Kort om
magnetisme og deviasjon

Øystein Johnsen
Sjøkaptein MNI, Assessor

 

Misvisningen er vinkelen mellom rettvisende nord-sør og magnetisk nord-sør på det stedet vi befinner oss. Ligger den magnetiske nordpolen vest for den geografiske, er misvisningen vestlig (W). Ligger den øst for den geografiske, er misvisningen østlig (E).
Når vi bruker kart med stor målestokk, kan vi lese misvisningen direkte av kartrosene. Den ytre sirkelen på kartrosen er orientert mot geografisk nord, som benyttes når vi setter kursene på kartet. Den indre sirkelen er orientert mot magnetisk nord. Det er den polen kompassnålen retter seg etter når vi ikke regner med magnetiske krefter om bord, deviasjon.

 

Det er blant navigatørens oppgaver å bringe skipet sikkert over havet fra havn til havn. For å klare dette må vi ha instrumenter om bord som kan gi oss retningene. Magnetkompasset var i mange år alene om å fylle denne oppgaven. Ved blackout o.l. kan det fort vise seg at magnetkompasset fortsatt er det eneste instrumentet vi kan stole på. Magnetkompasset bestemmer retningene ved hjelp av jordas magnetiske felt. Det er uavhengig av kraftkilder og andre tekniske hjelpemidler om bord.

Det dannes magnetisme i skipsskrogets jern- og stålmasser. Dette betyr at magnetkompasset ikke bare blir påvirket av jordmagnetismen, men også av lokal magnetisme om bord. Magnetkompasset vil derfor som oftest stille seg inn i en gal retning. Vi kaller den feilen som magnetkompasset får på grunn av lokal magnetisme om bord – skipsmagnetismen – for magnetkompassets deviasjon. På et nytt skip vil magnetkompassets deviasjon være så stor at vi må forsøke å fjerne den, eller gjøre den så liten som mulig. Vi sier at magnetkompasset kompenseres eller korrigeres. Etter at kompenseringen er ferdig, undersøkes deviasjonen på de forskjellige kursene. Resultatet settes opp i en deviasjonstabell, som navigatøren siden bruker i sitt arbeide med kompasset. Selv om magnetkompasset er godt kompensert, kan deviasjonen av forskjellige årsaker forandre seg. Navigatøren må vite når og hvor slike forandringer finner sted. Vi må også vite hvordan vi foretar en deviasjons-undersøkelse.

Magneten
Vi husker at en magnet kan trekke til seg og løfte små jernstykker. Dersom vi henger stavmagneten i en tråd, slik at den kan svinge fritt, vil den ene polen peke nordover. Den kaller vi magnetens nordpol. Den andre polen blir da magnetens sydpol. Hvis vi holder en nordpol i nærheten av den opphengte magnetens sydpol, vil vi se at de ulike polene tiltrekker hverandre. Bytter vi om, slik at vi får en sydpol mot sydpol, vil vi se at de like polene frastøter hverandre. Feltet rundt magneten hvor vi kan påvise en magnetisk kraft, kaller vi det magnetiske felt. Det omgir magneten på alle kanter.

Magnetismens natur
Hvorfor blir enkelte stoffer magnetiske? Når et elektron kretser rundt en atomkjerne, blir atomet en magnet som omgir seg med et magnetisk felt. Hvis elektronene beveger seg i forskjellige retninger, vil magnetfeltene oppheve hverandre, og atomet blir umagnetisk. I en del metaller, for eksempel i jern, er det imidlertid slik at det er fire elektroner mer som har parallelle retninger eller baner, enn det er elektroner i andre retninger. Disse fire elektronene gir en overvekt som gjør atomet magnetisk.

Atomene i alle metaller ordner seg i bestemte mønstre som kalles gitterstrukturer. Som regel vil atomene ligge slik i gitterstrukturene at atomenes magnetiske virkninger opphever hverandre. Men i jern, nikkel og kobolt er dette ikke tilfelle. I disse metallene vil atomene ordne seg slik at gitterstrukturene blir små magneter. Flere av disse små gitterstrukturene slår seg sammen til en større gruppe som kalles doméne. Domenene er små magneter. Når domenene ligger hulter til bulter, er metallet umagnetisk. Ligger de i ordnede rekker, er metallet magnetisk.

