Sulla cresta dell'onda

Bussola

La bussola è uno strumento per l'orientamento, fondamentale nella navigazione marittima e aerea.

Il principio su cui si fonda la bussola riguarda l'interazione tra l'ago calamitato e il campo magnetico terrestre: un magnete libero di muoversi, i cui poli non siano disposti lungo la congiungente tra i due opposti poli magnetici terrestri, subisce l'azione di una coppia di forze di modulo uguale, verso opposto e braccio non nullo, che lo fa ruotare fino ad assumere la direzione delle linee di forza del campo magnetico terrestre.


Cenni storici.

L'ago magnetico sarebbe stato usato in Cina fin dal 2634 a. C. Antichi annali cinesi riferiscono, infatti, di un carro sul quale si trovavano alcune figure dalle sembianze umane che con il braccio teso in avanti indicavano il sud, ossia il punto cardinale più importante per i Cinesi. Una descrizione precisa di tale carro si ritrova solo sotto il regno dell'imperatore Hian-tsoung (806-820 d. C.), mentre i primi accenni alle proprietà del magnete appaiono in un dizionario cinese del II secolo d. C. Tuttavia Marco Polo (sec. XIII) non parla della bussola.

I primi cenni storici sull'utilizzazione in Europa della forza direttiva magnetica risalgono alla fine del sec. XII o al principio del XIII e attribuiscono agli Amalfitani lo sfruttamento delle proprietà del magnete. La notizia che essi avessero inventato la bussola, data dal Panormita e ripetuta da Flavio Biondo, diede origine alla leggenda di un inesistente Flavio Gioia di Amalfi, che nel 1302 avrebbe costruito la prima bussola. Lo strumento si sarebbe diffuso nel Mediterraneo e sarebbe poi stato importato nei paesi nordici.

Questa primitiva bussola consisteva in una sbarretta magnetizzata fissata sopra una canna di legno, galleggiante in un recipiente d'acqua. Gli Italiani apportarono miglioramenti con l'aggiunta, prima, di un contenitore affinché il galleggiante non fosse disturbato dal vento; poi, verso la metà del sec. XIV, misero il magnete in sospensione sopra una punta e, infine, sovrapposero una rosa dei venti - generalmente molto ornata - al magnete.

La sospensione cardanica fece la sua prima apparizione intorno alla metà del sec. XVI. Una descrizione esatta si ha nel Breve compendio de la esfera y de la arte de navegar di Martin Cortés (1551), che dà direttive precise per la costruzione della bussola. Ai perfezionamenti dello strumento sono in gran parte da attribuirsi le grandi scoperte di nuove terre, dalla metà del sec. XV in poi.

Bussola Thomson Bussola a secco "THOMSON" di proprietà dell'Istituto Idrografico della Marina

Con il primato nautico dei Fiamminghi, degli Inglesi e dei Francesi, nei secoli XVI - XVII, gli Italiani furono superati nell'arte di costruire bussole. Al principio del sec. XIX apparvero le prime bussole a secco realizzate con criteri scientifici. Nel 1838 si riunì in Inghilterra un'apposita Commissione, che definì la cosiddetta bussola normale dell'Ammiragliato inglese (Admiralty Standard Compass), a quattro aghi, costruita secondo precisi principi di meccanica e di magnetismo. Fu usata su navi in ferro fino a quando, nel 1877, Sir W. Thomson non costruì la bussola basata sul principio di una rosa leggerissima con otto piccoli aghi, che si affermò in breve tempo.

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

Solo verso la fine dell'Ottocento s'introdussero le bussole a liquido, quasi contemporaneamente in vari Paesi tra cui l'Italia.

La bussola magnetica indica la direzione della componente orizzontale della forza magnetica terrestre. Essenzialmente è costituita da un ago magnetico appoggiato nel suo centro di gravità su di un perno libero di rotare sul piano orizzontale. A quest'ago è fissato un cerchio graduato da 0° a 360° (rosa). L'ago magnetico, obbedendo all'influenza del magnetismo terrestre, dirige costantemente una delle sue estremità verso il Polo Nord magnetico. La graduazione Nord della rosa si fa corrispondere a quest'estremità dell'ago. Il tutto è contenuto in una scatola cilindrica metallica - il mortaio - protetta da un vetro.

II mortaio è sospeso mediante cerchi mobili concentrici imperniati l'uno all'altro ad angolo retto (cardanica), in modo da mantenere la bussola orizzontale, malgrado il rollio o il beccheggio della nave. Sulla periferia interna del mortaio, generalmente dipinto all'interno in bianco, è segnata una striscia nera verticale, la linea di fede, giacente nel piano longitudinale della nave o in un piano ad esso parallelo.

Il timoniere, maneggiando la ruota del timone, tiene costantemente la linea di fede a corrispondere alla graduazione della rosa, che rappresenta la rotta che deve seguire la nave. Nelle bussole moderne si trovano più aghi paralleli per aumentare il momento magnetico della rosa, indicandosi comunemente con il nome di rosa il complesso di aghi e cerchio graduato.

Le bussole a secco sono provviste di aghi piccoli e leggeri, uniti fra loro con sottili fili di seta, sui quali si trova un cerchio graduato di carta. La rosa pesa pochissimo, in modo da ridurre al minimo gli attriti sul perno. Le bussole a liquido, invece, sono provviste di magneti potenti e pesanti, contenuti entro un galleggiante, su cui è fissato il cerchio graduato. Il tutto è immerso in un liquido che generalmente è una miscela di acqua e alcool, al fine di rendere più basso il grado di congelamento del liquido.

