Wie funktioniert ein Kompass? Wissenschaft und Technik erklärt

Kompasse weisen Abenteurern, Seeleuten und Entdeckern seit Jahrhunderten den Weg durch unbekannte Gebiete. In der von Technologie geprägten Welt des 21. Jahrhunderts mag die Navigationshilfe als veraltetes Werkzeug erscheinen. Doch ob Wanderung in der Wildnis, Bergexpedition oder auf hoher See: Der Kompass bleibt ein unverzichtbares Instrument zur Navigation und Orientierung, wenn moderne Geräte versagen.

Aber wie funktioniert ein Kompass eigentlich? Im nachfolgenden Blogartikel widmen wir uns der Funktionsweise des Navigationsinstruments. Wir erläutern, wie Kompasse im Detail funktionieren und zeigen ausserdem auf, worauf Du bei der Nutzung des Geräts achten solltest.

Grundlagen: Magnetik und das Erdmagnetfeld

Magnete haben die Fähigkeit, andere magnetische Materialien anzuziehen oder abzustossen. Jeder Magnet besitzt zwei Pole: einen Nordpol und einen Südpol. Kommen sich zwei Magnete nahe, ziehen sich ungleiche Pole (Nord zu Süd) an, während gleiche Pole (Nord zu Nord oder Süd zu Süd) sich abstossen.

Die Erde selbst verhält sich wie ein riesiger Magnet. Im äusseren Kern unseres Heimatplaneten befindet sich flüssiges Eisen, das in ständiger Bewegung ist. Die Zirkulation erzeugt elektrische Ströme, durch die ein Magnetfeld entsteht – das Erdmagnetfeld. Dieses erstreckt sich weit über die Erdoberfläche hinaus und bildet eine schützende Hülle um den Planeten, die schädliche kosmische Strahlung abschirmt.

Was Du unbedingt wissen solltest: Aus physikalischer Sicht handelt es sich bei dem arktischen Magnetpol, der in der Nähe des geografischen Nordpols liegt, um den magnetischen Südpol. Dies ist historisch bedingt, da das zum Nordpol zeigende Ende der Nadel früher als Norden der Kompassnadel bezeichnet wurde. Da sich entgegengesetzte Pole anziehen, wird der Nordpol des Kompasses folglich vom magnetischen Südpol angezogen.

Das Erdmagnetfeld ist für die Navigation von unschätzbarem Wert, denn es dient dem Kompass als Orientierung. Die Kompassnadel richtet sich an dem Magnetfeld aus und zeigt immer nach Norden. Dies ermöglicht es Dir, Deine Position und Richtung zu bestimmen – egal, wo Du Dich befindest. Ohne das Erdmagnetfeld wäre die Navigation mit einem Kompass nicht möglich.

Aufbau und Funktionsweise eines klassischen Magnetkompasses

Ein konventioneller Magnetkompass besteht aus mehreren Komponenten, die zusammenarbeiten, um eine zuverlässige Richtungsbestimmung zu ermöglichen:

• Kompassnadel: Die Nadel stellt das Herzstück des Kompasses dar, ist magnetisiert und kann sich frei drehen. Eine Seite der Nadel (normalerweise rot markiert) zeigt immer nach Norden.
• Skala: Auf der Skala sind die Himmelsrichtungen und Gradangaben markiert. Sie hilft Dir, Richtungen präzise zu bestimmen. Die Skala ist in 360 Grad unterteilt, wobei Norden 0 Grad, Osten 90 Grad, Süden 180 Grad und Westen 270 Grad entspricht.
• Gehäuse: Das Kompassgehäuse schützt die Nadel und die Skala vor äusseren Einflüssen.
• Drehbare Lünette: Viele Kompasse verfügen über eine drehbare Lünette (Fassung der Skala). Diese unterstützt Dich dabei, eine Richtung festzulegen und zu verfolgen.

Funktionsprinzip: Ausrichtung der Nadel am Magnetfeld der Erde

Der Magnetkompass funktioniert nach einem einfachen, aber effektiven Prinzip: Die Kompassnadel richtet sich am Magnetfeld der Erde aus. Da die Erde wie ein riesiger Magnet wirkt, beeinflusst ihr Magnetfeld die Ausrichtung der Nadel. Diese dreht sich stets so, dass sie mit den magnetischen Polen der Erde übereinstimmt. Das markierte Ende der Nadel zeigt dabei stets zum arktischen beziehungsweise südlichen Magnetpol – also nach Norden.

