Boussole

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Une boussole de gousset. Boussole ultra-légère pour la course d'orientationUne boussole est un instrument de navigation constitué d'une aiguille magnétisée qui s'aligne sur le champ magnétique de la Terre. Elle indique ainsi le nord magnétique, à ne pas confondre avec le nord géographique. Une boussole fournit une direction de référence connue qui aide à la navigation. Les points cardinaux sont (dans le sens des aiguilles d'une montre) : Nord, Est, Sud et Oue
Boussole

Une boussole de gousset. Boussole ultra-légère pour la course d'orientationUne boussole est un instrument de navigation constitué d'une aiguille magnétisée qui s'aligne sur le champ magnétique de la Terre. Elle indique ainsi le nord magnétique, à ne pas confondre avec le nord géographique. Une boussole fournit une direction de référence connue qui aide à la navigation. Les points cardinaux sont (dans le sens des aiguilles d'une montre) : Nord, Est, Sud et Ouest. Une boussole peut être utilisée conjointement à une horloge pour fournir une estime de sa navigation. NOTA : Le terme de boussole ne s'emploie qu'en navigation terrestre. En navigation maritime et aérienne, équipée d'une ligne de foi (repère parallèle à l'axe du navire ou de l'aéronef, gravé sur l'instrument et donnant la direction suivie), elle est alors appelée compas.

Historique

Boussole chinoise Si Nan de la dynastie Han (voir liens externes)Les plus anciennes boussoles connues étaient utilisées par les Chinois au , chez qui elle est très utilisée en géomancie (voir aussi mysticisme). Leurs boussoles ressemblaient alors à des assiettes et l'aiguille était une sorte de cuillère à soupe (photo) symbolisant la Grande Ourse et orientée vers le sud (voir liens externes). L'utilisation qui était faite du champ magnétique de la Terre constituait un spectacle car les flèches étaient fabriquées comme les dés : elles s'alignaient sur le Nord grâce à leur magnétisme, bluffant l'assistance. Curieusement, cela a pris un certain temps pour que ce phénomène soit utilisé par les Chinois pour les besoins de la navigation, mais au le procédé devient commun. Cependant, le scientifique chinois Shen Kuo (1031-1095) de la Dynastie Song (960-1279 AD) était le premier à décrire la boussole magnétique qui a été utilisée pour la navigation. Les Européens ne commencèrent à utiliser la boussole qu'à partir du , d'abord dans l'Empire romain d'Orient où elle était parvenue par la route de la soie, puis chez les navigateurs Génois et Vénitiens, et à partir de la fin du en Espagne et au Portugal, lors des grandes expéditions maritimes . Son utilisation se généralise dans la première moitié du . En 1358, un moine anglais du nom de Nicholas de Lynne, aurait été navigateur grâce à sa compétence et à sa connaissance de « la boussole magnétique » (voir Inventio Fortunata). Avant l'introduction de la boussole, la navigation en mer s'effectuait principalement au moyen de la navigation célestielle (navigation par même latitude : le navire se "calait" sur la latitude d'arrivée et y restait), complétée dans quelques endroits par l'utilisation des sondages. Les difficultés surgissaient si la mer était trop profonde pour effectuer des sondages, si les conditions atmosphériques étaient continuellement mauvaises ou si l'air brumeux empêchait la vision du soleil. Ainsi la boussole n'était pas de la même utilité partout. Par exemple, les Arabes pouvaient généralement compter sur un ciel clair pour naviguer dans le golfe Persique et l'océan Indien (également grâce à la nature prévisible des moussons). Ceci peut expliquer en partie l'adoption relativement tardive de la boussole. Les marins en mer Baltique, mer relativement peu profonde, ont fait grande utilisation des sondages. Cependant, dans le bassin méditerranéen et depuis l'Antiquité, les voyages en mer ne se faisaient pas entre octobre et avril, du fait de l'absence de ciel clair pendant l'hiver méditerranéen et de la mer beaucoup trop profonde pour les sondages. Avec l'amélioration des méthodes de navigation par estimation et avec le développement de meilleures cartes, cet arrêt saisonnier est modifié pendant la deuxième moitié du . Aux environs de 1290, la saison de navigation commence en janvier ou février et se termine en décembre. Les mois additionnels sont d'une importance économique considérable ; ils permettent aux convois vénitiens, par exemple, de faire deux voyages aller-retour par année en Méditerranée orientale au lieu d'un seul. En même temps le trafic entre l'Europe méditerranéenne et la Scandinavie s'accroît et l'une des raisons est sans doute que la boussole rendait la traversée du golfe de Gascogne plus sûre et plus facile.

