La Boussole
Météo et instruments
météorologiques pour l'amateur
(P. R. JAMESON 1912)
Les aimants en fer naturel sont extrêmement rares, mais une grande quantité de fer magnétique se trouve en Suède et dans les États de New York et du New Jersey.
Le méridien géographique d'un lieu est le plan imaginaire passant par ce lieu et par les deux pôles terrestres, et le méridien est le tracé de ce plan sur la surface du globe.
Le méridien magnétique est le plan vertical passant en cet endroit par les deux pôles d'une aiguille de boussole.
Le méridien magnétique ne coïncide pas avec le méridien géographique et l'angle qui existe entre ces deux méridiens est appelé déclinaison ou variation de l'aiguille magnétique.
Dans certaines parties de la terre, les deux méridiens coïncident. Cette "ligne sans variation" s'appelle la "ligne agnoique".
Une telle ligne coupe l'est de l'Amérique du Sud près du cap Hatteras et traverse la baie d'Hudson. De là, il traverse les régions arctiques, pénètre dans l'Ancien Monde à l'est de la mer Blanche, traverse la Caspienne, coupe l'est de l'Arabie, tourne ensuite vers l'Australie et traverse le cercle atlantique pour compléter le circuit.
Il y a des endroits où la déclinaison de la boussole change plus rapidement. Les plus remarquables sont la côte de Terre-Neuve, le golfe du Saint-Laurent, la côte nord-américaine et la Manche et ses approches.
Le magnétisme de la terre est sujet (dans certaines limites) à des changements presque continuels, à la fois de direction et d'intensité. L'aiguille aimantée n'est presque jamais absolument stationnaire, mais présente presque continuellement de très petites variations.
VRAI NORD ET SUD
L'extrémité de l'aiguille pointant vers le sud contient le magnétisme du nord car (selon la loi du magnétisme) les pôles semblables se repoussent, tandis que les pôles différents s'attirent.
La terre étant un aimant, une aiguille libre à n'importe quel endroit devrait prendre une direction définie, mais il ne s'ensuit pas que cette direction doive être le vrais nord et le vrais sud, car les pôles magnétiques de la terre ne coïncident pas naturellement avec les pôles géographiques.
Si une boussole est à un endroit dans le même méridien avec les deux pôles, l'aiguille indiquera le vrai nord. Mais si le pôle magnétique se trouve soit à l'ouest, soit à l'est du méridien du lieu donné, l'extrémité nord de l'aiguille s'écartera soit à l'est, soit à l'ouest du vrai nord, et la déclinaison (ou variation de l'aiguille) sera ainsi indiquée dans degrés.
CHANGEMENT DE VARIATION DE LA BOUSOLLE
Dans la région entre San Francisco et Honolulu, les cartes récentes donnaient systématiquement une valeur trop faible de variation vers l'est (déclinaison magnétique), de sorte que la boussole indiquait en fait 1° à 2° plus à l'est que ne l'indiquent les cartes utilisées pour diriger le cap d'un navire entre ces ports.
Étant donné que la distance est d'environ 2 000 miles, et en supposant une erreur systématique moyenne de 1° seulement, cela pourrait se produire lors d'un passage nuageux ou brumeux, lorsqu'aucun soleil ou aucunes étoile ne serait visible et que la seule dépendance devrait être mise sur la boussole et le log, le navire à la fin de son voyage de 2 000 milles se trouverait trop au nord d'environ 1-60 de la distance parcourue (environ 35 milles).
CHANGEMENTS DANS LA DÉCLINAISON DE LA COMPAS
Des illustrations de la différence dans les variations magnétiques sont bien montrées par ce qui suit :
À Londres, en 1576, la déclinaison était de 11° 15' à l'est du vrai nord. Quatre-vingts ans plus tard, il pointait plein nord, et en 1760, il y a un enregistrement indiquant qu'il pointait 19° 13' à l'ouest du nord.
La déclinaison vers l'ouest a atteint son maximum vers 1819, lorsque sa lecture était de 24° 40'. Depuis lors, l'aiguille s'est déplacée légèrement vers l'est, le taux annuel actuel de diminution étant supérieur à 8'.
