Magnetismo terrestre: composizione della Terra e funzionamento della bussola

Composizione della Terra

CROSTA MANTELLO NUCLEO ESTERNO NUCLEO INTERNO

LA MASSA TERRESTRE E' COMPOSTA DA:

• FERRO (32%)
• OSSIGENO (30,1%)
• SILICIO(15,1%)
• MAGNESIO(13,9%)
• ZOLFO(2,9%)
• NICHEL(1,8%)
• CALCIO(1,5%)
• ALLUMINIO(1,4%)
• ALTRI ELEMENTI (1,2%)

IL NUCLEO INTERNO ED ESTERNO SONO COMPOSTI DA FERRO (88,8%), NICHEL (5,8%), ZOLFO (4,5%). L'ALTA PERCENTUALE DI FERRO FA SI CHE LA TERRA SI COMPORTI COME UN ENORME MAGNETE.-

Poli geomagnetici

Polo geografico Nord Polo geomagnetico Nord 11º I + + Polo geomagnetico Sud Polo geografico Sud

COME TUTTI I MAGNETI , ANCHE IL MAGNETE TERRA POSSIEDE UN POLO POSITIVO E UN POLO NEGATIVO. LE LINEE DI FORZA DEL POLO NEGATIVO ENTRANO IN UN PUNTO MOLTO VICINO AL POLO NORD GEOGRAFICO (POLO GEOMAGNETICO NORD), LE LINEE DI FORZA DEL POLO POSITIVO ESCONO INVECE DA UN PUNTO PROSSIMO AL POLO SUD GEOGRAFICO (POLO GEOMAGNETICO SUD).

DALL'IMMAGINE POSSIAMO NOTARE LO SCOSTAMENTO DI CIRCA 11° DEI POLI GEOMAGNETICI RISPETTO A QUELLI GEOGRAFICI.IL CAMPO MAGNETICO TERRESTRE SI ESTENDE ANCHE IN QUOTA , OLTRE L'ATMOSFERA FINO ALLA IONOSFERA.

Magnetosfera e vento solare

LO SPAZIO INTERESSATO DAL CAMPO MAGNETICO TERRESTRE VIENE CHIAMATO: MAGNETOSFERA. SE NON CI FOSSERO INFLUENZE ESTERNE AD ESSO, LA MAGNETOSFERA APPARIREBBE COME NELL'IMMAGINE A SINISTRA. IN REALTA' IL CAMPO MAGNETICO TERRESTRE SUBISCE AD UNA CERTA QUOTA L'INFLUENZA DEL SOLE A CAUSA DEL COSIDETTO VENTO SOLARE( UN FLUSSO DI PARTICELLE ELETTRICAMENTE CARICHE CHE VIENE EMESSO CONTINUAMENTE DALLA CORONA SOLARE), PER CUI LA MAGNETOSFERA APPARE REALMENTE COME NELL'IMMAGINE A DESTRA.

regione di transizione magnetopausa cuspide polare Sole Terra magnetosfera magnetopausa onda d'urto vento solare fascia esterna di Van Allen fascia interna di Van AllenNorth Pole

Spostamento del polo geomagnetico Nord

Spitzbergen ++ 11° 1600 C 2000 Greenland 1700 5 1800 1900 Canada

NELL'IMMAGINE E' RAPPRESENTATO LO SPOSTAMENTO PRESUNTO DEL POLO GEOMAGNETICO NORD, AVVENUTO DAL 1600 AL 2000. NEL 2000 LO SPOSTAMENTO ERA DI CIRCA 11° A SUD DEL POLO GEOGRAFICO NORD. A CAUSA DEL VENTO E DELLE TEMPESTE SOLARI CHE INFLUENZANO IL CAMPO MAGNETICO TERRESTRE, SI HA NEL TEMPO LA VARIAZIONE DELLA POSIZIONE DEI POLI GEOMAGNETICI SULLA SUPERFICIE TERRESTRE CHE SI MUOVONO DI CIRCA 40 KM ALL'ANNO.-