Principe physique

Une boussole peut être constituée de n'importe quel dispositif utilisant une aiguille magnétisée tournant librement sur un pivot, afin qu'elle puisse indiquer la direction du nord magnétique de la magnétosphère de notre planète. Autrefois, certaines boussoles étaient équipées d'un cadran solaire (utilisant l'ombre portée d'une aiguille ou d'un triangle rabattable) permettant de corréler l'heure approximative avec l'indication de l'orientation de l'aiguille aimantée (voir liens), ce dispositif se rapproche dans sa fonction de l'astrolabe. Un gyromètre (en anglais : variation compass) est un instrument spécialisé, de construction assez délicate ; elle est employée en observant les variations de l'aiguille. Une boussole gyroscopique peut également être employée pour trouver le nord géographique. L'élément de base est une tige magnétique. On peut la réaliser en alignant une tige de fer ou d'acier sur le champ magnétique de la Terre et puis la faisant chauffer puis refroidir (recuire) ou en la frottant. Cependant, cette méthode produit seulement un aimant de faible puissance ; ainsi d'autres méthodes sont préférables. Cette tige magnétisée (ou aiguille magnétique) est alors placée sur un support de friction quasi-nulle pour lui permettre de pivoter librement pour s'aligner sur le champ magnétique ambiant. On y appose alors une marque à une extrémité afin que l'utilisateur puisse distinguer les directions nord et sud. Une convention moderne veut que l'extrémité du nord soit marquée d'une manière quelconque, souvent de peinture fluorescente ou rouge.

