La Bussola e il suo Ambiente di Lavoro

 

Cari lettori spero che questo articolo sulla bussola vi intrattenga un poco. Appena più impegnativo dei precedenti anche se non si fa ricorso, inutile, a formulette.

Si da per scontato il possesso di alcune conoscenze. Un pochino di geometria, il significato di coordinate geografiche e poco altro.

Avrete dei vecchi libri in casa, rispolverateli. Altrimenti andate sul web e selezionate dei siti scolastici. Molte scuole superiori propongono siti creati dagli insegnanti.

L’obiettivo è spingere il lettore a fare osservazioni, a guardare in alto, a utilizzare l’orologio analogico, a seguire lo spostamento delle ombre del Sole. Infine a rispettare ed osservare sotto una luce nuova, una volta di nuovo in barca, questo strumento che ci viene regalato dalla Natura.

L’esposizione fa ricorso alla narrativa come mio solito senza desiderare in alcun modo l’originalità bensì la comprensione di principi che sono semplici se non altro nella loro applicazione.

Colgo l’occasione per suggerirvi lo studio su un sito stupendo. Non solo di Geometria ma di matematica, scienze ed altro. Storia, storia dell’arte.

https://www.khanacademy.org

Esiste una traduzione italiana limitata ad alcuni argomenti ma l’originale americano rappresenta una occasione per migliorare allo stesso tempo il vostro inglese. I video sono sottotitolabili in inglese e altre lingue. Quindi ne è facilitata la comprensione. Trovate sicuramente un argomento interessante.

Ideato da Salman Khan, un emigrato negli USA dal Bangladesh e laureato al MIT sia in ingegneria che in matematica, riceve ora sostegno da mecenati del calibro di Gates. Io che sono laureato in scienze biologiche ho impiegato due anni per vedere tutti i video di Biological Science e qualche cosa di chimica organica.

Del tutto gratuito.

 

Ed ora a noi. Partiamo!

Ogni volta che ci spostiamo a piedi, in bici, auto, sugli sci ...  navighiamo. Non solo quando siamo in barca o in aereo. Navighiamo ogni volta che ci mettiamo in movimento con un obiettivo.

Per raggiungere la nostra destinazione abbiamo bisogno di riferimenti continui per dirigerci. Uno dopo l’altro li superiamo e altri li lasciamo alla nostra destra o sinistra. Questo tipo di navigazione la chiamiamo “osservata”. Gli strumenti di navigazione sono i nostri sensi.

Accade però di doversi recare in posti mai visitati prima.

I sensi debbono essere integrati da altre informazioni. Trasferiti da persona a persona, da disegni, mappe, cartelli, segnavia.

“Camminando per tre giorni lungo il fiume incontrerai una cascata, cammina un altro giorno in direzione del Sole che tramonta e troverai un piccolo lago. Il villaggio che cerchi si trova sulla sponda opposta”.

Per 4 giorni faremo una navigazione “stimata”. Dopo avere raccolto la quantità maggiore possibile di informazioni che riguardano luoghi conosciuti e sconosciuti partiamo assumendo una direzione avendo “fede” in quelle informazioni. Non avremo stretto bisogno di un orologio se il nostro informatore ha valutato la nostra forma fisica, sa se aveva di fronte un camminatore di medie capacità senza una fretta particolare o un giovane allenato.E’ in grado di valutare la nostra velocità.

Man mano che procediamo,se non compiamo errori,le nostre aspettative si concretizzano.

Una serie di riferimenti a terra bene o male ci sono “quasi” sempre.

Quasi appunto, anche ammesso che ci siano di per sé non bastano. Condizione necessaria è che siano visibili. Quel che voglio dire è che possono esserci ma si celano alla nostra vista.

Esempi?

Siamo in un bosco, le piante nascondono tutto al di là di un pugno di metri. Una grande roccia di riferimento è alla nostra sinistra ma non la vediamo. Procediamo oltre e ci perdiamo.

È una notte senza luna. (…e non abbiamo un visore notturno di terza generazione).

La nebbia è fitta.

Collinette o dune si susseguono all'apparenza eguali.

In un modo o nell'altro il nostro orizzonte è limitato e ci viene impedito di vedere oggetti naturali o artificiali che potremmo riconoscere tra quelli attesi.

Se lasciamo la terra e ci inoltriamo in mare aperto o in un deserto fino a non vedere più nulla intorno a noi ci troviamo in una situazione simile alle precedenti anche se la visibilità è ottima e il Sole splende.

In tutti i casi abbiamo bisogno di qualche cosa d’altro come guida.

Questa guida per millenni sono state le stelle ed il Sole.