Magnetisk induksjon
I en stang av rent jern vil altså domenene ligge hulter til bulter. Stangen virker umagnetisk, fordi domenenes poler nøytraliserer hverandre. Plasserer vi stangen i et magnetisk felt, vil domenene dreie seg i feltets retning.Domenene ligger uregelmessig. Jernstangen er umagnetisk.

Et magnetisk felt snur doménene i en jernstang, slik at den blir magnetisk. (Johnsen og Bryn 1969)

De vil ligge i ordnede rekker med polene samme vei. Vi sier at stangen er blitt magnetisk ved induksjon. Det er viktig å legge merke til at det dannes ulike poler mot hverandre ved induksjon. Nordpol mot sydpol eller omvendt. Ligger stangen på tvers av feltlinjene, får vi nord magnetisme langs den ene siden og syd magnetisme langs den andre. Vi får da like mye nord og syd magnetisme i hver ende, og stangen vil oppføre seg som om den var umagnetisk.

Vi slår fast at induksjon med noen praktisk virkning bare kan finne sted når feltlinjene går langs med eller på skrå av stangens lengderetning.

Tar vi stangen vekk fra det magnetiske feltet, vil vi merke at den ganske snart mister sin magnetisme. Dette forklarer vi med at domenene i rent jern er løst bundet sammen. De vil derfor falle tilbake til sin hulter til bulter-tilværelse så snart det magnetiske feltet ikke tvinger dem til å ligge i ordnede rekker.

Flyktig, halvfast og fast magnetisme
Vi vet nå at det er lett å indusere magnetisme i rent jern, men at slikt jern også lett mister sin magnetisme. Nå brukes det imidlertid ikke mye rent jern i skipsbyggingen, men mest legeringer av varierende hardhetsgrader. Slike legeringer får vi når vi blander litt karbon (kullstoff) i jernet, og vi kaller det for stål. Stålet blir hardere og sterkere enn jernet, fordi karbon binder atomene, og dermed domenene, fastere sammen. Jo mer karbon vi blander i jernet, jo fastere bindes domenene til hverandre. Dette virker inn på de magnetiske forholdene om bord. Vi deler derfor opp skipets jernmasser i tre grupper etter deres magnetiske egenskaper.

Gruppe 1.
Bløtt jern inneholder forholdsvis lite karbon. Domenene er derfor løst bundet sammen. Det er lett å indusere magnetisme i slikt jern, men det mister magnetismen fort når det magnetiske feltet forsvinner. Vi kaller det flyktig magnetisme.

Gruppe 2.
Halvhardt jern inneholder noe mer karbon enn det bløte jernet. Domenene er fastere bundet til hverandre, og det vil derfor være noe vanskeligere å få indusert magnetisme i dette jernet. Det vil også ta noe lengre tid før slik magnetisme forsvinner igjen. Dette kaller vi haivfast magnetisme.

Gruppe 3
Hardt jern kalles de materialene om bord som har størst karboninnhold. Her er domenene hardt sammenbundet. Det er derfor vanskelig å indusere magnetisme i slikt jern. Men er det først blitt magnetisert, beholder det sin magnetisme i lange tider. Dette kaller vi fast magnetisme.

Både flyktig, halvfast og fast magnetisme vil opptre i skipsskroget. Alle vil ha virkning på kompasset.

Jordmagnetismen
Studier av jordens magnetfelt har fra tidlige tider vært viktig for navigasjon, og helt tilbake til 1600-tallet var det satt i gang systematiske studier av jordmagnetismen. På 1800-tallet ble det utviklet matematisk verktøy for å beregne magnetfeltets retning og styrke. Magnetiske målinger ble da også en viktig del av arbeidet innen sjøkartlegging. På Roald Amundsens ekspedisjon gjennom Nordvestpassasjen i 1902 – 05 var et av de viktigste målene å kunne fastlegge posisjonen til den magnetiske nordpolen. Betydningen av kunnskapen om jordmagnetismen ble noe redusert etter innføringen av gyrokompass og optiske kompass, men er fortsatt aktuell i forbindelse med nye og avanserte elektroniske magnetkompass og magnetometer som bl.a. benyttes i oljeleting og geologisk kartlegging.