Bei einigen Modellen ist das Gehäuse mit einer speziellen Flüssigkeit (meist einer Mischung aus Alkohol und Wasser) gefüllt. Diese dient dazu, die Bewegung der Nadel zu dämpfen, wodurch sie schneller zur Ruhe kommt. Das erleichtert das Ablesen der Richtung, insbesondere bei Bewegungen. Verglichen mit nicht flüssigkeitsgefüllten Kompassen sind entsprechende Ausführungen aber etwas anfälliger für Lecks. Ausserdem können sie bei extremen Temperaturen Probleme haben. Grundsätzlich funktionieren jedoch beide Kompasstypen zuverlässig.

Die verschiedenen Arten von Kompassen

Auch wenn im Outdoorbereich meist klassische Magnetkompasse zum Einsatz kommen, gibt es noch weitere Ausführungen, die jeweils ihre eigenen Vorzüge und Besonderheiten mitbringen. Dazu zählen vor allem Kreiselkompasse und elektronische Kompasse. Worin sich die einzelnen Typen unterscheiden, zeigt der nachfolgende Vergleich auf.

Magnetkompass

Der Magnetkompass ist der traditionelle und am weitesten verbreitete Kompass. Dieser Kompasstyp eignet sich ideal für Wanderungen, Camping, Segeln und andere Aktivitäten, bei denen Du eine zuverlässige und einfache Methode zur Bestimmung der Himmelsrichtungen benötigst. Magnetkompasse erhältst Du in verschiedenen Ausführungen:

• Taschenkompass: Dieser Typus zeichnet sich durch seine kompakten Masse und sein geringes Gewicht aus. Entsprechende Modelle können problemlos in der Hosentasche mitgeführt werden, eignen sich oftmals aber ebenso als Schlüsselanhänger.
• Peilkompass: Derartige Kompasse sind mit einer Vergrösserungslinse ausgestattet, durch die sich eine höhere Präzision erreichen lässt. Viele Modelle verfügen zudem über ein Peilungsfenster inklusive Sichtlinie, das in den Gehäusedeckel integriert ist. Bei hochwertigen Kompassen sind auch Features wie eine LED-Beleuchtung oder fluoreszierende Zeiger keine Seltenheit.
• Linealkompass: Ein Linealkompass ist der perfekte Kompass für Karten. Modelle dieser Bauart weisen einen sehr simplen Aufbau auf. Sie bestehen meist aus einer durchsichtigen Grundplatte mit einer Anlegekante für Wanderkarten und verfügen oftmals über eine integrierte Lupe. Allerdings eignen sich Linealkompasse tendenziell eher für kürzere als für längere Distanzen.

Kreiselkompass

Ein Kreiselkompass arbeitet nach einem völlig anderen Prinzip als Magnetkompasse. Er nutzt die Eigendrehung eines schnell rotierenden Kreisels und die Erdrotation, um die Nordrichtung zu bestimmen. Kreiselkompasse werden horizontal aufgehängt und sind nicht von magnetischen Einflüssen abhängig, was sie besonders zuverlässig macht. Allerdings zeigt der Kompass nicht zum arktischen Magnetpol, sondern zum geografischen Nordpol.

Als wesentlicher Vorteil von Kreiselkompassen gilt ihre Unempfindlichkeit gegenüber magnetischen Störungen. Von Nachteil ist dagegen die lange Einschwingdauer, die bei zwei bis vier Stunden liegt. Daher kommen die Kompasse vor allem auf grösseren Schiffen zum Einsatz. Als Wander- oder Kartenkompass sind die Geräte nicht geeignet.

Elektronischer Kompass

Elektronische Kompasse – auch als digitale Kompasse bezeichnet – nutzen moderne Magnetfeldsensoren, um die Richtung zu bestimmen. Die Sensoren messen die Intensität und Richtung des Erdmagnetfelds, um daraus die Himmelsrichtungen zu berechnen. Diese Art von Kompass wird beispielsweise in Smartphones, GPS-Geräte und andere tragbare Elektronikgeräte verbaut.