Chi non possedeva l’arte di osservarle era costretto a limitarsi a navigare lungo costa o ad evitare situazioni che potevano diventare difficili. Qualcuno si accorse presto che una stella manteneva il punto. La polare.

Figura 1.  Cercate il grande carro. Procedete lungo la direzione indicata dall'allineamento delle due stelle di destra. La polare si trova alla distanza fra loro moltiplicata per cinque. Quello raffigurato è un disegno non in scala.

 

Sapete dove vado a parare. Qualcuno e noi italiani diciamo che è stato Flavio Gioia, si è inventato una app!

La bussola.

Invece della stella polare che ha il cattivo gusto di giocare a nascondino con le nuvole e di rendersi invisibile di giorno o del Sole che ha abitudini simili,usò un ago calamitato per identificare il nord e incamminarsi verso la sua destinazione tracciando “una rotta rispetto ad esso”.

Esempio. Siamo al largo della Sicilia nel mare Ionio, per veleggiare verso l’isola di Creta ci teniamo la stella polare costantemente a sinistra. Se il vento e le correnti non ci giocano un brutto tiro arriviamo in vista del Peloponneso. Superato il Peloponneso continuiamo a navigare con la stella alle nostre spalle e arriviamo a Chania. Estremità ovest dell’isola di Creta.

Figura 2. Dal mare Ionio al Peloponneso, quindi all'isola di Creta. Verso est e poi a sud fino a destinazione. 

 

Che siano stati gli italiani, i cinesi o altri, ha poca importanza. In un secolo la “app” si diffuse a macchia d’olio e il dispositivo, insieme a stime di velocità e tempo, comportò l’evoluzione delle tecniche di navigazione che subirono però una fulminea accelerazione solo con l’invenzione di orologi precisi e imbarcabili sulle navi. La misura del tempo infatti è la chiave per potere determinare non solo la latitudine della barca grazie all'osservazione del Solema anche la longitudine e quindi fare il punto.

Già la capacità di determinazione della sola latitudine con il sestante era un bell'aiuto. Raggiunta la latitudine della destinazione si cercava di mantenerla fino al raggiungimento dell’obiettivo.

Esempio. Vogliamo raggiungere il mar dei Caraibi partendo da Gibilterra. Scendiamo fino alla latitudine desiderata in vista delle isole del Sale e la manteniamo tenendo costantemente la polare alla nostra destra. O procedendo come il vento consente a zig zag ma sempre cercando di correggere via via lo scostamento dalla latitudine desiderata di circa 20°N.

 

Ma concentriamoci sul nostro nuovo strumento, la bussola.

La sua particolarità è di essere indipendente. Ciò che anima l’ago della bussola non può essere spento né controllato. Il campo magnetico fa parte del sistema pianeta Terra. Un faro può essere oggetto di attacchi distrutto o spento, il campo magnetico no.

Questo fa di una semplice bussola uno strumento altamente affidabile.

Insieme ad un orologio ed a un sestante è stato, ed è, un formidabile sistema di navigazione.

 

Un sistema GPS o un suo analogo può essere oscurato o ne può essere ridotta la capacità risolutiva. Il campo magnetico terrestre non è nelle mani di nessuno. Nemmeno sistemi di navigazione sofisticati come le piattaforme inerziali che sfruttano le proprietà di giroscopi ed accelerometri tengono testa, per quanto riguarda la affidabilità nel tempo, alla semplice bussola. 

Figura 3.  Una delle tre piattaforme inerziali del B747-200. Navigano con riferimento al nord geografico. Al parcheggio si inserisce la posizione, latitudine e longitudine del parcheggio (stand). In navigazione la piattaforma elabora i dati che le vengono inviati dai computer di bordo e accoppiata all'autopilota ingaggiato guida l’aereo. Man mano che passano le ore però la loro capacità degrada e necessitano di essere “riallineate” mentre la bussola è…nei secoli fedele.

 

Premessa indispensabile per mettersi in movimento nella giusta direzione per raggiungere una destinazione, qualsiasi sistema di navigazione si utilizzi, è la conoscenza della propria posizione iniziale.

Questa può essere determinata appunto con lorologio ed il sestante. Ma anche grazie ad un cartello stradale, una carta geografica o ad altri aiuti. Ora con un GPS.

La posizione!

Se un tale vi telefona e vi dice aiutami voglio venire a Roma, che direzione prendo? Voi rispondete, dove sei?

Vi sembrerà banale ma non è così! Nella stragrande maggioranza dei casi un problema di navigazione nasce dalla incertezza della propria posizione. Se non sapete dove siete, vi muovete a caso e man mano che vi spostate aumenta la vostra incertezza ed il pericolo.