Utilisation de la boussole

Boussole allemande de la société Pasto à prisme (échelles) Boussole à prisme : visée 220° par l'oculaireD'autres caractéristiques communes aux boussoles modernes portables à la main sont une plaque de base équipée de règles graduées permettant de mesurer les distances sur les cartes, une lunette tournante pour mesurer l'angle formé entre le nord magnétique (voir déclinaison magnétique) indiqué par l'aiguille et la direction du point visé, et un miroir réfléchissant l'image de l'aiguille sur le cadran lorsque l'on vise un point repère. La plupart des boussoles possèdent aussi un système de visée composé d’un cran de mire et d’un guidon servant de collimateur ou bien d’un fil tendu dans un évidement, ou d’une ligne peinte ou tracée dans le couvercle. Certaines boussoles possèdent une aiguille aimantée supportant un cadran mobile (comme la rose des vents des compas de marine) et la lecture se fait alors automatiquement au moyen d’une ligne tracée sur le verre (voir la photo de la boussole de l’armée américaine). Un troisième type de boussole, plus perfectionné encore, possède un prisme dirigé vers le bord extérieur du cadran et un oculaire dans lequel on peut directement lire la valeur d’angle (voir photos). - La boussole a plusieurs usages : navigation, artillerie, géodésie etc. En navigation, elle peut servir à déterminer la position présente de l’utilisateur ou bien indiquer une marche à suivre.
-Dans le premier cas, l’utilisateur doit relever le gisement de points de repères (pont, clocher d’église, sommet de montagne etc.) visibles depuis l’endroit où il se trouve et comparer ses observations avec une carte. À cet effet, il orientera le dispositif de visée de sa boussole vers le point marquant choisi et tournera ensuite la lunette pour mettre le repère indiquant le nord magnétique en regard de la direction indiquée par l’aiguille, visible dans le miroir. L’observateur placera ensuite la boussole sur la carte (posée à plat et orientée vers le nord magnétique) et repèrera la position du point marquant préalablement visé. Pour déterminer sa position par rapport à cet objet, il tracera une ligne droite partant du point marquant passant par le centre du cadran (point de rotation de l’aiguille) et fonction de l’angle mesuré. Une seconde ligne partant d’un autre point marquant visible et coupant la première permettra de déterminer la position présente avec plus de précision.
-Pour déterminer une marche à suivre (un cap), la manière la plus simple est de considérer tout d’abord que l’aiguille indique toujours la même direction, c'est-à-dire le nord. Si l’on note soigneusement les distances parcourues (temps et vitesse de déplacement) et les angles mesurés à chaque changement de direction, on peut tracer l'évolution de son propre itinéraire et revenir à son point de départ uniquement à l’aide d’une boussole seule (sans carte). Hormis les régions présentant une forte déviation magnétique (par ex. présence de métaux ferrugineux dans le sol) de 20 degrés ou plus, une boussole simple (de gousset) suffira sur courte distance pour éviter de marcher dans une direction entièrement fausse dans la mesure où le terrain est à peu près plat et aucun obstacle ne vient gêner la visibilité. Orientation de la boussole sur la carte (D représente la déclinaison magnétique locale) Lorsque l’aiguille est alignée sur la flèche du cadran, la valeur d’angle (en degrés) indiquée sur la lunette rotative de la boussole indique le relèvement (angle de gisement) du sommet, c’est-à-dire le cap à suivre pour s’y rendre directement, par exemple s’il disparaissait de la vue pendant la traversée d’une forêt ou si le brouillard venait a surgir Nota : Si l’on utilise la boussole en liaison avec une carte, on doit alors appliquer une méthode entièrement différente. Il faut tenir compte de la déclinaison magnétique. Celle-ci variant en fonction de la position dans l’espace et du temps, il faudra éventuellement la calculer (ou la demander au club de randonnée local) pour déterminer combien de degrés mesure l’angle entre le nord magnétique (indiqué par l’aiguille) et le nord géographique (haut de la carte). Cet angle devra être pris en compte lors de la visée du point de repère. Pour mesurer un angle vrai, c’est-à-dire par rapport au nord géographique et non pas au nord magnétique), par exemple à l’aide d’une boussole ayant un côté en forme de règle graduée, on placera le point zéro de la règle sur la position présente repérée sur la carte (préalablement orientée avec le haut vers le nord géographique) et on orientera la règle dans la direction de la destination souhaitée (certaines sources recommandent aux débutants pour plus de sécurité de tracer une ligne sur la carte). On tournera ensuite la lunette (supportant le cadran transparent de la boussole) pour orienter le zéro de la graduation angulaire vers le nord géographique en alignant les lignes parallèles sur les lignes nord-sud (longitude) ou sur le bord latéral de la carte. Le cap à suivre est alors indiqué sur la ligne de visée de la boussole. Tenir ensuite la boussole horizontalement au niveau des yeux et l’orienter de manière à ce que l’aiguille reste en regard de la valeur d’angle correspondant au nord magnétique. L’axe longitudinal de la boussole (généralement matérialisé par une flèche) indiquera le cap à suivre. Méthode simplifiée : (sans orienter la carte le haut vers le nord) on peut déterminer sur la carte sa position présente en fonction d’un point de repère visible dans le paysage en orientant sur ce dernier la flèche de visée de la boussole et en tournant la lunette de manière à aligner les lignes parallèles et l’aiguille. On placera ensuite sur la carte un coin de la boussole sur le point de repère visé et on la fera tourner jusqu’à ce que les lignes parallèles soient alignées sur les lignes de longitude (nord-sud) de la carte. La position présente se situe sur la règle graduée de la boussole ou dans son prolongement. Une seconde ligne tracée à partir d’un autre point de repère et coupant la première permettra de déterminer la position avec plus de précision. Inversement, cette méthode est aussi applicable pour déterminer le cap à suivre. Placer d’abord la boussole sur la carte, le bord de la règle étant sur une ligne imaginaire reliant la position présente et le point zéro sur l’objectif à atteindre, sans tenir compte de l’aiguille. Tourner ensuite la lunette (supportant le cadran transparent de la boussole) pour aligner les lignes parallèles sur les lignes nord-sud de la carte (ou sur le bord latéral de la carte) en conservant le repère nord (zéro) du côté « nord ». L’angle ainsi défini par ces lignes et le côté du boîtier de la boussole correspond au sens de la marche à suivre par rapport au nord, matérialisé par la flèche de la boussole. En tenant la boussole au niveau des yeux (à bout de bras), se placer de manière telle que l’aiguille soit alignée sur les lignes parallèles et pointée vers le nord. La photo montre un sommet visé à partir des indications de la carte.

