Comment fonctionne une boussole ?

Inventée au XIIème en Chine, la boussole est un outil permettant de s'orienter. Pour cela, son aimant interagit avec les pôles magnétiques de la Terre. Aussi, cet article vous en explique l'histoire, la composition et le fonctionnement.

Histoire et applications

La boussole est un instrument de mesure permettant de s'orienter, en repérant le Nord magnétique. Invention chinoise, sa date de création reste encore quelque peu obscure. Toutefois, des écrits datant du IVème siècle avant J-C et de l'an 70 traitaient déjà du magnétisme. Mais ce n'est qu'au XIème siècle que l'ancêtre de la boussole fait son apparition. Appelée "poisson indiquant le sud", elle est décrite comme un poisson en fer flottant dans un bol d'eau. Cette technique est mise en lumière dans le livre "Principes généraux du classique de la guerre" datant de l'époque de la dynastie chinoise Song.

Dans son livre "Pingzhou Ketan", l'auteur Zhu Yu précise en 1117 : "Le navigateur connaît la géographie, il observe les étoiles qui brillent la nuit, il observe le soleil le jour ; quand le ciel est sombre et nuageux, il regarde la boussole". Cela atteste alors l'existence et l'utilisation de la boussole (ou compas) dans la navigation maritime. Le sultan et astronome Al-Ashraf serait quant à lui à l'origine de son utilisation dans l'astronomie, dès 1282.

Composition et fonctionnement

Pour comprendre le fonctionnement d'une boussole, il est important de commencer par celui de la Terre. Celle-ci est composée de deux pôles géomagnétiques et d'un champ magnétique, agissant comme un aimant. Celui-ci interagit avec celui contenu dans la boussole pour donner le nord magnétique. Ainsi, le nord magnétique de la Terre attire le pôle sud de l'aimant. La direction opposée sera de ce fait le nord magnétique, qui est à différencier du Pôle Nord géographique. Le pôle sud magnétique se trouve au large de la Terre Adélie, quand le pôle nord magnétique est à plus de 1000 kilomètres du pôle nord, en direction du Canada.

D'autre part, la déclinaison magnétique terrestre est la différence entre ces deux données. Si cette différence est minime en France, elle peut nettement différer notamment en mer. C'est pourquoi il existe différents types de boussoles. Dans l'hémisphère nord, le bout de l'aiguille sud de la boussole est légèrement lestée. Les lignes du champ magnétique terrestre ne se trouvant pas à la surface de Terre mais bien en-dessous, l'aiguille est automatique attirée vers le bas. Aussi, cela fait office de contrepoids. En revanche, une boussole utilisée en Europe tournera sans cesse ou restera bloquée dans l'hémisphère sud de la planète, à cause de ce lestage. Il est donc obligatoire d'utiliser une boussole spécifique à l'hémisphère sud. 

Pour la navigation maritime, c'est le compas qui fait office de boussole. Fonctionnant sur le même principe, la rose des vents est cette fois-ci à la surface d'un liquide visqueux, permettant de stabiliser l'aiguille au niveau du nord magnétique.

• Le pivot 

Il permet à l'aiguille posée dessus de tourner sans qu'il n'y ait de friction qui pourrait amener une mauvaise indication.

• L'aiguille 

C'est un aimant composé de deux pôles : nord et sud. La pointe indiquant le nord magnétique est souvent colorée en rouge ou avec de la peinture fluorescente. Réagissant aux champs magnétiques, il ne faut pas utiliser une boussole près de lignes électriques ou d'objets en métal comme les panneaux de signalisation.

• Le cadran

Il est gradué en degrés (de 0 à 360°). Il est également divisé en quadrants représentant 90° et les quatre points cardinaux (nord, sud, est, ouest). Ces quadrants peuvent également être eux-mêmes divisés en deux, indiquant le nord-est (NE), le sud-est (SE), le sud-ouest (SO) et le nord-ouest (NO). Il se tourne généralement pour mémoriser la position et est souvent transparent, afin de pouvoir lire une carte en le posant dessus.

En résumé

• Les pôles aimantés de l'aiguille de la boussole réagissent avec les pôles magnétiques de la Terre.
• Le pôle magnétique est différent du pôle géographique.
• Une boussole utilisée dans l'hémisphère nord de la planète ne fonctionnera pas dans l'hémisphère sud, à cause du lestage de l'aiguille.
• Ne pas utiliser de boussole près de lignes électriques ou d'objets en métal.
• Le compas est une sorte de boussole dont l'aiguille est en suspension sur un liquide visqueux, afin de la stabiliser. Il est utilisé pour la navigation.

La preuve en images

L'épisode "Quand les déboussoles perdent le nord" de l'émission C'est pas sorcier traite des différents moyens de s'orienter. À partir de 6 minutes 39, Fred et Jamy expliquent le principe de la boussole et donnent même une astuce pour s'en créer une, à partir d'une aiguille, d'un aimant, d'un morceau de liège et d'une coupelle d'eau.