Vi racconto una storia vera. E’ capitato che in un aereo in partenza da Rio il pilota ha inserito nelle piattaforme inerziali della figura 3 i numeri corretti della latitudine della piazzola in aeroporto ma accompagnati da N! Invece che da S! Rio è sotto l’equatore!

Nessuno se ne è accorto e appena dopo il decollo all'inserimento del sistema tre bei segnali WARNING si sono accesi. Nulla si può fare in volo e sono dovuti tornare indietro.

Tutto può succedere, anche ad equipaggi addestrati.

Detto questo, supponendo di essere ben certi della posizione alcuni problemini derivano comunque dalla natura del nostro strumento e bisogna conoscerli.

 

1- Immaginate la Terra infilzata in uno spiedino. Lo chiamiamo asse. Intorno a questo asse il pianeta gira e compie una rotazione completa in un giorno. I due punti da dove l’asse spunta dalla superficie terrestre li chiamiamo nord geografico e sud geografico. Assegnando le polarità per convenzione.

Quindi suddividiamo la Terra in spicchi come fosse una arancia. Ogni spicchio è delimitato da due  linee che corrono sulla superficie terrestre da un polo geografico all'altro. Le chiamiamo meridiani geografici. Abbiamo deciso anche di immaginare 24 spicchi perché ancora per convenzione abbiamo suddiviso il periodo di rotazione della Terra su sé stessa in 24 ore.

Ora, tra le sue peculiarità il nostro pianeta possiede quella di esprimere un discreto campo magnetico.

 

Link ad un video della Agenzia Spaziale Italiana sulle possibili origini del campo magnetico:

 

Come ogni magnete la Terra ha i suoi bravi poli e costruisce intorno a sé un campo di linee di forza. Linee di forza cui ogni piccolo magnete nelle vicinanze cerca disperatamente di allinearsi. Avete sicuramente visto in laboratorio di fisica o applicazioni tecniche come si dispone su un cartone la limatura di ferro intorno ad una calamita. Mettete al posto della calamita la Terra ed al posto del cartone che è un oggetto bidimensionale lo spazio tridimensionale. Avrete una calamita in casa quindi potete riprodurre l’esperimento. La limatura potete procurarvela se avete una lima, una morsa ed un pezzo di ferro. Chiedete al vostro insegnante di scienze in laboratorio se non siete attrezzati in casa.  Osservate la disposizione della limatura di ferro, l’andamento delle linee di forza del campo la orienta.

Iniziano i guai!

Sarebbe bello se i poli geografici e magnetici del pianeta coincidessero. Invece no. I due assi, geografico di rotazione e quello magnetico sono orientati diversamente. E mentre il geografico è fermo, l’asse del magnetico e quindi i poli magnetici se ne vanno a spasso continuamente. Pare che il polo nord magnetico ruoti intorno ad una posizione situata nel nord del Canada con un periodo di 7600 anni.

il perché non interessa tanto ai naviganti quanto ai fisici ed ai geologi ma curiosità a parte chi naviga ha il problema di risolvere l’errore di navigazione determinato dalla diversa posizione dei poli, geografici e magnetici. Potete verificare questo voi stessi viaggiando. Se vi portate appresso una bussola e avete la possibilità di osservare la Stella Polare vedrete che la vostra bussola indica una direzione leggermente o decisamente diversa e l’entità dello scostamento cambia con la posizione che raggiungete di volta in volta.

(All’AVB Bracciano sul lago omonimo notare questa differenza è molto difficile perché attualmente dalla nostra posizione “vediamo” i poli nord geografico e magnetico quasi allineati. O, meglio ancora, le linee di forza del campo magnetico nel quale siamo immersi sono allineate grossomodo con il meridiano geografico).

Chi naviga da queste parti e sul mare vicino ha qualche problema in meno ma deve ricordare che se abbandona l’acqua dolce per qualche mare lontano potrebbe trovarsi assai male.

 

Costruiamo un triangolo.

Ad un vertice poniamo il navigante con la sua bussola. Gli altri due sono i poli.

Figura 4. 

 

Il navigante è all'equatore nell'oceano Pacifico al largo delle coste messicane. Tra le congiungenti osservatore- polo geografico e osservatore- polo magnetico l’angolo è di 11°30’. Il valore della declinazione magnetica locale. Provate a immaginare cosa succede se l’osservatore si sposta lungo il meridiano e l’equatore. Andate fino in Alaska e scendete lungo le isole Aleutine. Spostatevi in Atlantico.

 

Solo se i poli sono allineati con l’osservatore e il triangolo diventa un segmento (le linee di forza del campo sono allineate con il nord geografico) la nostra brava bussola ci indica,del tutto ignara, il nord vero geografico. In altri casi no.

