Kompass - wie funktioniert's?

Bild vergrößern

Wenn du wissen möchtest, in welche Himmelsrichtung du gerade läufst, kannst du dich beispielsweise an der Sonne orientieren. Dort, wo sie morgens aufgeht ist Osten, wo sie am Abend untergeht ist Westen.

Und bei schlechtem Wetter, dichtem Nebel oder in der Nacht? Dann wird es schwierig. Und das mit der Sonne ist ja auch nur eine grobe Orientierung.

Willst du nun bei jedem Wetter wissen, wohin du dich gerade bewegst, muss ein Kompass her. Die Kompassnadel zeigt immer nach Norden und anhand einer Skala auf dem Kompass kannst du damit genau deine Richtung ablesen. Ganz einfach. Wie aber funktioniert ein Kompass?

Das Magnetfeld der Erde

Bild vergrößern

Wir können uns auf der Erdoberfläche mit Hilfe des Kompasses orientieren, weil die Erde ein Magnetfeld besitzt, das von Süden nach Norden ausgerichtet ist. Die Kompassnadel stellt sich immer entlang des Erdmagnetfeldes ein. Nun wirst du dich sicher fragen, wie dieses Magnetfeld erzeugt wird. Im Innern unseres Planeten befindet sich ja mit Sicherheit kein riesiger Magnet.

Nun, diese Frage stellen sich sogar die Wissenschaftler. Das Magnetfeld der Erde gehört nämlich immer noch zu den großen Rätseln der Wissenschaft. Es gibt aber eine Theorie darüber, wie das Magnetfeld entsteht und neue Untersuchungen haben diese Theorie wieder einmal bestätigt. Die Wissenschaftler, man nennt sie Geophysiker, nehmen an, dass das Magnetfeld tief im Innern der Erde entsteht. Die Erde hat eine feste Kruste, darunter folgen der Erdmantel und schließlich der äußere und innere Erdkern.

Der äußere Kern der Erde ist flüssig und zwischen 4000 und 5000 Grad Celsius heiß. Die Geophysiker gehen davon aus, dass Umwälzungen in diesem flüssigen Kern Ströme und somit das Magnetfeld der Erde erzeugen. Also ganz ähnlich wie bei deinem Fahrraddynamo, der sich dreht und somit Strom für die Beleuchtung liefert. Ein ganz kleiner Teil des Erdmagnetfeldes wird aber auch durch elektrische Ströme in der Atmosphäre erzeugt. Und ein noch viel kleinerer Teil entsteht durch magnetische Gesteine in der Erdkruste. Es gibt beispielsweise Gegenden mit magnetischen Gesteinen, wo die Kompassnadel erheblich vom eigentlichen Magnetfeld der Erde abweicht.

Der Kreiselkompass

Bild vergrößern

Doch nicht jeder Kompass richtet sich nach dem Magnetfeld der Erde aus. Es gibt einen Kompass, der völlig anders funktioniert: der Kreiselkompass. Er wird in Flugzeugen eingesetzt, weil er magnetische Störungen ausschaltet und nicht die Anzeigefehler eines Magnetkompasses hat. Was würde wohl die Kompassnadel bei einem Flug über den Nordpol machen?

Der Kreiselkompass arbeitet, wie der Name schon sagt, mit Kreiseln. Er hat keine Nadel. Denk einmal an den Spielkreisel, den man zum Drehen bringt und der dann sein Gleichgewicht solange hält, bis er langsamer wird und schließlich umfällt. Ein drehender Kreisel versucht immer seine Lage im Raum beizubehalten. Das ist ein physikalisches Gesetz. Und gilt auch für ein Rad. Versuche einmal beim nächsten Schlauchflicken nach einer Fahrradpanne das Rad an der Radnarbe festzuhalten und es zum Drehen zu bringen. Versuchst du anschließend das drehende Rad zu neigen, dann spürst du eine unsichtbare Kraft.

Im Flugzeug drehen sich im Kreiselkompass Kreisel mit mehreren tausend Umdrehungen in der Minute in einem luftleeren Raum, dem so genannten Vakuum. Ändert das Flugzeug nun seine Richtung werden die Kreisel mitbewegt, obwohl sie die Lage im Raum beibehalten wollen. Die dabei auftretende Gegenkraft des Kreisels wird auf ein Anzeigeinstrument übertragen. Der Pilot weiß nun genau, wohin er fliegt.