Bussole [1]

Bussole, ein Richtungs- bezw. Winkelmeßinstrument, bei dem die Stellungen einer über dem Mittelpunkte eines geteilten Kreises schwebenden Magnetnadel an der Kreisteilung abgelesen werden.

[409] Die Bezeichnung Bussole (von Buxola, Bussola, Büchse) ist üblich bei Magnetnadelinstrumenten, die mit geteilten (in einer Büchse befindlichen) Kreisen als Richtungsmesser dienen, die Bezeichnung Kompaß (Compassus) dagegen für die hauptsächlich als Richtungszeiger dienenden Instrumente (Schiffskompaß). Der Sprachgebrauch ist aber nicht konsequent, z.B. Grubenkompaß, Orientierbussole. – Die Bussole wird für geodätische Messungen in verschiedener Anordnung und Größe benutzt; ihr Prinzip ist das folgende: Die Achse einer freischwebenden Magnetnadel stellt sich infolge der magnetischen Richtkraft der Erde in eine jedem Orte eigentümliche Lage ein. Die Projektion dieser Lage auf den Horizont ist die magnetische Richtung, die einen bestimmten Winkel mit dem astronomischen Meridian bildet und an einem Horizontalkreis ablesbar gemacht werden kann. Zur Vereinfachung dieser Ablesung muß die Magnetnadel, deren Achse infolge der magnetischen Inklination einen bestimmten Winkel mit dem Horizont bildet, so balanciert werden, daß ihre Enden in einer Horizontalebene schweben; dies geschieht durch Anbringung eines kleinen (eventuell verschiebbaren) Uebergewichtes (an der Südhälfte der Nadel). Die Anordnung des Instruments erläutert Fig. 1. In einer Büchse B trägt ein stählerner Stift C die Magnetnadel N S, die über einem zu C zentrisch angeordneten, geteilten Kreise K spielt. Die Nadel ist aus dünnen, gehärteten Stahllamellen (Federstahl) hergestellt und sorgfältig magnetisiert; sie sitzt mit einem zentrisch angebrachten konischen Lager aus hartem Stein (Achat) auf der Stahlspitze C auf, und kann zur Schonung dieser Spitze durch eine besondere Vorrichtung A von der Spitze abgehoben und gegen den Glasdeckel D gedrückt werden. Diese Vorrichtung, die Arretiervorrichtung, ist in der Regel ein Hebelwerk, das durch eine Schraube s oder einen Schieber bewegt wird (Fig. 1), oder in andrer Weise angeordnet [1], – Der Kreis ist in Grade (in der Regel alte Teilung) eingeteilt (bei Kompassen findet sich zuweilen noch eine Teilung in 24 Stunden oder 32 Striche = Himmelsrichtungen vor). Die Teilung ist linksläufig (entgegengesetzt der Uhrzeigerbewegung) angeordnet, damit durch das Nordende der Nadel unmittelbar das Azimut der Nullinie der Teilung (Strich 0° bis 180°, N–S) angegeben wird und entweder durchlaufend von 0° bis 360° (Fig. 2) oder zweimal von 0° bis 180° beziffert. Der Durchmesser des Kreises und demgemäß auch die Länge der Nadel betragen je nach dem Zweck des Instrumentes 3–15 cm; diesen Dimensionen entspricht auch die Teilungseinheit des Kreises, die bei den größeren Instrumenten 1°, eventuell ¹/₂°, ¹/₃°, bei den kleinsten Tascheninstrumenten 5° oder 10° ist. Dieser Anordnung der Teilung muß auch die Genauigkeit der Nadeleinstellung entsprechen, die abhängig ist von der Aufhängung der Nadel, den Dimensionen derselben (Länge, Oberfläche) und dem Gewicht (Trägheitsmoment). Die sehr störenden Schwingungen und das Zittern der Nadel können durch Anbringung von Glimmerblättchen rechtwinklig oder auch parallel zur Schwingungsebene gedämpft werden (Reibung in der Luft).