L’angolo formato tra le congiungenti osservatore- nord geografico e osservatore nord -magnetico diventa un tranello, che il navigante deve evitare.

Questo angolo lo chiamiamo di declinazione magnetica. Non è un angolo che si mantiene costante nel tempo infatti come già detto i poli magnetici sono erratici.

A ciò si aggiungono ulteriori difficoltà. I meridiani magnetici non sono lineari come quelli geografici introducendo ulteriori problemi per chi effettua la mappatura delle declinazioni. Nel diciassettesimo secolo un matematico inglese, Gunter, comprese le modalità di variazione della declinazione nel tempo.  Variazione chiamiamo appunto l’incremento o riduzione, annuale, del valore dell’angolo sotto cui “vediamo” i poli da una data posizione.

Un esempio.

2’E significa che la “deriva” del polo magnetico è di 2 primi di grado verso destra in un anno.

 

Sulle carte sono tracciate le linee che congiungono punti di eguale declinazione. Le isogone.

Figura 5.  Un dettaglio di carta di navigazione. Le isogone sono tratteggiate in neretto e riportano il valore della declinazione. In questa carta del 1982, si tratta di un particolare del canale della Manica, la declinazione riportata è 5°ovest. 5°00’W. La linea tratteggiata è sulla sinistra del meridiano 1°E. A sinistra il meridiano di Greenwich 0°. 

Figura 6. Ogni carta riporta il valore della variazione annua della zona cui si riferisce nella legenda. Spero che possiate leggerla in rosso al centro in basso: Lines of equal magnetic variation…

 

Cercate le stesse informazioni su tutte le carte nautiche che vi capitano. La navigazione è navigazione!

Se consultiamo una carta edita sei anni prima moltiplicheremo la variazione per sei per ottenere un dato attendibile.

Il prodotto andrà sommato o sottratto alla declinazione locale.

Esempio. 2’E X 6 anni= 12’E. Se la declinazione fosse stata 2°W quella attuale sarebbe…1°48’W 

Per noi italiani tutto questo non riveste una particolare importanza. La declinazione è di un paio di gradi (2020) e la variazione di pochi primi di grado. Cercate quale. Quando si tratta di spostarsi di poche decine di miglia lo scostamento tra geografico e magnetico non si traduce in un errore di navigazione apprezzabile. Non sarebbe così in una area di declinazione magnetica, che so, di 6° e la nostra destinazione assai distante. Ci troveremmo via via in posti alquanto diversi da quelli previsti.

Ma allora, mi direte, perché non costruire le carte nautiche con riferimento a meridiani magnetici invece che a quelli geografici se la bussola utilizza il campo magnetico?

Perché appunto il nord magnetico è erratico e oscillante (di giorno in giorno) e perché i meridiani magnetici non si sviluppano così linearmente come i geografici che sono solo un artificio cartografico. Le carte di grande scala che riportano linee isogone assomigliano a giardini – labirinto rinascimentali. Che oltretutto il giardiniere modifica continuamente! Sarebbe un inferno.

 

Non ci resta che tracciare le nostre rotte con riferimento al nord vero e poi correggerle dell’angolo di declinazione.

Per farlo esercitiamoci tracciando la nostra rotta su una carta per un piccolo trasferimento di qualche miglio o decina di miglia. Provate. Avete bisogno di una carta, una riga lunga, una qualsiasi stecca! Un goniometro ed una matita morbida. Una 1. Una 2B. Potrete cancellare il tratto facilmente.

Tip. Se siete all’AVB di Bracciano avvaletevi di Eugenio (vulcano), Lucia (la maestra) o di Matteo...(l’avvocato).

La rotta sarà rappresentata da un segmento che interseca un meridiano con un angolo.

Nella carta della Manica di figura 5 meridiani utilizzabili ce ne sarebbero tre.

A questo segmento diamo il nome di rotta vera, Rv. La Rv prende il nome dal valore dell’angolo formato all'intersezione con il meridiano geografico.

Se nella zona “vediamo” il nord magnetico a sinistra del nord vero dovremo sommare l’angolo di declinazione.

Se nella zona “vediamo” il nord magnetico a destra di quello vero sottraiamo l’angolo di declinazione.

 

In realtà non vediamo i poli ma il costruttore della carta ci comunica appunto la posizione del polo magnetico rispetto a quella del geografico scrivendo W se si trova alla sua sinistra e E alla destra.

Nella figura 5 ci dice che è a sinistra di 5° (5°W). SE vogliamo andare verso il N geografico dobbiamo assumere una rotta magnetica 005°.

 

Ripetiamo.

Inventiamo un altro esempio e applichiamo il risultato.