Boussoles de marine et compas de navigation

Pour plus d'informations techniques consulter : Compas de marine à cadran (lecture par dessus)Compas de voilier à sphère (lecture latérale)Les boussoles de marine sont appelées communément compas. Elles sont de deux types :
-fixée sur une paroi verticale pour permettre une lecture par le côté (photo de gauche)
-ou bien placée dans un logement vertical pour permettre une lecture par dessus (photo de droite). Elles possèdent une ou plusieurs aiguilles magnétisées à l'intérieur d'une capsule remplie de liquide pour en ralentir les mouvements ; la viscosité du liquide force l'aiguille (ou la sphère graduée) à s'arrêter rapidement sans osciller de part et d'autre du nord magnétique. Les aiguilles magnétiques peuvent aussi être fixées de manière permanente à un cadran de boussole (rose des vents, équipage magnétique) et qui tourne librement autour d'un pivot. Les boussoles modernes possèdent aussi un dispositif permettant de corriger la déclinaison magnétique pour retrouver directement le nord géographique. Boussole de marine avec inclinomètre incorporé et niveaux à bulle Une ligne de lourdaud, qui peut être une inscription sur la cuvette de boussole ou une petite aiguille fixe, indique l’axe longitudinal (direction de la marche) du bateau par rapport au cadran de la boussole. La boîte (la cuvette) hermétiquement fermée par un couvercle de verre est fixée à une suspension à cardan. Ceci garantit son maintien en position horizontale quels que soient les mouvements du navire. Les grands bateaux se fient plus précisément au compas gyroscopique ou plus récemment au compas satellitaire plutôt qu’à un compas magnétique pour la navigation, bien que la présence de ce dernier reste toujours obligatoire. Le compas magnétique, gyroscopique ou satellitaire se voit fréquemment interfacé (associé) à un système de maintien automatique du cap (pilote automatique) et de navigation intégré. Des compas électroniques vanne de flux (fluxgate ) sont de plus en plus souvent utilisés sur les voiliers, même de petite taille.

Boussoles de poignet

Il existe différents types de boussoles portées au poignet comme une montre. Elles sont surtout utilisées en plongée sous-marine. Il y eut aussi d'autres modèles pour fantassins comme par exemple celui de l'Armée rouge (voir galerie de photos). Les soldats américains avaient aussi par exemple pendant la guerre de Corée des boussoles de poignet rudimentaires (voir photos sur ebay).

Aéronautique

voir Compas (navigation)

Boussoles électroniques

Certaines montres et autres instruments de mesure possèdent une boussole à base de composants électroniques. Il s'agit généralement de deux ou trois capteurs de champ magnétique fournissant les données de base à un microprocesseur. Le calcul trigonométrique permet d'afficher le cap. Souvent, le dispositif est un composant discret fournissant un signal (numérique ou analogique) proportionnel à son orientation. Ce signal est alors interprété par un contrôleur ou un microprocesseur et traité en interne ou transmis à un dispositif d'affichage (voir un de réalisation, avec les composants de base et le schéma de câblage correspondant).