Così si ottengono grandi momenti magnetici delle rose, considerevole smorzamento - per effetto del liquido - delle oscillazioni delle rose stesse e, con galleggianti bene studiati, minimo attrito sul perno o punta di sospensione. Le bussole a liquido sono assolutamente necessarie su navi soggette a bruschi movimenti o a vibrazioni prodotte dai propulsori.


Bussola Magnaghi
La BUSSOLA A LIQUIDO "MAGNAGHI" fu costruita presso le officine di precisione dell'Istituto Idrografico, su progetto dell'Ammiraglio G. B. Magnaghi, fondatore e primo direttore dell'Istituto stesso. Fu, quindi, la prima bussola magnetica a liquido in uso presso la Marina italiana.

La graduazione, su corona metallica, poggia sul galleggiante munito di quattro fasci di tre aghi ciascuno, disposti simmetricamente a due a due in posizioni opposte.

Il numero elevato di aghi era richiesto dalle limitate proprietà magnetiche dei materiali dell'epoca, mentre il galleggiante consente di ridurre a pochi grammi il peso della rosa nella miscela alcolica, assicurandone la necessaria sensibilità. Lo strumento, del peso di kg 4,7, reca incise le scritte "154" sul mortaio, e "Ufficio Idrografico 390" sulla rosa.

(Nel 1898 l'Istituto Idrografico pubblicò La bussola a liquido della R. Marina costruita presso l'Ufficio Idrografico sui disegni di G. B. Magnaghi. Nel 1904 e ancora qualche anno dopo pubblicò La bussola a liquido Magnaghi modificata: descrizione e compensazione).


Rosa per bussola Magnaghi
ROSA PER BUSSOLA "MAGNAGHI", di proprietà dell'Istituto Idrografico della Marina. E' in materiale metallico e pesa, a secco, 260 gr. Nella miscela alcolica pesa invece solo 7 gr, per effetto della spinta prodotta dal liquido nel mortaio, come - del resto - avviene nella maggior parte delle bussole moderne per uso nautico. Se, infatti, la rosa è troppo pesante, non è sensibile e quindi viene meno alla sua funzione. Se, d'altro canto, pesa troppo poco, le variazioni di densità del liquido potrebbero farla galleggiare.
La rosa deve, invece, restare vincolata alla punta di sospensione, nonostante le possibili variazioni della miscela, al mutare della temperatura ambiente.
Chiesuola con bussola di Thomson

Il mortaio contenente la rosa poggia alla cardanica, sopra un robusto cerchio fissato su una colonna di legno che prende il nome di chiesuola, saldamente fissata al ponte della nave. Il cerchio può avere dei piccoli movimenti intorno all'asse verticale passante per il suo centro, per far sì che la linea di fede sia aggiustata, in modo da indicare esattamente la direzione poppa-prora della nave.

Entro la chiesuola sono posti i magneti permanenti compensatori e di lato ad essa, per traverso-nave, sono applicate le sfere o cilindri di ferro dolce, per compensare Il bussola. A proteggere la bussola in cima alla chiesuola si mette una copertura metallica sfinestrata (cuffia).

Chiesuola contenente una bussola a secco di tipo "Thomson". La cuffia è dipinta di bianco all'interno per riflettere la luce. Le piccole dimensioni, solo cm 67 d'altezza, ne indicano l'appartenenza a un'imbarcazione minore ossia, nel caso specifico, al cutter "Corsaro" del capitano Enrico d'Albertis.
L'oggetto appartiene al Galata Museo del Mare, Genova, e nel recentissimo catalogo scientifico (Campodonico 2002, p.120-129) del suo vasto patrimonio si trova una panoramica delle bussole lì conservate, illustrate con dovizia di notizie dall'Autore del catalogo.
Chiesuola con bussola di Thomson
Chiesuola con bussola "Thomson", 1882, conservata presso il National Maritime Museum di Greenwich.
William Thomson nel 1876 mise a punto la prima bussola magnetica compensata per l'uso sulle navi in ferro (Serafini 1997, p.158).

La bussola, oltre a indicare la direzione che segue la nave, serve anche a dare la direzione azimutale degli oggetti o astri che dalla nave si vedono. Perciò la bussola è provvista di un traguardo o grafometro, costituito da due pinnule verticali sporgenti da un cerchio orizzontale, e secondo un diametro di questo; esso viene sovrapposto al mortaio ed è libero di rotare orizzontalmente intorno all'asse verticale passante per il centro del mortaio e quindi della rosa.

Girando il traguardo fino a che le due pinnule sono nella direzione dell'oggetto, si fa lettura sulla rosa della graduazione corrispondente a tale direzione. Tale lettura dà l'azimut e il rilevamento dell'oggetto. La bussola provvista di questo traguardo si chiama bussola azimutale ed è posta in un sito della nave, ad orizzonte quanto è possibile libero e perciò in una posizione sopraelevata. La bussola che serve al timoniere si chiama bussola di rotta. Sulle navi da guerra vi sono bussole poste in locali protetti entro corazza. Le indicazioni di queste vengono trasmesse alla torretta di comando mediante congegni elettrici o apparecchi ottici. (Enciclopedia Italiana, II)

A cura di Paola Presciuttini
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