4° W significa che il nord magnetico si trova 4 gradi a sinistra del geografico. Se tracciamo una rotta in linea con il nord geografico dovremo poi leggere a bordo nella bussola 004° per seguirla, dovremo quindi sommare l’angolo di declinazione alla rotta vera 360°.

Con pochi esercizi vi diventerà chiaro.

Se, ancora un caso diverso, nella vostra zona la declinazione fosse ad esempio di 1°E dovreste sottrarre 1° ad ogni vostra rotta vera per ottenere il valore da leggere in bussola.

5°E comporterebbe la sottrazione di 5° al valore della rotta vera, eccetera.  Per andare verso E dovremo assumere una rotta bussola 085°.

 

Un buon navigante riesce a mantenere le variazioni di prua in un intervallo di 2°senza stancarsi presto. Gli errori introdotti in manovra, la difficoltà nel mantenere una prua costante, sono di sicuro maggiori di quello determinato da una declinazione minima come quella delle nostre zone non compensata. Certo. Ma gli errori possono sommarsi e diventare importanti. E’ bene quindi partire sempre dopo avere fatto una corretta pianificazione. Anche se si intraprende una navigazione che pare elementare. Meglio non farsi sorprendere.

 

2- Purtroppo altri errori vengono introdotti dallo strumento in sé.

L’errore strumentale che sarebbe magari alto in una direzione e basso in altre viene ripartito quanto possibile lungo tutte le direzioni con dei magnetini detti di compensazione.

Ho avuto occasione di farlo con le bussole degli aeroplani che vanno soggette,come quelle delle imbarcazioni,a controllo in occasione del rinnovo del certificato di navigabilità.

Si orientava l’aereo nelle varie direzioni e con vari giri per tentativi si cercava di ripartire il più possibile l’errore di indicazione nei settori. Lo si faceva su piazzole apposite e nelle condizioni operative, quindi con motori in moto e impianti radio accesi.

Lasciatemi ricordare questa volta il comandante Pellizzari, un anziano pilota militare.Era imbarcato sui bombardieriCant Z 1007. Lo osservavo lavorare sui magnetini con un piccolo cacciavite e grande pazienza mentre il capo officina sig. Briano provvedeva con un trattorino ad orientare l’aereo.

L’errore residuo non eliminato durante i giri bussola lo chiamiamo deviazione. Una tabellina riassuntiva delle deviazioni viene sempre posta accanto alla bussola per la consultazione.

 

Figura 7. Esempio. Se vuoi navigare con rotta vera 360° assumi una rotta bussola di 359°.

                Se vuoi 030° assumi Rb 031°

                      Rv       060°         Rb 062°

                      Rv       090°         Rb  093°

                      Rv       120°         Rb  152°

                      Rv       150°         Rb  151° 

Rv       180°        Rb  180°

                      Rv       210°        Rb  211       eccetera le indicazioni proseguono fino a Rv 330°

 

                      Di solito gli intervalli sono di 30° in 30° o di 10° in 10° utilizzando un piccolo grafico o una tabellina.

 

NOTA 1. La declinazione magnetica e la deviazione vengono rappresentate con dei simboli.

d

è sempre stato utilizzato per indicare la declinazione mentre

δ

è sempre stato utilizzato per indicare il valore della deviazione

 

NOTA 2. Vi ho detto fino ad ora che la declinazione W va sommata e la declinazione E va sottratta visualizzando il nord magnetico a sinistra del geografico e viceversa.

Quando si vuole tradurre questo in una formula poiché si scrive:

  Rm = Rv - d

Per sommare una declinazione W bisogna darle un valore negativo, infatti il prodotto di due numeri negativi da un numero positivo.

  Rm = Rv – (-W) = Rv + W

Il contrario in caso di declinazione est cui diamo quindi un valore positivo per sottrarla effettivamente.

  Rm = Rv – (+E) = Rv – E

Spero che questo non generi confusione. Ma le formulette le incontrate ovunque e sono queste.

SE siete in barca con il timone nella destra e la scotta nella sinistra o come vi pare non pensate alle formulette! Quel che fate è sommare una declinazione ovest e viceversa sottrarre una declinazione est. Ancora meglio non fate nulla di tutto questo se avete fatto una bella pianificazione.

 

Quindi, in successione che cosa facciamo in sede di pianificazione?

Dal valore di Rv ricavato sulla carta di navigazione, corretto della declinazione (che sommiamo se W, sottraiamo se E) arriviamo alla Rotta magnetica, Rm. Poi dalla Rm corretta della deviazione residua otteniamo la Rotta bussola, Rb. Ciò che dovremo leggere nella bussola manovrando opportunamente la barca al fine di seguire in acqua la rotta tracciata sulla carta.