Points de la boussole / Graduation

Traditionnellement, le cadran ou rose des vents est divisé en trente-deux points équidistants (appelés comme quarts, le quart vaut 11° 15') bien que les boussoles modernes soient graduées en degrés plutôt que points cardinaux (voir plus bas graduation). Les quatre directions principales - est, ouest, nord et sud - sont les points cardinaux et les noms des autres sont dérivés de ces derniers (exemple: sud = 180°; sud-sud-est = 157° 30'). Il existe plusieurs systèmes de graduation pour les boussoles :
-Le plus connu est la division en 360 degrés.
-D'autres systèmes utilisent la division en 400 grades (gons) ou en 6400 millièmes.
-Les armées des pays de l'Est (ancien bloc soviétique) utilisent des boussoles similaires au cadran d'une montre, graduées en 60 minutes, un angle droit mesurant 15 "unités" (photo montre de la NVA). Elles sont parfois aussi graduées dans le sens anti-horaire (voir photo montre de poignet russe).
-Certaines sont équipées d'un inclinomètre pour mesurer les angles verticaux et d'un niveau à bulle. image:Boussole_fantassin_russe.jpg|Boussole de poignet des fantassins de l'armée soviétique (sous les chiffres 15°, 30° et 45° de l'échelle extérieure en sens anti-horaire : les lettres cyrilliques "3" (zapad = ouest), "Ю"(youg = sud) et "B" (vostok = est) image:Compass_FRG.jpg|Boussole de l'ancienne NVA de RDA graduée en 60° image:Boussole_en_grades_table_conversion.jpg|Boussole graduée en gons (ou grades) avec table de conversion image:Compas_in_mills.jpg|Boussole RECTA graduée en millièmes d'artillerie

Boussoles militaires

Boussole de type Bézard (Sté Lufft) de l'Armée française (la visée s'effectue à travers les encoches du couvercle) Chaque arme utilise des boussoles spécifiques car celles-ci doivent satisfaire à des exigences différentes. Le fantassin a besoin d'un modèle compact, léger et d'une solidité à toute épreuve. Ce sont la plupart du temps des boîtiers métalliques repliables protégeant le verre et bloquant l'aiguille. La société allemande avait développé dès le début du une boussole (type Bézard - voir discussion) utilisée par les armées de nombreux pays européens dont la France (photo de gauche). La société suisse Recta avait développé un dispositif à tiroir particulièrement ergonomique (voir galerie). L'artilleur a besoin de mesurer l'angle de site en plus de l'angle de gisement par rapport à une cible. Ces boussoles ont un inclinomètre et parfois un ou deux niveaux à bulle. Certains systèmes à loupe et à prisme permettent de voir la rose du compas grossie en même temps que l'objet visé. image:RECTA_full_syst.jpg|Boussole de l'armée suisse image:liquid filled compass.jpg|Boussole de fantassin américain à double graduation (degrés et millièmes) image:Compass_Boussole_US_Army_+_loupe.jpg|Visée (graduation vue au travers de la loupe) image:Boussole_avec_inclinomètre.jpg|Boussole avec inclinomètre (l'ergot rabattable définit un plan tangent au boîtier en regard du point zéro) image:Boussole_Physica_finlande_2.jpg|Boussole finlandaise (Physica A.B.)

Voir aussi

ESOTERISME ET RELIGIONS
-La théorie du Feng Shui utilise aussi la boussole pour orienter les meubles dans un appartemment (entre autres)
-Les Musulmans peuvent aussi rechercher la direction de la Mecque (appelée Qibla) pour la prière à l'aide de boussoles spéciales.
-L'astrologie chinoise combine une boussole et un animal, comme la tortue (symbole de longévité). ===
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