Als Absehlinie zur Einstellung der Richtung, deren Azimut bestimmt werden soll, dient bei den einfachsten Instrumenten (Handbussole) die Nullinie der Kreisteilung selbst; bei denjenigen Instrumenten, die speziell für die Richtungsmessung bestimmt sind, ist eine Absehlinie durch ein Diopter oder ein Fernrohr vorgesehen und so angeordnet, daß sie in die Ebene der Nullinie 0–180° fällt (z.B. Fig. 3 und 5) oder parallel dazu ist (exzentrisches Fernrohr, z.B. Fig. 4). Entsprechend der Genauigkeit der Nadeleinstellung haben nur schwach vergrößernde Fernrohre (bis zehnfache Vergrößerung) praktische Bedeutung. Bussolen, die mit Zielfernrohren ausgerüstet sind, bezeichnet man als Fernrohrbussolen. Die bisher besprochene Vorrichtung, Büchse mit Magnetnadel und Absehvorrichtung, kann nun entweder aus freier Hand gebraucht werden, als Handbussole (in Taschenuhrform) oder mit Unterstützung durch einen Stock als Stockbussole (Fig. 3) oder auch auf einem Stativ. Die Aufstellung und Befestigung auf dem Stativ kann verschiedener Art sein; entweder eine einfache Befestigung mit Einstellung durch ein Kugelgelenk oder bei größeren Bussolen ein Dreifußunterbau mit vertikaler Drehachse, analog demjenigen eines Theodolits (Fig. 5). Wegen der Aehnlichkeit des äußeren Baues solcher Instrumente mit dem Theodolit (s.d.) bezeichnet man dieselben zuweilen als Theodolitbussolen, während man einen Theodolit, der durch Hinzufügen einer Bussole, die über dem Horizontalkreis oder als Aufsatz-(Reiter-)Bussole auf der Horizontalachse angeordnet sein kann, wohl als Bussolentheodolit bezeichnet. Diese letztere Anordnung findet vielfach bei Tachymetern (s. Tachymetrie) Anwendung.

[410] Neben der bisher besprochenen Anordnung der Magnetnadel, d.h. frei schwingend im Zentrum eines feststehenden Kreises, kommt noch bei kleineren Instrumenten eine der Kompaßrose des Schiffskompasses nachgebildete Einrichtung vor, wobei die Nullinie der Teilung eines in seinem Zentrum unterstützten Kreises durch einen (oder mehrere) Magneten in die magnetische Richtung eingestellt wird. Nach diesem Prinzip (in England vielfach angewendet) ist die als Freihand- und Stockbussole zu benutzende von Schmalkalder (Fig. 6) konstruiert, wobei die Zielung durch ein Diopter, die Ablesung der Kreisstellung mit der Zielung gleichzeitig durch ein Okularprisma (Zylinderprisma, Prismenlupe, s. Fig. 6 a) vorgenommen wird. Zur Orientierung von Absehlinien oder Kreisen in den magnetischen Meridianen findet man an Tachymetern zuweilen an Stelle einer vollständigen Bussole eine Kompaßvorrichtung angebracht, d.h. eine in eine Röhre oder einen Kasten eingeschlossene Magnetnadel, mit der eine in der Längsachse der Röhre (oder des Kastens) vorhandene Absehlinie (Objektiv- und Okulardiopter) unmittelbar in den magnetischen Meridian eingerichtet werden kann; zuweilen ist auch eine einige Grade umfassende Teilung bei dieser Vorrichtung angeordnet.