(ammesso che la imbarcazione non sia soggetta a deriva e scarroccio, di cui non ci occupiamo ora e che la direzione di provenienza del vento ci consenta l’approccio diretto alla destinazione).

 

3- Non è finita!

La nostra bussola è soggetta ad errori transitori mentre si manovra. Inerzie che si manifestano con ritardi e anticipi di indicazione nonché accelerazioni. Sia a causa della densità del liquido nel quale l’equipaggio mobile è necessariamente sospeso che del suo imperfetto allineamento con le linee di forza del campo magnetico.

 

Virando verso settori nord la bussola indica con ritardo quindi bisogna anticipare la rimessa rispetto al riferimento preso.

Cosa significa questo? Cerco di spiegarmi meglio. Provenite da prua 270° e accostate verso destra. Mentre la prua della barca transita per 330° la bussola indica ancora 300°.

Un altro esempio.

Da una direzione E manovriamo verso S.

Mentre la vostra direzione è già sud la bussola indica ancora 160°.

Verso nord si anticipa di 30° gradi la rimessa dalla virata o accostata se vi piace, verso sud la si deve posticipare di 20°.

Con un certo ritardo la bussola si stabilizzerà confermandola. Piccoli errori residui sono determinati dalla scorretta tempistica nella rimessa.Necessita un breve allenamento alla barra o alla ruota.

Provare per credere. Se non lo fate la bussola vi indicherà, stabilizzata, una direzione diversa da quella desiderata. Maggiore o minore a seconda del settore di provenienza.

 

Importante: intendo qui per virata non un cambio di mure ma un cambio di direzione, se la cosa vi crea turbamento sostituite la la parola virata con accostata. Elasticità!

 

Tornando alla nostra velocità di manovra vale la pena considerare che sono diversi gli obiettivi quando ci si diverte e la prua della nostra barca viene buttata di qua e di la o si sta regatando da quando si è in navigazione, magari con una strumentazione ridotta e una visibilità limitata. In questi casi i nostri movimenti sono necessariamente più lenti e misurati ma la concentrazione altrettanto grande.

 

 

4-  Nikola Tesla

Come ogni strumento anche la bussola ha i suoi limiti di impiego.

Il primo limite è l’inclinazione massima alla quale fornisce indicazioni attendibili. Non è un limite per una barca che non si troverà mai, normalmente e con continuità, a lavorare ad angoli di sbandamento superiori ai 25°-30°. Una barca non esegue figure acrobatiche come un aereo. Semmai può trovarsi in posizioni inusuali transitoriamente.

Superati gli angoli di lavoro normali l’equipaggio mobile subisce arresti per poi subire accelerazioni improvvise. Impazzisce e gira come una trottola.Su un aereo infatti prima di effettuare manovre accentuate si bloccano almeno gli strumenti giroscopici indicatori di assetto per prevenire avarie.

L’altra limitazione di impiego è geografica. Oltre una certa latitudine, piuttosto alta come vedrete nella figura 9, la bussola non è in grado di dare indicazioni attendibili. Diventa pigra, indica ora li ora la, si dice che è erratica, gli errori diventano via via più grossolani.

Figura 8. Man mano che saliamo di latitudine la componente Z verticale della forza del campo magnetico aumenta, la componente H orizzontale e responsabile dell’allineamento della bussola si riduce e così la stabilità di indicazioni.

Figura 9. Atlas Chart. Polar Crossing.
A  centro destra il polo nord (NORTH POLE).
La linea blu tratteggiata indica il limite geografico di utilizzabilità della bussola magnetica lungo la quale è scritto:
“6 Micro Tesla Magnetic Erratic Compass” 

 

Fatto è che le linee di forza del campo magnetico che avvolgono il pianeta, più o meno parallele alla superficie terrestre dall'equatore fino alla latitudine di 70° nord e sud,risultano via via più inclinate rispetto alla superficie man mano che procedono verso i poli magnetici. Ai poli e dintorni si “infilano sotto terra” per riemergere al polo opposto. La forza cui è soggetta la bussola è ridotta. Solo la componente del vettore campo magnetico parallela alla superficie “tira”l’ago verso il polo, la componente verticale cerca di orientarlo verso il basso (diventa un ulteriore problema quando la cassa dello strumento si inclina con l’imbarcazione, l’aereo o la macchina). Il risultato è uno stress dell’equipaggio mobile e l’inattendibilità dello strumento.

La bussola si comporta come una vettura quando chi è al volante non sa bene che direzione prendere e ora gira il volante a destra ora a sinistra. O come un cavallo che,sperando almeno porti la capezza e non una briglia, viene tirato un po’ di qua un po’ di la come fanno di solito i bimbi, gli inesperti e la gente brutale.

