Kompas
Wat een magneet is, dat hebben we als kleine kinderen ontdekt: een ijzeren voorwerp dat ander ijzer aantrekt; in Antwerpen is dat een plakijzer, omdat het aan ijzer kleeft. In Eeklo was dat een trekijzer, omdat je kleine ijzeren voorwerpen zoals nagels met een magneet in beweging kan brengen zonder ze aan te raken. Een van de trucjes die ik als kind leerde was dit: je legt een spijker op tafel en aan de onderkant van het tafelblad schuif je een magneet heen en weer: de nagel beweegt miraculeus over de tafel, bewogen door een onzichtbare bron.
Ook als we de magneet zien, blijft het een onzichtbare bron van energie. Er zit in een magneet een vrij aanzienlijke en constante kracht. Een gewone koelkastdeurmagneet blijft daar zomaar hangen, er komen geen batterijen aan te pas, je hoeft zo ook niet te herladen. Dat is eigenlijk heel vreemd, als je er even bij stilstaat.
Magneten komen in die toestand voor in de natuur. Een bepaalde vorm van ijzeroxide, roest dus eigenlijk, heeft de neiging om gemagnetiseerd te worden; men noemt dat magnetiet, naar de Griekse stad Magnesia, waar het vaak gevonden werd. In feite weet men nu nog niet goed hoe die delfstof aan die eigenschap komt. Niet alle ijzeroxide is magnetisch en magnetiet is niet ‘vanzelf’ magnetisch, het wordt gemagnetiseerd. Men vermoedt dat blikseminslagen daarmee te maken hebben, want enkel magnetiet dat men aan de oppervlakte aantreft is sterk magnetisch, diep onder de aarde niet.
Als kind ontdekten we ook dat er in de dynamo van een fiets magneten zitten. Zo leerden we dat magnetisme en elektriciteit met elkaar te maken hebben. Als je de as van de dynamo in beweging brengt, genereert die de elektriciteit die nodig is om je kop- en achterlicht te doen branden; binnenin draait een spoel in een magneet of omgekeerd. Als je aan een fietsdynamo elektriciteit toevoegt, bijvoorbeeld met een batterij, dan begint die te draaien en heb je een eenvoudig motortje. Dat zelfde principe was nog duidelijker zichtbaar in de motortjes die bij de Meccano hoorden: een rode in u-vorm geplooide magneet met daarbinnen een spoel met koperen draden.
Magnetisme hoort dus onder het elektromagnetisme. Dat is een van de slechts vier manieren waarop de kleinste deeltjes van het universum op elkaar reageren; de andere fundamentele krachten zijn de sterke en de zwakke kernenergie en de zwaartekracht. Dat magnetisme en elektriciteit eenzelfde verschijnsel zijn is pas heel laat ontdekt; Maxwell formuleerde de theorie pas in 1865.
Veruit de meest bekende toepassing van het magnetisme en van magneten is het kompas.
De eerste schriftelijke aanduidingen van het bestaan van magneten vinden we al 600 jaar voor onze jaartelling, bij Thales van Milete. Ook in China wist men daarvan en misschien zelfs van het feit dat een magnetische naald altijd in dezelfde richting wijst, naar het noorden. Maar voor het gebruik van zo’n naald voor de scheepvaart vinden we pas na het jaar 1000 de eerste schriftelijke bewijzen, zowel in het Oosten als in het Westen.
Aanvankelijk dacht men dat er ergens in het noorden een groot magnetisch eiland was, of dat de Poolster voor de aantrekking zorgde. In feite had men er geen idee van wat de oorzaak was, tot Maxwell zijn formules schreef.
Over het gebruik van het magnetisch kompas in de scheepvaart las ik onlangs een boeiend en verhelderend boek: Alan Gurney, Compass. A Story of Exploration and Innovation, Norton, 2004, 320 pp., notes, bibliography, index. Het is een uiterst verzorgde hardcover, nieuwprijs $ 22.95, maar bij de Slegte gekocht voor € 6,5. Ik heb geen Nederlandse vertaling kunnen vinden, spijtig.