Der Gebrauch der Bussoleninstrumente zur Richtungsbestimmung ist durch die Konstruktion ohne weiteres gegeben. Zur Vermeidung starker Schwingungen der Nadel wird die arretierte Nadel genähert in den magnetischen Meridian gebracht, die Arretierung gelöst, die Absehlinie auf den Zielpunkt eingestellt und die Nadelstellung in der Gradteilung abgelesen (oder aus den Schwingungslagen ihre Ruhestellung abgeleitet). Der Kreis muß dabei in eine horizontale Lage gebracht werden. Dieses sowie die Einstellung des Zielpunktes wird bei der Handbussole (Krokierkompaß u.s.w.) aus freier Hand vorgenommen, bei der Stockbussole durch den Stock unterstützt. Bei den größeren Bussolen ist das Verfahren demnach: Aufstellen des Statives, Zentrieren des Statives über dem Messungspunkte mit Hilfe des Senkels, Einrichtung des Kreises und der Drehachse mit Hilfe einer Libelle, ungefähre Einstellung der Nadel in den magnetischen Meridian, Lösen der Arretierung der Nadel, Einstellung des Zielpunktes mit Fernrohr oder Diopter, Ablesung der Nadelstellung am Index (an Nord- und Südende) in Zehntelgraden. Bei exzentrischem Fernrohr (z.B. Fig. 4) ist eine Ablesung in zwei Fernrohrlagen erforderlich, bei zentrischer Anordnung empfehlenswert. Damit eine so vorgenommene Ablesung richtig ist, müssen nach dem Konstruktionsprinzip des Instrumentes für seine drei wesentlichsten Bestandteile Nadel, Kreis und Absehlinie die folgenden Bedingungen erfüllt sein: 1. die Nadelachse muß sich sicher in die magnetische Richtung einstellen, 2. die Indexlinie der Nadel muß mit der magnetischen Achse (Richtlinie) derselben zusammenfallen, 3. der Aufhängepunkt der Nadel muß in der Vertikalebene der Nadelachse liegen, 4. der Aufhängepunkt muß im Zentrum des Kreises liegen, 5. die Absehlinie muß mit der Kreisnullinie in einer Vertikalebene liegen oder bei exzentrischer Anordnung dazu parallel sein. Es ist daher vor dem Gebrauch zu prüfen: 1. Ob die Nadel genügend empfindlich ist. Die Nadel wird zum Ausschlagen (durch Annähern von Eisen) gebracht und die Genauigkeit der Wiedereinstellung beobachtet, oder derselbe Zielpunkt wiederholt (in verschiedener Richtung) eingestellt. Ungenügende Sicherheit der Einstellung kann veranlaßt sein durch zu geringe magnetische Kraft der Nadel oder schlechte Aufhängung und Beschädigung des Lagers. Ferner ist zu prüfen, ob die Nadel nicht durch Eisenteile des Instrumentes abgelenkt wird. Dies geschieht durch Drehen (um die Vertikalachse) und Beobachten der Nadelstellung. Bei der Konstruktion des Instrumentes müssen daher alle zur Nadel exzentrischen Eisenteile vermieden werden (Achsen, Federn, Schrauben aus Messing u.s.w.). 2. Ob die zu 3. und 4. genannten Fehler vorliegen, wird festgestellt und für den praktischen Gebrauch des Instrumentes beseitigt durch Ablesen an beiden Nadelenden. 3. Ob die zu 5. geforderte Stellung der Absehlinie vorhanden ist, wird geprüft und beim praktischen Gebrauch eine Abweichung davon unschädlich gemacht durch Beobachten in zwei Lagen. Bei der Vornahme genauer Beobachtungen mit größeren Bussoleninstrumenten ist die Ablesung an beiden Nadelenden sowie in zwei Fernrohrlagen notwendig, dabei ist dann eine eventuell noch vorhandene Abweichung (Forderung zu 2. und 5.) konstant und ohne Einfluß, d.h. sie braucht nicht von der magnetischen Mißweisung getrennt zu werden (s. Bussolenzug). Die einfachste und rationellste Prüfung ist bei Bussolentheodoliten möglich, indem die Nadelangaben mit den Richtungsangaben des Horizontalkreises verglichen werden.

Die praktische Verwendung der verschiedenartigen Bussoleninstrumente entspricht ihrer[411] Leistungsfähigkeit, d.h. der Genauigkeit der Richtungsangabe; diese ist bei größeren Instrumenten etwa zu schätzen auf ¹/₂₀–¹/₁₀°, bei mittleren Instrumenten auf etwa ¹/_5–¹/₁₀°, bei Stockbussolen auf etwa ¹/₂–¹/₄° und bei Freihandinstrumenten je nach der Geschicklichkeit des Beobachters auf 1–5°. Dazu kommt, daß die täglichen Schwankungen des magnetischen Meridians (ganz abgesehen von magnetischen Störungen) bis zu etwa ¹/₆° betragen können, da aber auf diese bei der Feldarbeit meistens keine Rücksicht genommen werden kann, ist der Genauigkeit der Bussolenmessung von vornherein eine Grenze gefleckt (s. Erdmagnetismus). Mit Rücksicht auf diese Genauigkeitsverhältnisse finden bei den zurzeit an exakte Messungen zu stellenden Anforderungen die früher für die Feldmessung vielfach verwendeten größeren Bussoleninstrumente (Theodolit-, Feldmesserbussole) im allgemeinen keine Verwendung mehr; an ihre Stelle ist der Theodolit (s.d.) getreten. Dagegen haben die kleineren Bussoleninstrumente und zwar als Bussolen an Tachymetern (s. Tachymetrie) und als Stockbussolen (Fig. 3 und 6) eine ganz besondere Bedeutung für tachymetrische Polygonzüge (s. Bussolenzug). Wegen der Verwendung der Bussole im Bergbau bei den Grubenmessungen s. Hängezeug, auch Grubenkompaß und Magnetometer.

Literatur: [1] Die Lehrbücher der Geodäsie, z.B. Jordan, Handbuch der Vermessungskunde, Bd. 2, 6. Aufl., Stuttgart 1904, § 177–180; Die Lehrbücher der Markscheidekunde, z.B. Uhlich, Lehrbuch der Markscheidekunde, Freiberg i. S. 1901, Abschn. 5.

Reinhertz.

Fig. 1.

Fig. 2.

Fig. 3.

Fig. 4.

Fig. 5.

Fig. 6., Fig. 6a.