Bússola Magnética: como funciona esse instrumento de navegação?

A observação de que o minério de ferro chamado magnetita se alinha aproximadamente na direção norte ocorreu pela primeira vez na China, no século I a.C. Até cerca de 1100 d.C. existe pouca evidência de que essa descoberta tenha resultado no desenvolvi­mento de uma bússola flutuante. Mas, por volta de 1250 d.C., a bússola já era usada pelos árabes, escandi­navos e outros europeus, além dos próprios chineses.

Por volta do século XIII “agulhas” de ferro magneti­zadas eram utilizadas como bússolas colocadas numa montagem flutuante ou sobre um pino e conjugadas com uma escala (a rosa-dos-ventos) que mostrava a di­reção dos ventos mediterrâneos predominantes, para indicar o norte quando o céu estava nublado. Mais tarde as escalas, ou “cartões”, foram marcadas com os quatro pontos cardeais (norte, sul, leste e oeste), subdi­vididos num total de 32 pontos. Posteriormente, criou-se uma escala em graus: 0° em N e S e 90° em E e O, perfazendo 360°. No século XV descobriu-se que havia uma pequena diferença na leitura da bússola en­tre o “norte verdadeiro” (a direção do polo norte) e o “norte magnético”. O ângulo dessa variação é conhe­cido como “declinação magnética” ou “variação”.

Melhorando a bússola magnética

Nesta bússola italiana, datada de 1570, o cartão translúcido está num eixo central, suspenso por um pivô. O recipiente fica montado num balanceiro.

A agulha de ferro originalmente usada em bússolas necessitava de constantes magnetizações. Em 1766, o Dr. G. Knight patenteou na Inglaterra uma bússola que foi considerada o projeto mais avançado de sua época. Ele usou um aço que retinha melhor a magnetização para a agulha, um mancal de pedra preciosa para o pino, de modo a diminuir a fricção e o desgaste, e sus­pendeu a bússola em pivôs dentro de um anel (o balan­ceiro) a fim de isolar o conjunto do movimento do na­vio. A montagem da bússola num recipiente cheio de líquido amortecia as vibrações mecânicas.

Durante o século XIX, à medida que os armadores navais começaram a usar mais ferro na construção, as embarcações se perdiam devido à interferência magné­tica da estrutura na agulha. A solução para esse pro­blema, proposta pelo Comitê de Bússolas do Almiran­tado Britânico, consistiu em instalar na bitácula (suporte da bússola) um sistema de compensação por conjuntos separados de ímãs e blocos de ferro doce.

Bússola de azimute com visores feita em Londres por volta de 1770. Teria sido usada mais para a determinação de rumos do que para navegação.

Uma bússola naval padrão tinha um “cartão” de 360°, com 15 a 22,5 cm de diâmetro, apoiado por um mancal de safira sintética num pino de osmirídio ou de carbu­reto de tungstênio num recipiente cheio de líquido, com um par de ímãs de barra ou um único ímã em anel, cu­jos polos estão colocados ao longo de um diâmetro. Uma marca de referência ou ponteiro projeta-se da parede in­terna do recipiente até quase tocar a beirada do cartão. Um flutuador permite que o sistema seja ajustado para apresentar um peso de aproximadamente 7 g, o que re­duz o desgaste e prolonga a vida do eixo pivô. O líquido é geralmente urna mistura de álcool e água ou óleo leve. Com exceção do ímã, todos os materiais do sistema de­vem ser não magnéticos.

O recipiente da bússola é suspenso por anéis de ba­lanceiro (suspensão cardan) da parte superior da bitá­cula, que, além da iluminação, tem os meios para com­pensar os campos magnéticos indesejados do navio. Existem também dispositivos para montagem, sobre o recipiente da bússola, de um prisma, de um círculo de azimute ou outro dispositivo para a tomada de rumos.

Os diferentes tipos de bússola magnética

Diagrama de uma bússola magnética marítima. O flutuador, suspenso num banho de álcool e água, sustenta o cartão graduado, no qual se encontra o eixo magnético.

A partir da Segunda Guerra Mundial, em embarca­ções militares, foi estabelecido um campo neutralizador em volta do casco, para evitar o disparo de minas mag­néticas, exigindo a instalação de um dispositivo elétrico de compensação no interior da bitácula.

As bússolas montadas em base fixa, como as utiliza­das em agrimensura, são muito simples embora de alta precisão. Um ímã suspenso num pivô com visor e gratí­cula pode ser incorporado a um teodolito (um tipo de telescópio usado em agrimensura) para medir os ângu­los horizontal e vertical, com leituras de até 0,01°. Exis­tem ainda bússolas do tipo “cartão” para topografia, em recipiente cheio de líquido, adaptadas para monta­gem em tripés. Outras, para uso pessoal em campo, consistem de um ímã suspenso num pivô, dentro de um recipiente transparente, com uma espécie de disposi­tivo amortecedor e uma escala, ou com um transferidor para estabelecer o rumo por meio de mapa.

A bússola do tipo prismático, de alta precisão, tem um prisma de aumento escamoteável e um visor com gratícula, o qual permite que a imagem refletida no car­tão seja superposta ao objeto distante de maneira a pos­sibilitar a observação de sua direção.

As bússolas de indicação remota transmitem eletrica­mente suas leituras para mostradores em locais distan­tes. Instalações de radar, dispositivos para rastrea­mento de mísseis e outros equipamentos semelhantes podem ter a bússola em local remoto, devido à interfe­rência eletromagnética sobre o ímã. Uma bússola de in­dicação remota pode ter o formato de um conjunto de magnetômetro que mede os componentes do campo magnético da Terra relativos ao eixo do veículo e, de­pois de processamento adequado, passa a informação eletricamente para indicadores situados em locais con­venientes. Nos aviões, o magnetômetro, ou “unidade detectora”, fica num lugar magneticamente “limpo”, como a ponta da asa ou o conjunto da empenagem.

O magnetômetro consiste basicamente de um núcleo magnetizado pelo campo da Terra, ao redor do qual é enrolada uma bobina para neutralizar esse mesmo campo. Algumas vezes, uma bússola magnética con­vencional é adaptada de modo que a orientação de seu sistema possa ser detectada através do uso de circuitos de pontes ligados a elétrodos, localizados no ponteiro e no cartão, ou células fotoelétricas que captam um feixe de luz através de um furo do cartão.

A bússola giromagnética é montada numa base está­vel, mantida na horizontal por um giroscópio acionado eletricamente quando o veículo muda de posição. Foi projetada para submarinos, aviões e pequenos barcos, nos quais a aceleração pode fazer com que a agulha da bússola seja afetada por um campo vertical. A bússola giromagnética não deve ser confundida com a giroscó­pica, pois esta não usa o magnetismo. Ela consiste de uma roda giratória articulada em todas as direções e operada por eletricidade. Na bússola giroscópica o eixo rotativo do giroscópio é isolado, para fornecer a referên­cia de rumo, e é ligado a um mecanismo repetidor (que serve para dar a indicação do rumo sem alterar a posi­ção do giroscópio).