dass sich Splitter von Magneteisenstein in die Nord-Süd-Richtung drehen, war in Europa seit der griechischen AntikeKarl-Heinz Ludwig, Volker Schmidtchen: Metalle und Macht. 1000 bis 1600. Propyläen Ullstein, Berlin / Frankfurt/Main 1992. und in China seit der Zeit der Streitenden Reiche, zwischen 475 v. Chr. und 221 v. Chr. bekannt.

Die seriösen Studien zum Ursprung des Kompasses von J. KlaprothHartmut Walravens: Würdigung des Schaffens von Julius Klaproth. Berlin (englisch); hu-berlin.de (PDF).Julius Klaproth: Lettre à M. le Baron A. von Humboldt sur l’invention de la Boussole. Deutsche Fassung: Arnim Wittstein, 1885. und L. de SaussureL. de Saussure: L’origine de la rose des vents et l’origine de la boussole. Genf 1923. führen zu dem Ergebnis, dass die chinesischen Navigatoren den nassen Kompass bereits um die Jahrtausendwende kannten. Die Chinesen benutzten seit dem 11. Jahrhundert n. Chr. eine schwimmende, nasse Kompassnadel, die Südweiser genannt wurde. Tatsächlich ist auf dem chinesischen KompassJoseph Needham: Science and civilisation in China. Vol.4, Pt.3: Civil engineering and nautics. Cambridge Univ. Press, Cambridge 1971, ISBN 0-521-07060-0, S. 560 ff. (englisch). die Südrichtung als Hauptrichtung markiert. Im Laufe der Zeit entwickelten sich daraus spezielle Kompassformen mit einer Einteilung in 24, 32, 48 oder 64 Striche bzw. Himmelsrichtungen (siehe Erdzweige). Ende des 11. Jahrhunderts empfahl Shen Kuo (1031–1095 n. Chr.) in seinem Hauptwerk einen Kompass mit Einteilung in 24 Richtungen; kurz nach seinem Tod waren solche Kompasse tatsächlich in Gebrauch.

Die Matrosen des östlichen Mittelmeeres haben spätestens zur Zeit der Kreuzzüge vom nassen Kompass erfahren und ihn optimiert. Da dieser seinem Besitzer jedoch einerseits große Vorteile gegenüber der Konkurrenz brachte und andererseits quasi mit verbotenen magischen Kräften funktionierte, wurde dieses Wissen möglichst geheim gehalten. In Europa beschrieb der englische Gelehrte Alexander Neckam 1187 den nassen Kompass als eine magnetisierte schwimmende Nadel, die unter Seeleuten in Gebrauch war. Auch in einer kirchenkritischen Schrift des französischen Mönches Hugues de Bercy wurde die schwimmende Magnetnadel um 1190 (vielleicht auch bereits vor 1187)La Bible de Guyot; Quelle: Compassipedia/Kompassmuseum, Geschichte/Fachliteratur. erwähnt.Karl Heinrich Wiederkehr, Gudrun Wolfschmidt: Sterne weisen den Weg. Geschichte der Navigation. Books on Demand, Norderstedt 2009, S. 55 f.

Auf der Arabischen Halbinsel wurde der Kompass wahrscheinlich nicht erfunden, da die arabischen Seeleute um die Jahrtausendwende über gute astronomische Kenntnisse verfügten und dank der gleichmäßigen Winde in ihrer Weltregion gut navigieren konnten. Im arabischen Raum lässt sich der nasse Kompass etwa einhundert Jahre nach Alexander Neckams Erwähnung nachweisen.Barbara M. Kreutz: Mediterranean Contributions to the Medieval Mariner’s Compass. In: Technology and Culture, 14, 1973.