En 1904, elle faisait 16° 15'
L'AIGUILLE DE LA BOUSSOLE
Si nous imaginons la terre comme un énorme aimant rond (avec les pôles nord et sud opposés l'un à l'autre) et tenons une aiguille magnétique qui est précisément équilibrée (à l'équateur de cette sphère), elle ne pointera pas seulement le nord et le sud mais supposera une position parfaitement horizontale.
Si on la rapproche de l'extrémité nord de la sphère, cette extrémité de l'aiguille plongera, et la même chose se produit si on la tient vers le sud. À chaque pôle, il pointerait vers la terre (à un angle de 90° F.). C'est ce qu'on appelle l'inclinaison ou le pendage de la boussole.
Robert Normas est crédité de la découverte du pendage de la boussole dès 1576.
Entre 5h et 7h30, l'électricité positive est à son minimum. Il atteint son premier maximum vers 9h30, quand il diminue à nouveau de 2h30 à 4h30. Il augmente, en atteignant son deuxième maximum de 6h30 à 9h30.
La foudre inverse souvent les pôles des aiguilles de la boussole.
La plus grande quantité d'électricité est observée lorsque la pression barométrique est la plus élevée.
OÙ LE MAGNÉTISME EST LE PLUS GRAND
En comptant les vibrations d'une délicate aiguille plongeante, on trouvera que la force du magnétisme terrestre augmente à mesure que l'on va de l'équateur vers l'un ou l'autre des pôles.
BOUSSOLE
Une boussole est probablement mieux décrite comme une aiguille aimantée pivotée sur son centre pour se balancer librement sur un point durci, utilisée pour indiquer le méridien magnétique et, au moyen d'un cadran ou d'un cercle gradué, les azimuts de relèvement des objets à partir de ce méridien.
LES PREMIÈRES COMPAS
Il est difficile de déterminer qui a le premier mis le magnétisme en pratique, mais les premiers Chinois semblent avoir été familiarisés avec la propriété de polarité de l'aimant (minerai de fer magnétique) et l'ont utilisée comme boussole en la faisant flotter dans l'eau sur un morceau de liège.
A INVENTÉ
Flavio Goija, d'Amain (début du XIVe siècle) aurait été le premier à avoir inventé l'aiguille aimantée.
Le Dr Gilbert (1600) déclare que la boussole a été apportée en Italie depuis la Chine par Marco Polo vers 1295. Il est prouvé qu'elle a été utilisée en France vers l'an 1150, en Syrie vers la même période et en Norvège avant 1266.
Il existe de nombreux types de boussoles, chacune adaptée à un certain usage lorsqu'elle est utilisée par les géomètres, les chasseurs, les marins et pour les militaires, etc.
BOUSSOLE PRISMATIQUE
La boussole prismatique (Fig. 1) est utilisé pour l'arpentage, plus particulièrement à des fins militaires. Elle se compose d'une boîte en laiton d'environ 3 pouces de diamètre.
Fig. 1
Sur le pivot se balançe l'aiguille aimantée, au sommet de laquelle est fixée une carte correctement divisée en degrés.
Dans les boussoles de la meilleure qualité, un anneau en aluminium divisé est remplacé à la place du cadran en carton, car il en fait un instrument beaucoup plus satisfaisant et moins susceptible de se dérègler.
OBSERVATION DES ANGLES
Comme les angles horizontaux peuvent être observés avec une grande rapidité, c'est un instrument très précieux pour l'arpenteur militaire, qui peut faire des observations (en tenant la boussole dans ses mains) avec toute la précision nécessaire à une observation ou à un croquis ; pour obtenir une précision absolue, l'utilisation d'un trépied est nécessaire.
MÉTHODE D'UTILISATION DU COMPAS FIG.1
La palette de visée et la boîte à prisme doivent être tournées vers le haut pour que l'instrument apparaisse comme illustré, puis placez ou tenez l'instrument aussi près que possible de l'horizontale afin que le cadran puisse tourner librement.