Ai comportamenti della bussola accenneremo ancora nell'ultima domanda degli esercizi che concludono questo articolo.

In buona sostanza la nostra bussola è uno strumento semplice, affidabile, senza costi di abbonamento e di poca manutenzione. Unico accorgimento è quello di leggere… il manuale prima dell’uso.

 

Poi c’è bussola e bussola…Jack Sparrow ne ha una speciale!

Esercizi. Le domande non seguono un ordine. I ragazzi delle scuole medie con aiuto. Segnalatemi errori.

Non rileggo volentieri.

 

Provate a rispondere direttamente o dopo avere cercato sul web o meglio consultato libri e enciclopedie.

Se siete studenti coinvolgete compagni, maestri, insegnante di scienze, fisica e geografia.

 

_ Cercate la Stella Polare. Indica con piccolo errore il nord geografico. Proiettate la stella a terra in verticale come se le aveste appeso un filo a piombo.  Identificate e prendete nota del punto dove il filo attraversa terra.

Se siete fortunati corrisponderà ad un rilievo, una ciminiera, un palo, una pietra. Più facilmente si troverà alla sua destra o sinistra. La distanza a destra o sinistra annotatela.Misurate la distanza dal riferimento scelto come corrispondente allo spessore di una o più delle vostre dita. Vi sarà utile per identificare la direzione del nord geografico di giorno.

Praticamente mettete il vostro dito pollice a fianco alla stella con il braccio disteso. Scendete in verticale fino a terra. Cercate un riferimento vicino. Sollevate l’altra mano e vedete a quante dita di distanza si trova il vostro riferimento dal pollice. Non è detto che lo spessore delle dita sia l’unica chance. Potrebbe esserlo la lunghezza di un palmo. Lavorate di fantasia. L’importante è che il giorno dopo vi ricordate quale sistema avete usato.

Osservate la stella a distanza di tempo. Un’ora per esempio. Noterete che la posizione rimane la stessa e con essa la sua proiezione a terra e tutto il resto.

 

_Al contrario le altre stelle intorno a lei no. Si spostano. Si spostano? Osservate come si muovono…apparentemente.

 

_I naviganti che nome danno al punto dove la proiezione a terra delle stelle incontra la superficie terrestre?

 

_Osservate il Sole a mezzogiorno. Con buona approssimazione quando è in vigore l’ora solare indica il sud geografico. Noterete che la sua proiezione a terra si trova a 180° da quella del nord vero rilevata in precedenza.

Se avete un giardino, un terrazzo, piantate un bastoncino a terra o in un vaso. La sera traguardate la Polare e segnate la sua posizione riferita a terra rispetto al bastoncino (osserverete la stella mettendo il bastoncino fra voi e lei). Fate lo stesso a mezzogiorno con il Sole.

Una domanda nella domanda: quando le due “ombre”non sono in opposizione? E perché?

 

_Quale angolo si verrà a creare quando è in vigore l’ora legale?

 

_ Supponiamo di dover andare a Trevignano partendo dall’AVB (chi non conosce l’AVB prenda come luogo di partenza il porticciolo del lago di Bracciano:

facendo riferimento al nord vero troviamo che la Rv= 036°.

Se non avete una carta trovate la Rv con la vostra app favorita, ad esempio windy.com

1-Esercitando una pressione costante su un punto compare una vignetta “distanze e pianificazioni”. Cliccate su “distanze e pianificazioni”, appare un numero 1 in un circoletto rosso.

2-Cliccate quindi sul punto corrispondente alla destinazione. Viene visualizzata la rotta, la distanza.

3-Ora a fondo pagina trovate alcuni simboli tra cui “Boat”. Cliccate su di esso.

4-Appare una tabellina con varie utili informazioni meteo.

5-A sinistra cerchiata è evidenziata la scritta “route detail”. Cliccate.

Vengono visualizzate latitudine, longitudine, rotta da assumere e la distanza fra i punti.

Sul mio ipad trovo: le coordinate dei punti, la rotta (bearing), la distanza 6.9 Km.

Naturalmente basta che vi scostate un poco e le indicazioni saranno differenti. Il sistema ha comunque una sensibilità ridotta. Non potete pretendere la stessa precisione che vi darebbe l’utilizzo di una carta nautica.

Lo schermo del tablet può essere una introduzione per tutti. Pochi hanno carte in casa. Compratene una ma non averla non è una scusa per non esercitarsi. Esercitatevi.

Ora continuando nel nostro esercizio supponiamo la declinazione pari a 2° E.

Supponendo uguale a zero sia la variazione annua che la deviazione residua quale sarà il valore da leggere in bussola durante la navigazione? Il vento vi permette una rotta diretta.