Dank ihrer Kompaktheit und Genauigkeit sind elektronische Kompasse weit verbreitet in modernen Geräten. Smartphones und GPS-Geräte verwenden sie häufig, um die Ausrichtung des Geräts zu bestimmen und die Navigation zu unterstützen. Dadurch wird es möglich, Navigations-Apps zu nutzen, die Deinen Standort und Deine Richtung in Echtzeit anzeigen.

Ein grosser Vorteil elektronischer Kompasse besteht darin, sie in multifunktionalen Geräten nutzen zu können. Allerdings benötigt dieser Kompasstyp eine Stromquelle und kann durch elektronische Störungen beeinträchtigt werden. Im Gegensatz dazu sind traditionelle Magnetkompasse unabhängig von Strom, was sich in bestimmten Situationen als vorteilhaft erweist.

Kalibrierung von Kompassen: Nur bei digitalen Geräten erforderlich

Anders als konventionelle Magnetkompasse müsse elektronische Kompasse regelmässig kalibriert werden, um genaue Ergebnisse zu gewährleisten beziehungsweise korrekte Richtungsangaben zu liefern. Die regelmässige Kalibrierung ist notwendig, da magnetische Störungen – etwa Metallobjekte oder andere elektronische Geräte – die Genauigkeit der Magnetfeldsensoren beeinträchtigen können.

Es gibt verschiedene Methoden, um einen elektronischen Kompass zu kalibrieren. In der Regel muss das Gerät dazu geschwenkt werden – am besten in einer achtförmigen Bewegung. Auch das Drehen in alle drei Achsen kann sicherstellen, dass der Kompass einwandfrei funktioniert. Für gewöhnlich wird Dir auf dem Display des Geräts angezeigt, welche Bewegungen erforderlich sind.

Anwendung in der Praxis: Für zahlreiche Outdooraktivitäten von Nutzen

Ein Kompass erweist sich in vielen Situationen als praktisch und im Extremfall möglicherweise sogar als Lebensretter. Daher zählt das Navigationsinstrument bei zahlreichen Outdooraktivitäten zur Grundausstattung. Als typische Anwendungsgebiete gelten unter anderem:

• Wandern: Ganz gleich, ob die Pfade schlecht markiert sind oder Du abseits der ausgetretenen Wege unterwegs bist – ein Kompass hilft Dir dabei, Deinen Kurs beizubehalten. Zusammen mit einer topografischen Karte lässt sich der Standort bestimmen, um den richtigen Weg zu finden. Indem Du markante Geländepunkte wie Berge oder Flüsse anpeilst und die Karte mit dem Kompass abgleichst, kannst Du Deine Position genau festlegen.
• Seefahrt: Auf dem offenen Meer, wo es keine sichtbaren Orientierungspunkte gibt, ist ein Kompass unverzichtbar. Seeleute nutzen ihn, um den Kurs zu halten und sicher von einem Hafen zum nächsten zu navigieren.
• Bergsteigen: Beim Bergsteigen gehört ein Kompass zur essenziellen Ausrüstung, um Routen zu planen und sich zu orientieren. Besonders in Hochgebirgen, wo Wetterumschwünge schnell zu Sichtbehinderungen führen können, bietet ein Kompass eine verlässliche Orientierungshilfe.
• Expeditionen und Erkundungen: Für Abenteurer, die in unerforschte Gebiete vordringen, ist der Kompass ein unentbehrliches Werkzeug. Ob in dichten Dschungeln, weitläufigen Wüsten oder arktischen Regionen – das Instrument unterstützt Dich dabei, das angepeilte Ziel zu erreichen.

Tipps zur Nutzung eines Kompasses

Um die Genauigkeit Deines Kompasses zu gewährleisten und optimale Ergebnisse zu erzielen, solltest Du einige grundlegende Tipps beachten:

• Halten in der richtigen Position: Halte den Kompass immer waagerecht, damit sich die Nadel frei drehen kann. Durch eine schräge Haltung wird die Nadel möglicherweise blockiert, wodurch sie Richtungen nicht korrekt anzeigt.
• Richtungsbestimmung: Richte die Kompassnadel zunächst nach Norden aus, um Deinen Kurs zu bestimmen. Dazu musst Du den Kompass so drehen, dass der Zeiger auf das "N" ausgerichtet ist.
• Entfernung von Störquellen: Magnetische Störungen können durch verschiedene Umgebungsfaktoren verursacht werden. Grosse Metallstrukturen, elektrische Leitungen und andere elektronische Geräte können das Magnetfeld in der Umgebung verändern und die Genauigkeit des Kompasses beeinträchtigen. Deshalb ist es wichtig, den Kompass von solchen Störquellen fernzuhalten. Auch extreme Temperaturen können die Funktionsweise beeinflussen, insbesondere bei flüssigkeitsgefüllten Kompassen.