Les divisions sur le cadran peuvent être finement focalisées en élevant ou en abaissant la boîte à prisme dans sa douille.
Regardez l'objet visé (à travers la fente dans la boîte du prisme) jusqu'à ce que la ligne métallique dans la girouette coupe à travers l'objet.
Ensuite, en regardant à travers la boîte à prisme sur le cadran, un certain nombre peut être lu. Ce nombre de degrés est le relèvement magnétique de l'objet à partir du point d'observation.
Si l'observateur souhaite prendre un angle de cet objet à un autre, répétez l'opération en visant le deuxième objet (en prenant soin de tourner la boussole sur son centre), et après que cette lecture a été notée, la valeur de l'angle est la différence entre les deux lectures effectuées.
Si la première lecture était de 249° 30', et la seconde de 319° 30', la valeur de l'angle serait de 70°.
NUANCES D'AZIMUT ET ACCESSOIRES DE MIROIR
Dans le but de prendre le relèvement d'objets considérablement au-dessus ou au-dessous du niveau de l'observateur, des miroirs et des lunettes solaires («nuances d'azimut et accessoires de miroir») sont appliqués à un certain type de boussoles prismatiques.
Le miroir glisse de haut en bas de la palette de visée avec suffisamment de friction pour rester à n'importe quelle partie souhaitée de la palette. Il peut être mis avec son visage au-dessus ou au-dessous du plan horizontal de l'œil.
Si l'instrument est utilisé pour obtenir l'azimut magnétique du soleil, les lunettes noires doivent être placées entre l'image du soleil et l'œil.
Boussoles de navires
La boussole du navire, que Sir Wm. Thompson (Lord Kelvin) a inventé (Fig. 2), a été pris comme standard pour le monde marin.
Fig. 2. Lord Kelvin's Boussole standar
La boussole du marin se compose d'un bol en cuivre ou en laiton, de forme hémisphérique, dans lequel est montée une rose des vents montée sur une pointe délicate, le cadran tournant sur un capuchon d'agate pour assurer son fonctionnement aisé.
Comme le roulis et le tangage d'un navire seraient susceptibles de perturber les compas ordinaires, ces bols sont généralement remplis d'un liquide alcoolisé pour maintenir la carte stable.
CONSTRUCTION
Les bols des compas sont soutenus dans un anneau par deux pivots faisant saillie des côtés opposés de la boîte. Cet anneau est balancé par deux pivots perpendiculaires au premier.
Cette disposition (appelée "gim-balling") maintient le pivot de la boussole toujours vertical, le bol étant lesté vers le bas, de sorte que son centre de gravité se trouve considérablement en dessous des points de suspension.
La carte de cadran (avec ses pièces jointes) est construite aussi légère que possible pour rendre la boussole très sensible.
Il se compose d'un mince rebord circulaire en aluminium, attaché par des cordes de soie à un petit disque en aluminium, au centre duquel se trouve un capuchon en agate.
Aux cordes est gommé un fin anneau de papier, sur lequel sont marqués les points cardinaux. Le pivot sur lequel repose ce cadran est en platine-iridium, pour assurer la dureté et l'absence d'oxydation.
Il y a huit aimants (à peu près aussi épais que des aiguilles à tricoter et de deux à trois pouces de long), placés symétriquement de chaque côté du centre. Ceux-ci se trouvent dans un plan à environ 11/8 pouces au-dessous du carte, étant pris en charge par l'anneau en aluminium par des cordes de soie.
Comme le poids de la carte (aimants et tout) n'est pas supérieur à 10 grammes et que les aiguilles sont quelque peu en dessous du point de suspension, la carte reste horizontale même lorsque les aiguilles ont une tendance considérable à plonger.
Le bol de la boussole de Lord Kelvin a un compartiment à sa base, partiellement rempli d'huile de ricin pour éviter les oscillations.
UNE EXPÉRIENCE MAGNÉTIQUE
Pour induire une petite quantité de magnétisme naturel dans une barre de fer doux (comme un tisonnier ordinaire), attachez une ficelle de soie autour du centre, en la tenant de sorte qu'elle pointe plein nord et sud à l'angle d'inclinaison approprié.