Linee di forza del campo magnetico

Polo nord geografico Polo nord magnético N Linee di forza Nucleo interno Nucleo esterno linee di forza S Polo sud magnetico Polo sud geografico + SE LA TERRA AVESSE UNA FORMA REGOLARE E LA DISTRIBUZIONE DELLA MASSA FERROSA NEL SOTTOSUOLO FOSSE DISTRIBUITA UNIFORMEMENTE SU TUTTO IL SUO VOLUME E NON SUBISSE L'INFLUENZA DELLE TEMPESTE SOLARI, LE LINEE DI FORZA DEL SUO CAMPO MAGNETICO AVREBBERO UN ANDAMENTO REGOLARE . OGNUNA DELLE LINEE DI FORZA USCIREBBE DAL POLO SUD GEOMAGNETICO ED ARRIVEREBBE AL POLO NORD GEOMAGNETICO, SEGUENDO LA LINEA DI UN IPOTETICO MERIDIANO PASSANTE PER I POLI GEOMAGNETICI.

Polo nord magnetico - 1+ Polo sud magnetico

IN REALTA' L'ANDAMENTO DELLE LINEE DI FORZA NON E' REGOLARE, COME MOSTRA LA LINEA ROSSA DELL'IMMAGINE. INOLTRE POSSIAMO NOTARE CHE LA CONGIUNGENTE I DUE POLI GEOMAGNETICI NON PASSA PER IL CENTRO DELLA TERRA ED I POLI GEOMAGNETICI NON SONO SIMMETRICI RISPETTO AL CENTRO DELLA TERRA COME QUELLI GEOGRAFICI.

Bussola magnetica

Principio di funzionamento

I PRIMI POPOLI CHE STUDIARONO I MAGNETITI (CAPACI NATURALMENTE DI ATTRARRE A SE LA LIMATURA DI FERRO), FURONO I CINESI E I GRECI. L'UOMO IMPARO' FIN DALL'ANTICHITA' A SFRUTTARE IL MAGNETISMO TERRESTRE PER ORIENTARSI. SI PRESUME CHE I PRIMI A SFRUTTARE LE PROPRIETA' DI UN AGO MAGNETIZZATO FURONO I CINESI ATTORNO ALL'ANNO 1000 d.C. MA NOTIZIE CERTE, IN MERITO AL SUO UTILIZZO SI HANNO DA UN MANOSCRITTO ARABO DELLA PRIMA META' DEL 1200, IN CUI SI NARRAVA CHE UNA PUNTA DELL'AGO VENISSE ATTRATTA DALLA STELLA POLARE (DIREZIONE NORD). LA TRADIZIONE INDICA COME DATA DELLA PRIMA COSTRUZIONE IL 1300 AD OPERA DELL'ITALIANO FLAVIO GIOIA (MESSA IN DUBBIO DA ALCUNI STUDIOSI NEL 2018). IL TERMINE «BUSSOLA» COMPARE PER LA PRIMA VOLTA NEL 1400 E DERIVA DALLA PAROLA BOSSOLO, CONTENITORE , IN RIFERIMENTO ALLA CASSA DI LEGNO CHE LA CONTENEVA.

LA BUSSOLA PRIMITIVA ERA FORMATA DA UN AGO IN FERRO CHE VENIVA MAGNETIZZATO FREQUENTEMENTE CON UN MAGNETE, APPOGGIATO SU UN PEZZETTO DI SUGHERO GALLEGGIANTE IN UN CONTENITORE D'ACQUA (ABBASTANZA AMPIO DA PERMETTERE ALL'AGO DI ORIENTARSI VERSO IL NORD MAGNETICO) CHE VENIVA APPOGGIATO SULLA CARTA NAUTICA, LA STESSA VENIVA FATTA RUOTARE FINCHE' LA LINEA MERIDIANA NON COINCIDEVA CON LA PUNTA DELL'AGO CHE INDICAVA IL POLO NORD MAGNETICO.