De geomagnetiske polene
Ca. 90 % av jordens magnetfelt kan forklares som en sterk, liten magnet (dipol) i jordens sentrum. Denne lille magneten er rettet mot den sydlige halvkule og danner en vinkel med jordens rotasjonsakse på ca. 11°. Tenker vi oss den magnetiske dipolen forlenget til jordens overflate, kalles dette for den magnetiske aksen, og denne vil skjære jordoverflaten i de geomagnetiske polene (som vil være symmetriske). Disse polene danner grunnlaget for det magnetiske koordinat-systemet, og posisjonene som var i 2004:

N 79.3° – W 071.5°, S 79.3° – E 108.5°.

Isogonkart over Nord-atlanteren. De heltrukne linjene viser isogoner, og de stiplede viser årlig forandring av misvisningen. (Utdrag av britisk kart 5374 fra 1975)

De magnetiske polene
Definisjonen av de magnetiske polene er der hvor feltlinjene står vinkelrett på jordoverflaten (geoiden). Posisjonen på dette stedet vil variere noe, men er basert på IGRF (International Geomagnetic Reference Field) beregnet til å være:

Magnetisk nordpol (2004): N 82.3° – W 113.4° (nær Ellef Ringnes øya i Canadisk Arktis)
Magnetisk sydpol (2001): S 64.7° – W 138.0° (i Commonwealth Bay i Antarktis).
Oppdatert informasjon om magnetfeltet kan bl.a. finnes på:

https://www.ngdc.noaa.gov/geomag/
https://www.ngu.no/no/

Ser vi bort fra skipets magnetisme og styrer etter magnetkompasset langs en magnetisk meridian, vil vi ende opp på den magnetiske polen, men i middelverdi for hele jordoverflaten vil det være de geomagnetiske polene som bestemmer magnetkompassets retning. Avviket mellom de forskjellige polene kan tilskrives de 10 % av feltet som ikke kan beskrives av dipolen i jordens sentrum, men som skyldes en ujevnt fordelt magnetisme.

Hvor har den magnetiske nordpol vært før, og hvor går den hen?
Bruker vi alle observasjoner fra 1500-tallet og frem til i dag, finner vi at polen har vandret fra nord og innom Canada, og er nå på vei ut i polhavet igjen. Geologene finner spor etter fortidens magnetfelt i mange bergarter og kan fortelle at den magnetiske pol har har vandret rundt omkring polområdet i millioner av år. Det vil den nok fortsette med. Men noen ganger skjer det noe overraskende. Faktisk er den nåværende nordlige pol en sydpol i magnetisk forstand. Dette har jo historiske årsaker, men det har ikke alltid vært slik. Av og til skifter faktisk polene plass! I løpet av de siste 5 millioner år har det forkommet ca. 25 ganger. Det er en stund siden sist, ca 720 000 år, men det vil sikkert skje igjen. Vi vet bare ikke når. Dynamoen i jordas indre er ustabil, noen ganger svekkes feltet, mister sin topols-karakter, og gror opp igjen med motsatte poler. Man har trodd at overgangen tar noen tusen år, men nylig har det hevdet seg røster som mener at det tar mye kortere tid. Hvilken forvirring det vil bli hvis all verdens kompass dreier 180° rundt!

Nye målinger av Jordens magnetfelt foretatt av den danske Ørsted Satellitt viser at Jordens magnetiske nordpol flytter seg på vei mot Sibir. Den magnetiske nordpol lå for 100 år siden i det nordlige Canada, og har siden beveget seg nordpå ut over Polarhavet med 5-10 km om året. I 1970-årene begynte den magnetiske nordpol imidlertid å flytte seg med større hastighet, og i de seneste 10 år er det skjedd med 60 km om året. Farten er i dag dalt til 50 km om året, men ifølge Nils Olsen, som arbeider med Ørsted Satellittens målinger av Jordens magnetfelt, er det ingen tvil om at den magnetiske nordpol vil fortsette sin vei mot Sibir. Nils Olsens beregninger viser dessuten at den magnetiske nordpol var tettest på den geografiske nordpol i 2018.