En tapotant légèrement le fer avec un morceau de métal, les molécules vont s'arranger par l'induction du magnétisme naturel qui passe constamment autour de nous. Il ne conservera pas son pouvoir pendant un certain temps et le perdra instantanément en cas de chute ou de mise au feu.
Fig- 3 magnétiser une barre de fer
LES NAVIRES SONT DES AIMANTS
De cette manière, les navires deviennent d'énormes aimants, car le martelage des plaques, des rivets, etc., dans la construction induit un magnétisme naturel.
Une grande partie est généralement perdue lors du premier voyage, à cause du clapotis des vagues et des vibrations des machines et des moteurs. Le magnétisme qui reste est appelé magnétisme permanent, car il subit très peu de perte de puissance ultérieure.
POURQUOI LES NAVIRES SONT « BALANCÉS ».
Avant de quitter le port, les navires sont "balancés" pour le réglage de la boussole afin de compenser l'attraction locale du fer et de l'acier dans le navire.
Un nombre suffisant d'aimants en acier dur sont alors placés dans l'habitacle (sous le compas) de manière à contrebalancer exactement le magnétisme permanent du navire.
D'autres influences sont corrigées par une barre de fer doux (Flinders Bar) placée immédiatement en avant ou en arrière de l'habitacle. Il doit être de la bonne longueur pour produire une compensation exacte lorsque son extrémité supérieure est au niveau des aiguilles de la boussole.
Le processus consiste à observer la direction de la boussole standard à bord du navire, lorsque la tête du navire pointe N, NE, E, SE, etc., et à la comparer avec celle d'une boussole non perturbée à terre. De cette manière, l'erreur de la boussole sur chaque point est constatée, et d'elle la table des erreurs est tirée.
En examinant ce tableau, l'officier de navigation constate quelle part des erreurs est due au magnétisme permanent dans le navire, et quelle part à l'induction temporaire dans le fer vertical et horizontal.
MÉTHODES DE COMPENSATION
Ces plusieurs erreurs sont compensées, premièrement, par des aimants permanents dans l'habitacle ; deuxièmement, par le Flinders Bar ; troisièmement, par les sphères de fer bâbord ou tribord.
De nombreux types de compas sont utilisés par les voyageurs, les touristes et les sportifs, les modèles les plus populaires étant montés dans des boîtiers de montres de chasseur (Fig. 4) ou contenus dans des boîtes en laiton avec des couvercles de levage (Fig. 5).
Fig. 4
Fig. 5
La plupart ont le cadran (fixé à la base du compas) gradué de 0° à 90° entre N et E, E. et S, SW, et W et N.
L'aiguille qui est habituellement employé dans ces boussoles, a un centre bijou, le tout tournant sur une pointe d'acier délicate.
PROTECTION DES BIJOUX
Un arrêt automatique est installé sur les meilleurs modèles, le ressort du couvercle, lorsqu'il est fermé, entrant en contact avec un poussoir, qui "jette" l'aiguille et le capuchon du bijou hors de la pointe, empêchant les frottements et l'usure.
Fig. 6. Boussole à cadran lumineux.
La figure 6 illustre une boussole à cadran lumineux, qui présente un grand avantage par rapport au type ordinaire, car par exposition à la lumière du jour, le cadran devient lumineux (peut être vu toute la nuit).
Dans le couvercle est inséré un petit verre sur lequel est gravée une ligne verticale. Au moyen du petit trou de vue dans l'anneau ou l'arc de la boussole et de la ligne sur le verre, il est tout à fait simple de déterminer facilement la direction magnétique de n'importe quel endroit.
MARCHE MILITAIRE
Dans la marche militaire, toutes les directions magnétiques sont données de 0° à 360°, en comptant de droite à gauche.
Pour régler une boussole (ayant un cadran flottant de degrés) sur le même relèvement magnétique, la boussole doit être tournée jusqu'à ce que la lumière centrale ou lumineuse dans le couvercle de la boussole soit directement au-dessus du point à 45° et la marche effectuée dans la direction de la ligne centrale dans le couvercle du boîtier.