1932 veröffentlichte Edmund Oskar von Lippmann eine Studie,Edmund O. von Lippmann: Geschichte der Kompassnadel bis zur Erfindung des Kompasses (gegen 1300). Verlag Julius Springer, Berlin 1932. in der er versuchte, die angebliche Überlegenheit der „nordischen Rasse“ zu beweisen, indem er Argumente für eine hypothetische, unabhängige Erfindung des Kompasses in Europa beizubringen suchte, ohne auf alle anderen früheren Untersuchungen einzugehen. Diese falsche Theorie wird heute teilweise immer noch vertreten.Christian Rohr: Kompass, Papier und Schießpulver. Salzburg 2003.

mini|hochkant=0.8|Trockenkompass, Darstellung in einer Abschrift der Epistola de magnete von 1269 mini|hochkant|Schiffskompass in einer kardanischen Aufhängung

Trockener Kompass Die erste schriftliche Erwähnung einer trocken auf einem Stift spielenden Magnetnadel findet sich im Epistola de magnete von 1269, geschrieben von Petrus Peregrinus de Maricourt, womit der noch heute benutzte trockene Kompass erfunden war. Ein Seefahrer namens Flavio Gioia, dessen Existenz nicht gesichert ist, wird am Hafen von Amalfi als angeblicher „Erfinder des Kompasses“ mit einem Denkmal geehrt. Die Legende um Flavio Gioia beruht wahrscheinlich auf einem Übersetzungsfehler.

Der trockene Kompass war genauer als die schwimmende Nadel und ermöglichte so eine präzisere und bessere Navigation. Im späten 13. Jahrhundert kombinierten die Seefahrer des Mittelmeers als erste die Magnetnadel mit der Windrose.Uta Lindgren: Europäische Technik im Mittelalter 800–1400. Tradition und Innovation. Gebr. Mann, Berlin 1998.

Auf deutschen – das heißt für das Mittelalter: hansischen – Seeschiffen wurde der Kompass erst im 15. Jahrhundert benutzt,Uwe Schnall: Navigation nach Sicht und Sand. In: Gabriele Hoffmann, Uwe Schnall: Die Kogge. Bremerhaven 2003, S. 38–40. englische und südeuropäische Seefahrer waren ihnen deutlich voraus.

Nach China kam der trockene Kompass etwa um das Jahr 1600 über Japan, das ihn von Spaniern und Portugiesen übernommen hatte.

Gehäuse und Aufhängung Um das Jahr 1400 bauten europäische Seefahrer die trockene Kompassnadel und Windrose in ein festes Gehäuse ein, um es fest auf ihren Schiffen zu stationieren. Leonardo da Vinci schlug als erster vor, den Kompasskasten in einer kardanischen Aufhängung zu platzieren, um so die Genauigkeit weiter zu steigern. Ab 1534 wurde seine Idee verwirklicht und setzte sich während des 16. Jahrhunderts in ganz Europa durch, wodurch europäische Segelschiffe über die fortschrittlichste und exakteste Kompasstechnik ihrer Zeit verfügten.

Entdeckung der Missweisung (Deklination) Anfang des 15. Jahrhunderts bemerkte man in Europa, dass die Kompassnadel nicht genau zum geografischen Nordpol zeigt, sondern – örtlich unterschiedlich – meist entweder westlich oder östlich davon abweicht. Diese Abweichung wird Ortsmissweisung oder Deklination genannt. Es ist nicht sicher, wer diese zuerst erkannte. Jedoch gilt als gesichert, dass Georg von Peuerbach der erste war, der über die Missweisung schrieb. Der älteste erhaltene Kompass, bei dem die Missweisung eingezeichnet ist, stammt von Peuerbach. Später nahm ein Engländer – James Cook – genaue Messungen der Missweisung in den von ihm bereisten Gebieten vor und lieferte damit die Grundlage für eine Karte, welche die Missweisung rund um den Globus zeigte. Um 1542 wusste man bereits, dass es auch eine Linie ohne Missweisung – die Agone – gab. Ein weiterer Engländer – Henry Gellibrand – entdeckte, dass sich die Missweisung im Laufe der Zeit änderte.