Misvisning
Vinkelen mellom den magnetiske meridianen og geografiske meridianer (rettvisende nord) kalles misvisning. Misvisningen på et sted kan enten være tegnet opp som isogoner i et småskala kart, som figuren over, eller som egen kompassrose i et spesialkart. På grunn av variasjonene i feltet vil ikke de magnetiske meridianene være jevne storsirkler. Hvert 5. år utarbeides World Magnetic Modell (WMM) som viser misvisningen på jordoverflaten. Denne kan være lagt inn i moderne navigasjonsinstrumenter slik at disse kan beregne magnetiske kurser. Ser man bort fra lokale magnetiske forhold, er WMM betraktet å ha en nøyaktighet på 0.5° for misvisning og inklinasjon. Det er IAGA (International Assosciation for Geomagnetism and Aeronomy) som vedtar WMM, som for øvrig kan lastes ned via internett.

Magnetiske koordinater
For å beskrive magnetfeltet må man angi både størrelse og retning på feltet. Et slikt felt kaller man et vektorfelt. For å fastsette feltvektoren på et tilfeldig sted på Jorden må man bruke et koordinatsystem. Dette kan for eksempel være et rettvinklet (kartesisk) system hvor den ene aksen peker mot geografisk nordretning, den andre mot geografisk øst, og den tredje vertikalt nedover.
I et polarkoordinatsystem vil feltvektoren defineres ved størrelsen på det horisontale feltet, vinkelen mellom geografisk nordretning og den horisontale feltretning, og den vertikale feltkomponenten.
I et sfærisk system blir de tre jordmagnetiske elementene den totale feltstyrken, og de to vinkler mellom geografisk nord og horisontalfeltet og mellom horisontalplanet og retningen av totalfeltet.
I studier av jordmagnetisme blir alle tre systemer brukt. En kompassnål vil peke i samme retning som den horisontale komponent av feltet, altså mot den magnetiske pol. En forskjell mellom retningen mot magnetisk og geografisk pol kalles deklinasjonen, eller misvisning. Den regnes positiv østover og negativ vestover. Vinkelen mellom horisontalplanet og retningen på totalfeltet kalles inklinasjonen. Ved magnetisk ekvator er inklinasjonen 0° og ved de magnetiske (dip-)poler er den 90°. Retningen av horisontalfeltet og inklinasjonen gir grunnlag for å lage kart i et magnetisk orientert nett, med geomagnetisk lengde og bredde, helt analogt med lengde- og breddekurver i et geografisk kart. De magnetiske meridianene er halvsirkler som går fra pol til pol, og breddekurvene blir sirkler som står vinkelrett på meridianene. (Jan A. Holtet: Store norske leksikon)

Inklinasjonsvinkelen
Eksempel på inklinasjonsvinkelen mellom en satellitt og jorden:

• en inklinasjon på 0° betyr at en satellitt går i bane rundt ekvatorplanet til jorden, med samme fartsretning som rotasjonsretningen til jorden
• en inklinasjon på 90° vil si at satellitten går i polarbane, satellitten går altså rett over nord- og sørpolen til jorden
• en inklinasjon på 180° vil si at satellitten går i bane rundt ekvatorplanet til jorden, men i motsatt retning av jordrotasjonen

Magnetfeltets variasjoner
Sekulærvariasjon
Jordens magnetfelt vil variere over tid – noen variasjoner strekker seg over tusenvis av år, og andre over noen få sekunder. Mange av mekanismene omkring jordmagnetismen er fortsatt ikke fullstendig kjent, og selv om variasjon i misvisning (sekulærvariasjon) er kartlagt i over 300 år, kjenner vi fortsatt ikke nøyaktig perioden i denne variasjonen.

Kartet under viser hvordan den geomagnetiske nordpolen har vandret de siste 1300 årene. Det er også kjent at retningen på feltet har snudd 12 ganger de siste 9 millioner år, og at vi er på overtid i forhold til neste vending. Det er også kjent at feltet er redusert med ca. 50 % de siste 4000 årene, og en studie viser at magnetkompass vil være ubrukbare om 1200 år.