Er rijzen namelijk heel wat problemen als men op een magnetische naald vertrouwt om op zee te navigeren. Nochtans is een kompas het enige instrument om de koers te bepalen wanneer het zicht op de zon en de sterren en de planeten beperkt of afwezig is en dat is in feite een goed deel van de tijd zo. Vandaag gebeurt dat allemaal elektronisch, zoals met onze GPS-toestelletjes. Maar wat doe je als die toestellen zonder stroom vallen of van de wijs geraken? Er zijn ook vandaag nog weinig stuurlui die zonder een eenvoudig zeekompas het ruime sop kiezen.
Hoe maak je een kompas? Gurney biedt ons een gedetailleerd overzicht van de fascinerende geschiedenis van het kompas als wetenschappelijk instrument. Je kan het vergelijken met de evolutie van het uurwerk, dat ander onmisbaar instrument voor de navigatie (klik voor meer informatie hier: https://blog.seniorennet.be/kareldhuyvetters/archief.php?ID=359).
Maar de problemen houden niet op als je een stevig, duurzaam kompas hebt dat ook bestand is tegen de vele en soms zeer hevige bewegingen van een schip op zee, een uitdaging waarin men eerst in de twintigste eeuw in slaagde. Al gauw bleek dat elk kompas velerlei afwijkingen vertoonde en dus soms totaal onbetrouwbaar was, met verschrikkelijke scheepsrampen tot gevolg.
Die onbegrijpelijke afwijkingen heeft men op experimentele basis proberen doorgronden. Zo ontdekte men dat elk schip, ook een houten, maar zeker de latere stalen schepen, eigen magnetische velden heeft en dat die kunnen veranderen. Op een houten schip is er ook altijd ijzer aanwezig en alle ijzer heeft een bepaalde magnetische kracht en ook die kan veranderen, bijvoorbeeld door blikseminslagen. Maar ook de aarde is een grote magneet en ook die magnetische velden zijn aan belangrijke schommelingen onderhevig, sommige afhankelijk van de tijd, sommige van de plaats.
Naast de inspanningen van generaties instrumentenmakers om goede kompassen te maken had je dus ook een indrukwekkende reeks uitvinders en geleerden die zich bogen over al die complexe magnetische krachten die de kompassen onbetrouwbaar maakten. Het is een schier eindeloze reeks van lukrake experimenten en min of meer wetenschappelijke theorieën geweest, tot diep in de twintigste eeuw, die uiteindelijk geleid hebben tot toestellen die min of meer betrouwbaar waren, bijvoorbeeld in de Tweede Wereldoorlog en dan vooral in de duikboten, die volledig van staal waren en het grootste gedeelte van de tijd geen zicht hadden op de hemel.
Tijdens de tweede helft van de 20ste eeuw is er dan de revolutie van de elektronica gekomen, die de mechanische kompassen zomaar naar de antiekzaken verwees, waar ze nu nog zeer duur verkocht worden.
Alan Gurney is actief geweest als ontwerper van zeilboten en als marinefotograaf. Hij schrijft dus met kennis van zaken. Dat blijkt door zijn gebruik van het specifieke taaltje dat men op zee gebruikt sinds eeuwen. Af en toe heb je dan even het raden naar de betekenis, maar die blijkt meestal uit de context.
De auteur lardeert het verhaal van het kompas met de belangrijke episodes uit de steeds fascinerende geschiedenis van de scheepvaart, die op haar beurt nauw verbonden is met de ontdekkingsreizen, de wereldhandel en de politieke geschiedenis van zeevarende mogendheden, vroeger en nu. Je leest het boek dan ook in een adem uit. Een aanrader, dus. Onbegrijpelijk dat dit niet vertaald is in het Nederlands.