Fehlervermeidung und Korrektur von Abweichungen

Auch bei sorgfältiger Nutzung lässt es sich nicht immer vermeiden, dass Fehler auftreten. Beim Peilen kann es leicht zu Missgeschicken kommen, wenn die Sicht schlecht ist oder Du Dich bewegst. Daher empfiehlt es sich, das Peilen bei guten Bedingungen zu üben und dabei feste beziehungsweise markante Ziele anzusteuern.

Darüber hinaus muss bei der Navigation die sogenannte Deklination – auch als Missweisung bezeichnet – beachtet werden. Dabei handelt es sich um den Winkelunterschied zwischen dem magnetischen und dem geografischen Norden, der je nach Region unterschiedlich ausfällt. Wenn Du einen Kompass in der Schweiz nutzt, musst Du einen anderen Winkel berücksichtigen als beispielsweise in Südamerika oder Australien. Daher solltest Du Dich im Vorhinein über die lokale Deklination informieren.

An dieser Stelle sei noch einmal angemerkt: Elektronische Kompasse benötigen eine regelmässige Kalibrierung. Befolge die Kalibrierungsanweisung des Herstellers und überprüfe regelmässig die Genauigkeit des Navigationsinstruments.

Einen Kompass kaufen: Worauf achten bei der Auswahl des Modells?

Willst Du einen Kompass kaufen, gibt es einige wichtige Faktoren zu berücksichtigen, um sicherzustellen, dass Du das richtige Modell für Deine Bedürfnisse auswählst. Die Wahl des passenden Kompasses hängt stark von der beabsichtigten Nutzung und den individuellen Anforderungen ab. Hier sind die wesentlichen Kaufkriterien:

• Grösse und Gewicht: Ein handlicher und tragbarer Taschenkompass ist ideal für Wanderungen und andere Outdooraktivitäten, bei denen jedes Gramm zählt. Grössere Modelle bieten oft mehr Funktionen sowie eine höhere Robustheit, weisen jedoch ein höheres Gewicht auf.
• Gehäusematerial: Das Gehäuse sollte stabil und widerstandsfähig sein, um den Kompass vor Stössen und Umwelteinflüssen zu schützen. Kunststoffgehäuse zeichnen sich durch ihr geringes Gewicht aus, Gehäuse aus Stahl oder Aluminium durch ihre hohe Robustheit. Für den Einsatz bei schlechtem Wetter oder auf dem Wasser empfiehlt sich ein wasserdichter Kompass.
• Skala und Gradeinteilung: Eine klare und gut ablesbare Skala ist entscheidend für die einfache Nutzung, insbesondere bei schlechten Lichtverhältnissen. Um präzise Richtungsangaben zu ermöglichen, sollte die Skala in 360 Grad unterteilt sein. Ein guter Kompass bietet oft zusätzliche Skalen – etwa in Mil oder Gon.
• Zusatzfunktionen: Eine drehbare Lünette erleichtert das Festlegen und Verfolgen von Richtungen. Eine Vergrösserungslinse ist hilfreich für präzise Peilungen und detaillierte Kartenarbeit. Leuchtmarkierungen erweisen sich bei der Navigation in der Dämmerung oder bei Nacht als hilfreich.

Fazit: Kompasse sind ein verlässlicher Begleiter auf Outdoortouren

Ob Wanderung, Bergexpedition oder auf hoher See: Ein Kompass kann Dir in zahlreichen Situationen den Weg weisen. Das Navigationsinstrument richtet sich am Erdmagnetfeld aus, weswegen die Kompassnadel stets nach Norden zeigt. Halte Deinen Kompass waagerecht, damit er Richtungen präzise anzeigt und achte darauf, dass es keine Störquellen in der Nähe gibt. Falls Du einen elektronischen Kompass nutzt, solltest Du zudem daran denken, dass dieser regelmässig kalibriert werden muss.

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