Polo nord magnetico d Polo sud magnetico

• L'AGO MAGNETIZZATO SI DISPONE LUNGO LE LINEE DI FORZA DEL CAMPO MAGNETICO TERRESTRE.
• L'AGO ASSUMERA' UNA CERTA INCLINAZIONE RISPETTO AL PIANO ORIZZONTALE ,ESSO CAMBIERA' IN BASE ALLA LATITUDINE SEGUENDO L'ANDAMENTO DELLA FORZA MAGNETICA.

Forza magnetica e declinazione

LA FORZA MAGNETICA F SI PUO' SCOMPORRE IN UNA COMPONENTE VERTICALE Z ED UNA COMPONENTE ORIZZONTALE H (COME NELLA FIGURA IN BASSO A SINISTRA). POSSIAMO VEDERE CHE VIENE A CREARSI UN ANGOLO D'INCLINAZIONE O (TETA) CON IL PIANO ORIZZONTALE. NELL'IMMAGINE A DESTRA SI EVIDENZIA L'ANDAMENTO DELLA FORZA F CON IL VARIARE DELLA LATITUDINE (LA RAPPRESENTAZIONE E' VOLUTAMENTE INCLINATA).

- H O(+) ÎN F H F F Z Z F H ÎN Z EM -> Q A UG N A E T T Ps OT Psm RC PNm E O N S PNNm Nv d PNm i ¡PN tokatore .. PIANO ORIZZONTALE Ps Psm I

SE CONSIDERIAMO UN OSSERVATORE POSTO IN UN QUALSIASI PUNTO DELLA SUPERFICIE TERRESTRE VEDREMO CHE SU DI ESSO PASSERA' UN MERIDIANO GEOGRAFICO ED UN MERIDIANO MAGNETICO. CONSIDERANDO LA PROIEZIONE DEI DUE MERIDIANI SUL PIANO ORIZZONTALE ,POSSIAMO NOTARE CHE LA DIREZIONE DEL NORD VERO E LA DIREZIONE DEL NORD MAGNETICO FORMANO UN ANGOLO d CHIAMATO DECLINAZIONE MAGNETICA ( MAGNETIC VARIATION)

DECLINAZIONE MAGNETICA: ANGOLO COMPRESO TRA IL NORD VERO E IL NORD MAGNETICO, SI CONTA DA 0° A 180° SARA' DI SPECIE EST (+) QUANDO IL Nm SI TROVERA' ALLA DESTRA DEL NV SARA' DI SPECIE OVEST (-) QUANDO SI TROVERA' A SINISTRA DEL Nv.

Componenti della bussola magnetica

LA SUA PRESENZA A BORDO E' PRESCRITTA DALLA SOLAS (CAP.5 PARAGRAFO 19,2), LA RISOLUZIONE IMO A.382 DEL 1977 NE STABILISCE: MATERIALE DI COSTRUZIONE,ERRORI, POSIZIONAMENTO, COMPENSAZIONE ETC.

PRINCIPALI COMPONENTI DI UNA BUSSOLA A LIQUIDO (VEDI FOTO):

• LINEA DI FEDE, PUO' ESSERE UN PERNO O UNA LINEA BIANCA O COLORATA DISEGNATA SULLA PARTE INTERNA DEL MORTAIO. ESSA E' IL RIFERIMENTO PER IL TIMONIERE PERCHE' INDICA LA DIREZIONE DELLA PRUA RISPETTO AL NORD VERO, VISTO CHE DEVE ESSERE POSIZIONATA PARALLELAMENTE ALL'ASSE LONGITUDINALE DELLA NAVE.
• ROSA DEI VENTI SULLA QUALE SONO RIPORTATI I VALORI ANGOLARI DA 0°A 360°.
• MORTAIO O CASSA: INVOLUCRO AMAGNETICO.
• SOSPENSIONI CARDANICHE: AMMORTIZZANO I MOVIMENTI DI ROLLIO E BECCHEGGIO PERMETTENDO ALLA ROSA DI MANTENERE LA POSIZIONE ORIZZONTALE.
• LIQUIDO: COMPOSTO DAL 70% DI ACQUA, 30% DI ALCOOL PURO CHE IMPEDISCE IL CONGELAMENTO.
• TAPPO DI RIEMPIMENTO: PERMETTE DI RABBOCCARE IL LIQUIDO ALL'INTERNO DEL MORTAIO OGNI QUALVOLTA SIA NECESSARIO.

