9.2  Erdmagnetfeld und Kompass

 

Unsere Erde ist von einem Magnetfeld umgeben.

Ein Kompass besteht aus einem drehbar gelagerten Magneten, der durch das Erdmagnetfeld nach Norden ausgerichtet wird.

In China wurde der Kompass bereits vor unserer Zeitrechnung verwendet. Im zwölften Jahrhundert wird er auch in Europa erwähnt.

 

Kapitel

9.2.1 Das Magnetfeld der Erde

9.2.2 Funktionsprinzip des Magnetkompasses

9.2.3 Kompassfehler

 

9.2.1  Das Magnetfeld der Erde

Die Erde ist von einem Magnetfeld durchdrungen welches zu 95% vom flüssigen äußeren Erdkern hervorgerufen wird. Dieses Magnetfeld unterliegt langsamen zeitlichen Veränderungen, hierdurch wandert auch der magnetische Nordpol sowie der magnetische Südpol. Dazu kommen noch Abweichungen durch Erzhaltige Gesteine an der Erdoberfläche welche ebenfalls zu Störungen des Erdmagnetfeldes führen.

9.2.1Abb. 9.2.1  das Magnetfeld der Erde

Wie in Abb.9.2.1 erkennbar, ist das Erdmagnetfeld gegenüber der Erdachse leicht gekippt.

Daher sprechen wir vom geographischen Nord- und Südpol und vom magnetischen Nord- und Südpol.

Geographisch Nord (GN) = rwN; magnetisch Nord (MN) = mwN

In der Abbildung sieht man ebenfalls das die magnetischen Feldlinien im Bereich des Äquators annähernd waagerecht zur Erdoberfläche verlaufen während sie zu den Polen hin immer steiler gegenüber der Erdoberfläche geneigt sind. Diese Neigung nennt man Inklination. Sie beträgt in unseren Breiten ca. 60°. 

 

9.2.2  Der Magnetkompass im Segelflugzeug

GPS-gestützte Segelflugrechner haben den Kompass als Navigationshilfsmittel mittlerweile weitgehend verdrängt, da sie nicht nur die N-Richtung anzeigen, sondern auch den Kurs über Grund (KüG) und die Entfernung zum Ziel. Dazu sind sei weit weniger fehlerbehaftet als der Magnetkompass. Allerdings kann jedes GPS auch ausfallen, in diesem Fall muss auf die Navigation mittels Magnetkompass zurückgegriffen werden.

Der Kompass gehört in der Regel zur Mindestaustattung des Segelflugzeugs.

In Segelflugzeugen finden wir üblicherweise einen Standardkompass in manchen Fällen auch den sogenannten Bohlikompass,  welcher den Vorteil hat keinen Kompassdrehfehler zu haben.

Abb. 9.2.2.1  Standardkompass

Die Kompassrose ist in einem abgeschlossenen Gehäuse drehbar gelagert und mit einer Dämpfungsflüssigkeit umgeben.

Die Kompassrose ist in 360° eingeteilt.  Bei der Beschriftung wird die letzte Null weggelassen. Du siehst z.B. 03 oder 06 auf dem Kompass, was einer Richtung  von 030° oder 060° entspricht.

Auf der Rose befindet sich alle 5° ein dünner Strich, alle 10° ein dickerer Strich und alle 30° ein Hauptstrich mit Beschriftung.

In der Abbildung erkennt man dass die Kompassrose auf 133° steht.

Die Haupthimmelsrichtungen sind als Buchstaben angegeben N (Nord) – E (Ost) – S (Süd) – W (West)

Wenn Du gerade einen Steuerkurs von 133° fliegst und nach rechts Richtung Süden (Steuerkurs 180°) weiterfliegen möchtest, wirst du bemerken dass sich die Kompassrose selbst nach links dreht. Daran muss man sich erst gewöhnen. Tatsächlich dreht sich das Flugzeug um den Kompass !

Abb. 9.2.2.2  das Flugzeug dreht sich um den Kompass

 

Funktionsprinzip des Standard-Flugzeug-Kompasses

In der drehbar und pendelgelagerten Kompassrose sind zwei starke Magnete eingebaut. Diese bewirken, dass sich die Kompassrose entlang der magnetischen Feldlinien in Richtung magnetisch Nord ausrichtet.

9.2.2.3

Abb. 9.2.2.3  Kompassrose

Je näher man mit diesem Kompass den Polen kommt, desto stärker werden die Magnete durch die Inklination nach unten in Richtung magnetisch Nord gezogen. Dies bewirkt, dass die Magnete im Kompass einen Winkel (Neigung, Inklination) mit dem Horizont bilden. Die Größe der vertikalen Ablenkung entspricht der Inklination und ist abhängig von der geographischen Breite. Die Magnete im Kompass möchten sich nach dieser Neigung ausrichten, können dies aber auf Grund der Pendelaufhängung nur teilweise.

9.2.2.4

Abb. 9.2.2.4  Pendelaufhängung

Auf Grund der Pendelaufhängung liegt der Schwerpunkt der Kompassrose allerdings neben der Drehachse. Im Kurvenflug wird der Kompass somit falsch anzeigen (Kompass-Drehfehler) und beim Thermikkreisen ist der Kompass somit überhaupt nicht zu gebrauchen.

 

9.2.3  Magnetkompassfehler

Ortsmissweisung, Variation oder Deklination (OM, VAR)

Der magnetische Nordpol liegt derzeit ca. 1600 km vom geographischen Nordpol entfernt in Nordkanada. Die dadurch verursachte Abweichung (OM oder englisch VAR) beträgt derzeit in Deutschland zwischen 2° E und 4° E. Anderswo auf der Welt können Abweichungen von bis zu 180° auftreten und in der Nähe der Pole ist die Abweichung durch die Inklination so groß, dass ein Magnetkompass dort völlig nutzlos ist. Diese Missweisung muss in der Kursrechnung natürlich berücksichtigt werden.

Deviation (DEV)

Die Magnete im Kompass richten sich entlang der magnetischen Feldlinien aus. Diese Feldlinien erfahren innerhalb des Flugzeuges weitere Ablenkungen durch(elektro-)magnetische Felder welche durch z.B. durch Stromleitungen aber auch durch Metalle erzeugt werden. Diese Abweichung wird als Deviation bezeichnet und ist für jedes Flugzeug anders und kann sich durch Einbau neuer elektronischer Geräte auch verändern. Die Deviation kann durch Kompensieren des Kompasses weitgehend reduziert werden, ein vollständiger Ausgleich ist aber nicht immer möglich. Eine Deviationstabelle, die in der Nähe des Kompasses im Flugzeug angebracht ist, listet die noch vorhandene Abweichung  in 30° Schritten auf. Auch die Deviation muss in der Kursrechnung berücksichtig werden.   

Kompass-Drehfehler

Wegen der Inklination wirkt auf das Nordende der Kompassrose eine vertikale Kraftkomponente, die im Geradeausflug keine Auswirkungen hat. Im Kurvenflug ergibt sich aber durch die Querneigung und durch die Kurvenbeschleunigung eine Abweichung. Beim Kreisflug in der Thermik ist die Anzeige des Standardkompass daher völlig unbrauchbar, insbesondere beim Ausleiten des Kreises Richtung Nord und Süd.

Bei moderaten Querneigungen bis ca. 15° kann nach folgendem Bild ausgeleitet werden.

Als Merkregel gilt: Nach Norden vorher ausleiten, nach Süden später ausleiten (überdrehen).

 9.2.3.1Abb. 9.2.3.1  Kompassdrehfehler