 

_Quali coordinate geografiche riporta la piattaforma inerziale di figura 3? A quale località geografica corrispondono?

 

_Parti da Trevignano Romano sul lago di Bracciano e cerca quale rotta (bearing) ti conduce a Bracciano, quale ad Anguillara. Spostati sul mare che ti è familiare e fai altrettanto con mille destinazioni. Ti servirà per impratichirti e diventare familiare con gli angoli, il regolo, il goniometro.

 

_Bene, la nostra Rv è pari a 225°. SE la declinazione fosse pari a 7°W (ovest) quale valore dovresti leggere in bussola durante la navigazione? Ovvero quale è la Rm?

 

_Verifica la distanza dalla destinazione se partenza ed arrivo distano fra loro sessanta miglia e la declinazione di 7° W non viene corretta.

E quale sarebbe la distanza nelle stesse condizioni ma una declinazione di 7° E?

Sia che tu conosca o meno la trigonometria risolvi il problema utilizzando un foglio di carta millimetrata.

A destinazione si trova un faro. Sulla carta visibile a 10 miglia. La visibilità è ridotta per foschia a 3 miglia. L’equipaggio potrà avvistare il faro?

 

_Se ci trovassimo tra il polo nord magnetico e quello geografico teoricamente cosa dovremmo leggere in bussola per dirigerci verso il nord geografico? Teoricamente perché a quelle latitudini lo strumento è al di fuori dei limiti di funzionamento.

 

_Biofisica: come mai il campo magnetico terrestre è di vitale importanza per tutti gli esseri viventi?

 

_Come si chiamano le linee che uniscono punti di eguale declinazione?

 

_Quale è l’unità di misura della forza del campo magnetico? Da chi o che cosa deriva il nome dell’unità di misura?

 

_Come si chiama il riferimento sulla cassa della bussola dietro cui si legge il valore dell’angolo tra il nord magnetico e la direzione presa?

 

_A cosa serve il liquido che si trova all'interno della cassa? Quale principio dovresti illustrare ad una amica o amico come introduzione alla spiegazione?

 

_Ma che cosa si intende per cassa? Casse di diverso tipo possono essere utili per...

 

_Di quali parti è composta la bussola nel suo insieme e da quali indicazioni sotto forma di tabella dovrebbe essere sempre accompagnata?

 

_Quali masse influenzano l’indicazione della bussola? Perché, in che modo, la influenzano? Soprattutto l’influenza è di natura diretta o indiretta? E, nel caso di influenza diretta, quale potrebbe essere la natura della azione umana che la ha determinata?

 

_Possiamo collocare la bussola vicino ad un albero di alluminio? Come si comporta l’alluminio nei confronti delle linee di forza del campo magnetico? Un albero di legno?

 

_Ora un esercizio di traduzione dall’inglese:

If stuck in a boat without a compass in thick weather (fog), the tendency will be to steer in a wide circle. How can you know that you are steering in a straight line? Attach a long, light line with a small weight on one end to the center of your stern. Toss the line over and watch the line. If it stays straight astern, you are steering a straight course.

 

_Perché è assai difficile che una condizione come quella appena descritta capiti ad un marinaio su una imbarcazione sul lago di Bracciano oppure lungo la costa tirrenica adiacente?

 

_Come credi debba essere conservata una bussola e quali controlli immagini debbano essere fatti giornalmente e periodicamente prima di affidarsi a lei?

 

_Che andamento assume l’errore di deviazione residua nella tabellina di figura 7?

 

_Se avete una bussola potete divertirvi constatando che è uno strumento veramente birichino. Le piace prendersi gioco di voi.

Sperimentate!

Guardate verso est tenendo in mano la bussola.

Giratevi verso destra.

Cosa indica l’ago per qualche secondo dopo che avete iniziato a muovervi?

Fate la stessa cosa girando verso sinistra.

Annotate.

Ora provate iniziando a muovervi dalle più diverse direzioni verso nord e verso sud.

Lo scopo è quello di farvi notare quali indicazioni da lo strumento inizialmente.

Provate a pensare a come l’equipaggio mobile è sospeso e a cosa succede quando lo si inclina.

A quale componente del campo magnetico l’equipaggio mobile è soggetto man mano che la cassa viene inclinata su un aereo (che si dice che vira) o una imbarcazione (che si dice che accosta)? La cassa è solidale con il resto della barca.

Ad una componente del campo sarà sempre più soggetto ad una altra sempre meno soggetto quindi sensibile. Quali?

 

 

Buon carteggio e osservazioni da Franco e dalla Scuola Vela per grandi e piccini della Associazione Velica Bracciano

 

 

5 aprile 2020