• PUNTA DI SOSPENSIONE O PUNTALE: PERNO COSTRUITO CON MATERIALE DURISSIMO (AGATA,RUBINO,ZAFFIRO) CHE FISSATO AL FONDO DEL MORTAIO SOSTIENE IL CAPPELLETTO IL GALLEGGIANTE SU CUI POGGIA LA ROSA E CON LA SUA SPINTA IDROSTATICA CONTRASTA IL PESO DEGLI AGHI MAGNETICI PERMETTENDOGLI DI ORIENTARSI PIU' FACILMENTE. AGHI MAGNETICI: POSIZIONATI SOTTO LA ROSA DEI VENTI, DEVONO ESSERE SEMPRE IN NUMERO PARI E CON I POLI POSITIVI SEMPRE POSIZIONATI VERSO LA DICITURA N.
• POLMONE: MEMBRANA ELASTICA CHE ASSORBE LE DILATAZIONI E LE CONTRAZIONI DEL LIQUIDO DOVUTE ALLE VARIAZIONI DI TEMPERATURA.
• VETRO DI COPERTURA: PUO' ESSERE PIATTO O A CUPOLA E SERVE A CONTENERE IL LIQUIDO ALL'INTERNO DEL MORTAIO.
• CHIESUOLA: COLONNA CILINDRICA IN LEGNO (FOTO 3) CHE NELLA PARTE SUPERIORE SI PRESENTA CAVA E OFFRE L'ALLOGGIAMENTO AL MORTAIO. NELLE VECCHIE NAVI VENIVA FISSATA AL FASCIAME DEL PONTE DI COMANDO, DAVANTI ALLA RUOTA DEL TIMONE. OGGI GIORNO VIENE PREVALENTEMENTE FISSATA IN CONTROPLANCIA E CON UN SISTEMA COMPOSTO DA SPECCHI E TUBO OTTICO, IN QUESTO E' POSSIBILE EFFETTUARNE LA LETTURA DALLA POSTAZIONE DEL TIMONIERE (FOTO 4).

FOTO 1 LINEA DI FEDE www.portolage.com MORTAIO ROSA DEI VENTI N SOSPENSIONE CARDANICA W E TAPPO DI RIEMPIMEN TO LIQUIDO POLMONE GALLEGGIANTE AGHI MAGNETICI PUNTA DI SOSPENSIONE

LINEA DI FEDE FOTO 2 0 330 30 60 0 270 = r 90 E S

QUANDO LA NAVE ACCOSTA, LA LINEA DI FEDE SEGUE IL MOVIMENTO DELLA NAVE MENTRE LA ROSA DEI VENTI RIMANE ORIENTATA NELLA DIREZIONE DEL NORD (VEDREMO POI CHE INDICHERA' REALMENTE IL NORD BUSSOLA).

FOTO 4 FOTO 3 - Reflector compass binnacle (chiesuola) Reflection tube (tubo ottico) Optical bypass (deviatore ottico) Mirror head (visore) Helmsman (timoniere) Steering position (postazione del timoniere)

Apparecchiature per rilevamenti con bussola

APPARECCHIATURE CHE PERMETTONO DI EFFETTUARE I RILEVAMENTI CON LA BUSSOLA MAGNETICA. CERCHIO AZIMUTALE 240 250 260 270 SI POSIZIONA SOPRA IL MORTAIO DELLA BUSSOLA E TRAGUARDANDO UN OGGETTO E' POSSIBILE LEGGERE IL CORRISPONDENTE RILEVAMENTO BUSSOLA 23