Entdeckung der Inklination Ein englischer Kompassbauer – Robert Norman – bemerkte, dass eine zunächst ausbalancierte Magnetnadel sich neigte, nachdem sie magnetisiert wurde. Er sann auf Abhilfe und beschwerte das hochliegende Ende mit einem Gewicht. Als Ursache hatte er die Inklination erkannt und darüber eine Abhandlung (Newe Attractive, deutsch: „Neue Anziehung“, Magnetische Neigung) veröffentlicht.

Aufbau und Funktionsweise von mechanischen Magnetkompassen mini|hochkant=0.6|Schiffskompasse funktionieren dank einer Kardanik trotz starker Krängung

Der klassische Magnetkompass besteht aus einem drehbaren Zeiger aus ferromagnetischem Material und einem Gehäuse, in dem dieser Zeiger möglichst reibungsarm gelagert ist. Als Träger der Magnetnadel werden dazu z. B. abriebfeste Edelsteine wie Rubin oder Saphir verwendet.Funktionsindex Kompasse. Abschnitt Nadel mit Edelsteinlager. Firma Suunto; abgerufen 2014. Am Gehäuse ist in der Regel eine Winkelskala angebracht. Der Zeiger selbst kann die traditionelle Form einer Nadel haben. Bei Schiffskompassen befindet sich diese Winkelskala jedoch als komplette Scheibe auf der Nadel und am Gehäuse ist nur ein Ablesestrich (Steuerstrich).

Der Zeiger richtet sich, wenn er nach allen Richtungen frei beweglich ist, in Richtung des Erdmagnetfelds aus. Dessen Feldlinien verlaufen ungefähr in geographischer Nord-Süd-Richtung. Da die Abweichung meistens sehr genau bekannt ist und teilweise in topografischen Karten verzeichnet ist, kann aus der Richtung des Zeigers relativ präzise auf die geografische Nordrichtung geschlossen werden.

Kompasskapseln sind heutzutage meist mit einer Flüssigkeit gefüllt, um die Bewegung der Nadel zu dämpfen. Dadurch vibriert sie bei Erschütterungen weniger, was das Ablesen erleichtert, ohne dass dadurch das rasche Einschwingen erschwert wird. Die Flüssigkeit besteht oft aus einem leichten Öl oder einem Lösungsmittel, das nicht zum Rosten der Nadel führt und auch bei tiefen Temperaturen nicht stockt.

Aufbau und Funktionsweise von elektronischen Magnetkompassen mini|Video: So funktioniert ein digitaler Kompass Auch beim elektronischen Magnetkompass wird das Erdmagnetfeld genutzt. Für den Sensor kommen unterschiedlichste Techniken zum Einsatz. Neben dem eigentlichen Magnetfelddetektor kommen oft auch Bauteile zum Einsatz, mit denen die Ausrichtung des Detektors zur Erdoberfläche festgestellt wird (Aber auch kardanische Aufhängungen anstelle des Lagedetektors kommen zum Einsatz). Eine nachgeschaltete Elektronik erlaubt die Berücksichtigung, d. h. Kompensation störender magnetischer Felder der Umgebung (Deviation, Ablenkung). Dies ist besonders beim Einsatz auf Fahrzeugen wichtig. Darüber hinaus kann die Elektronik auch die Deklination (Missweisung) mit einberechnen.

Der generelle Nachteil von elektronischen Magnetkompassen ist die Abhängigkeit von einer Stromversorgung, die den alleinigen Einsatz für manche (sicherheitsrelevante) Anwendung ausschließt. In solchen Fällen gehört dann oft auch noch ein stromunabhängiger klassischer Magnetkompass zur Ausstattung.

Weil die erforderlichen Bauteile sehr klein und billig sind, werden sie häufig als Zusatzausstattung in Smartphones, GNSS-Handgeräte usw. eingebaut. Es gibt elektronische Magnetkompasse aber auch als eigenständige Geräte.

Verwendung

Navigation