Se repérer sur la Terre
Des technologies complémentaires


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I] Au compas sec et à l'eau...

 

Le passé des compas se confond avec celui des boussoles. C'est pourquoi l'instrument désigné jusqu'au XIXème siècle sous le terme "compas sec", car non situé sur un socle d'eau, avait tout d'une boussole. Les premières descriptions précises des objets magnétiques de ce type permettant de connaître la direction du Sud nous viennent encore une fois de Chine. Normal, puisque la fonction comme l'objet étaient identiques J. Le cadran du compas ci-dessous représente schématiquement la Petite Ourse, symbole du shao.

Compas sec chinois - Musée de la Marine


Mais jusqu'au 17ème siècle, une distinction existe, bien que purement conventionnelle : les topographes, sur la terre ferme, utilisent des boussoles indiquant le Sud tandis que les compas, surtout utilisés en milieu maritime, indiquent le Nord.

 

Roses de compas - Planches extraites de l'ouvrage du Capitaine Schuck « Der Kompass »

 



Renard de Navigation en bois, Allemagne, début XIXème siècle - Altonaer Museum Hambourg

Le compas ou la boussole étaient placés au centre de l'étoile


Dès 1650, il est fait état des déviations de l'aiguille dues aux masses ferreuses du container, mais c'est seulement en 1801 que Flinder, alors à bord du vaisseau Investigator, essaie d'apporter une solution grâce au cylindre de fer doux (tube de Flinders) qui équipe encore de nos jours les habitacles de type Thomson.

 

Habitacles Thomson (XIXème siècle)

Les travaux de Sir William Thomson (plus connu sous le nom de Lord Kelvin) aboutirent en effet à ce type d'habitacle, d'ailleurs utilisé dans le Titanic...

 


Sur l'avant se trouve le tube de Flinders, à l'intérieur du fût l'éclairage ainsi que l'aimant de bande (corrigeant les déviations dues à la gîte), sur le côté les sphères compensent les erreurs quadrantales, dans des tiroirs sur les côtés du fût on trouve enfin les aimants permanents latéraux et longitudinaux.

 


 

Compas quadridal & compas sec - Visite chez un antiquaire à La Trinité sur Mer

 

 

 

II] Principe de fonctionnement


Le principe de fonctionnement du compas est très semblable à celui de la boussole. Tous deux utilisent l'orientation du champ magnétique terrestre disponible en tous lieux, en tous temps (comme le GPS !J). L'utilisation du compas pour l'orientation d'un mobile assez rapide et instable est néanmoins particulièrement préférable à l'information donnée par une boussole. Si les compas étaient et sont d'ailleurs toujours l'élément indispensable des navires (obligatoire pour les embarcations de type II et au dessus), il n'est pas rare de constater leur présence dans des voitures haut de gamme, voire en série aux Etats-Unis où les noms de routes sont systématiquement complétés par leur orientation cardinale !


Un compas magnétique de marine est composé d'une cuvette, d'une ligne de foi avec ses alidades, et d'un équipage magnétique avec une rose graduée de 0° à 360°. Ces derniers sont montés sur un cardan afin de compenser les mouvements du navire. La rose possède en son centre une chape dans laquelle est sertie une pierre dure synthétique qui repose sur un pivot acéré ; du bon état de ces derniers dépend le bon fonctionnement du compas (en cas d'usure les frottements augmentent et la précision du compas s'en ressent). Les compas non secs sont remplis d'un mélange d'alcool et eau distillée, ou d'un distillat de pétrole. Comme le niveau du liquide est perpendiculaire à la force de gravité, l'aiguille est donc plane par rapport à l'horizontale quelle que soit (ou presque) la position du navire, ou de tout autre mobile.


 

III] Utilisation



Une installation spéciale s'impose pour disposer d'une précision accrue : la ligne de foi du compas doit être bien parallèle à l'axe du bateau (lors du montage d'un compas de cloison, il s'agit donc de vérifier que cette cloison est bien perpendiculaire à l'axe). Il s'avère ensuite nécessaire de vérifier les déviations du compas et de les faire compenser si besoin est.
Bien sûr, le système n'est pas encore infaillible, et il lui serait très difficile de l'être. Deux erreurs sont néanmoins corrigibles :
  • La première est la déclinaison magnétique, c'est l'angle entre le Nord géographique et le Nord magnétique qu'indique le compas (voir ici la section à ce sujet). Elle est parfaitement connue et est représentée sur les cartes marines soit par une petite flèche soit par une rose des vents qui indique sa valeur à une date donnée ainsi que sa variation annuelle ; puisqu'elle change avec la position géographique, il faut remettre à jour sa valeur au cours du trajet en consultant les cartes marines.
Courbe de régulation
 
  • La deuxième erreur est la déviation magnétique, causée par des forces magnétiques propres à chaque bateau. C’est pourquoi il importe de placer le compas dans une zone peu propice aux perturbations.

L'approche du pôle magnétique dans un rayon d'environ 1.000 kms ne permet plus au compas magnétique de donner satisfaction. Toutefois, au cours d'un demi-millénaire de voyages transcontinentaux, cet instrument fut décisif.


IV] Avenir gyroscopique

Le compas idéal n'est pas resté un simple rêve : le gyrocompas, indépendant du champ magnétique terrestre a finalement supplanté celui-ci par l'utilisation de l'effet gyroscopique (découvert par le physicien français Léon Foucault dans la seconde moitié du XIXème siècle), permettant de définir une direction de référence constante (généralement le nord) en alignant leur axe de rotation sur l'axe de rotation de la Terre lorsqu'ils sont libres de se mouvoir. N'ayant pas les inconvénients du compas magnétique évoqués précédemment (déclinaison, sensibilité aux masses magnétiques, perturbations au voisinage des pôles), le gyrocompas peut donc avantageusement s'y substituer. Il reste qu'il est moins autonome en énergie, puisqu'il faut initier un mouvement pour que les effets de la force gyroscopique soient exploitables.


Gyrocompas moderne

Notice d'un gyroscope - début du XXème siècle (cliquez sur l'image pour la voir entièrement)

Compas & Carte, deux outils de navigation inséparables