Viktigst for navigasjon er den såkalte sekulærvariasjonen som gir den årlige forandringen av misvisning. Sekulærvariasjon kommer av variasjon i jordens kjerne, som igjen vil bevege de magnetiske polene. Variasjonens størrelse kan beskrives som isoporer på et kart eller som en opplysning i kompassrosen på sjøkartet.
Bevegelsen til den magnetiske nordpol fra år 1600 til år 2000. Ved et naturens lune befant den seg i Nordvestpassasjen, og beveget seg ganske langsomt nettopp under de store ekspedisjoner dit (Ross 1831-32, Amundsen 1903-05).

Siden kun 1/3 av sekulærvariasjonen skyldes forandringer i den midlere magneten må det foretas lokale målinger. Dette gjøres fra ca. 200 observatorier i verden, hvorav to ligger i Norge (Tromsø og Dombås).

På grunn av varierende strømmer i ionosfæren og magnetosfæren, altså den høyere delen av atmosfæren (100 – 1000 km høyde), vil magnetfeltet ha raske og periodiske variasjoner. Mye av dette er forårsaket av partikkelstrømmer fra solen i forbindelse med bl.a. solflekkaktivitet, som synliggjøres som polarlys og «magnetiske stormer». Slike påvirkninger kan føre til kortvarig misvisning på 1-3°. Under en kraftig «storm» høsten 2003 ble mange magnetkompass slått helt ut i store deler av det nordlige Norge. Sollyset vil også ionisere atomene i ionosfæren og føre til strømmer som vil gi døgnlig variasjon i magnetfeltet. Dette kalles solbølger, og kan føre til utslag på opptil ca. I° omkring middag om sommeren i Norge. Utslaget er først østlig og så vestlig, like etter middag. Månen lager lignende fenomen, men utslagene er uvesentlige.

Lokale avvik
Anomali
På grunn av store mengder jernholdige bergarter i grunnen kan det være store avvik i misvisningen flere steder . Disse kalles gjerne lokale anomalier, og vil være beskrevet i los beskrivelser eller som advarsel i sjøkartet. I Norge har vi flere steder hvor lokale forhold kan skape over 10 – 15° misvisning. Spesielt utenfor Jæren, Vesterålen, Senja og i Sørøysundet er det observert store lokale utslag.

Fig. viser skjematisk jorda med sine feltlinjer. (Johnsen og Bryn 1969)

Skipets magnetisme og deviasjon
En kompassnål eller et elektronisk magnetisk kompass vil registrere retningen til det samlede feltet mellom skipet og jorden, se fig. Det er derfor viktig å kjenne til den lokale magnetismen i skipet. Magnetnålens avvik fra den magnetiske meridianen kalles deviasjon.

Kompasset har deviasjon når nåla danner en vinkel med den magnetiske meridian. (Johnsen og Bryn 1969)

Når kompassnålen er stilt opp på et sted fritt for jern, påvirkes den bare av den horisontale feltstyrken fra jorden. Kompassnålen stiller seg i den magnetiske meridian. Hvis kompassnålen samtidig kommer under påvirkning av et annet magnetisk felt som ikke er rettet samme vei, vil den stille seg i de to feltenes resultantfelt. Den vil da danne en vinkel med den magnetiske meridianen. Denne vinkelen kalles deviasjonen, og forkortes ofte dev. Fig. over viser kompassnålen i tre situasjoner hvor den er påvirket både av jordens horisontale feltstyrke H, og av feltstyrken fra en fast magnet. På figur a) er de to magnetfeltene parallelle rundt kompassnålen, men motsatt rettet. Vi får ingen deviasjon. Da de to magnetiske feltene er motsatt rettet, vil de svekke hverandre, og vi sier at retningskraften på kompassplassen er svekket.

Med retningskraften på kompassplassen mener vi kraften fra den delen av den totale horisontale feltstyrken som er rettet mot magnetisk nord.

Vi sier at retningskraften på kompassplassen er øket, når den er større enn kraften fra jordas horisontale feltstyrke H. Figur b) og c) er eksempler på øket retningskraft. På figur b) virker begge feltene samme vei og parallelt. Dette vil øke den kraften som retter inn kompassnålen i meridianen. På figur c) har vi dreid den faste magneten litt, slik at de to magnetfeltene danner en vinkel i forhold til hverandre. Nålen vil slå ut, og vi får deviasjon. Vi ser at den totale feltstyrken mot magnetisk nord også er øket, og derfor er retningskraften øket, illustrert ved R_N på figuren. Fortsetter vi å dreie den faste magneten rundt, vil vi se at deviasjonen er størst når feltene danner en vinkel på 90°. Vi vil også se at retningskraften vil være øket i den ene halvsirkelen og svekket i den andre. På figur c) ligger kompassnålens nordpol østenfor den magnetiske meridianen. Vi sier at deviasjonen er + (pluss) eller østlig. Slår kompassnålens nordpol vest for den magnetiske meridianen, sier vi at deviasjonen er – (minus) eller vestlig.

Skipets faste poler
Vi kan oppfatte et fartøyskrog som en stor jernmasse hvor det finnes både bløtt og hardt jern, og hvor det under jordmagnetismens påvirkning vil danne seg både faste og flyktige poler. De faste polene vil i det vesentligste dannes under fartøyets bygging, mens de flyktige polene og deres styrke vil være avhengig av den induksjon som i øyeblikket virker på den bløte jernmassen.

Jordas magnetiske felt induserer magnetisme i skipsskroget. Fartøy bygd på nord magnetisk bredde med stevnen i magnetisk nord (øverst), og fartøy bygd med stevnen i øst (nederst). (Johnsen og Bryn 1969)

Under byggingen vil fartøyet i lang tid være utsatt for jordmagnetismens uforandrede virkning. Den stadige hamringen og bankingen i fartøyet løsner domenene, slik at magnetiserings-virkningen blir større. Polenes beliggenhet i fartøyet vil være avhengig av byggekursen, og de vil alltid danne seg i inklinasjonsnålens retning. Er fartøyet bygd på nord magnetisk bredde med stevnen i magnetisk nord, vil det få en nordpol lavt nede forlig og en sydpol høyt akterlig. Er det bygd med stevnen i øst, vil det få en nordpol nede om babord og en sydpol oppe om styrbord. De to andre figurene viser polenes beliggenhet når fartøyet er bygd med stevnen i syd og i vest. Er fartøyet bygd i en av de mellomliggende retningene, f.eks. nordøst, vil det få en lav nordpol på babord baug og en høy sydpol på styrbord låring.

Polenes beliggenhet når fartøyet er bygd med stevnen i syd (øverst), og i vest (nederst). (Johnsen og Bryn 1969) 

Fartøyet vil i den første tiden etter stabelavløpningen riste av seg en del av denne magnetismen, resten vil opptre som fast magnetisme. For at den magnetismen som dannes under byggingen, ikke skal bli for sterk, og for at fartøyets magnetiske forhold hurtigere skal komme til ro, blir fartøyet etter stabelavløpningen fortøyd i en annen retning, helst den motsatte av den det hadde på stabelen. Ved det videre arbeide med maskin, dekk osv. vil det også dannes poler, men nå i motsatt retning av de tidligere. De nye polene vil motvirke de eldre, og fartøyet vil hurtigere riste av seg en hel del av magnetismen.

Den faste langskips- og tverrskipskomponenten
På figuren med den faste langskipskomponenten tenker vi oss at det ligger en sydpol forenfor kompasset. Vi legger fartøyet på hovedkursene og kvadrantkursene, og undersøker hvilken vei kompassnålen vil slå ut, det vil si at vi undersøker hvilken deviasjon sydpolen forårsaker. Det blir ingen deviasjon for kompasskursene nord og syd, fordi skipets sydpol virker i kompassnålens lengderetning. Derimot vil retningskraften på kompassplassen økes på nordlige kurser og svekkes på sørlige kurser. Størst deviasjon får vi på østlige og vestlige kompasskurser. Videre legger vi merke til at deviasjonene blir østlige på østlige kurser og vestlige på vestlige kurser.

Halvsirkeldeviasjon ved ulike kurser som følge av den faste langskipskomponenten (øverst), og den faste tverrskipskomponenten (nederst). (Johnsen og Bryn 1969)

Kompassets deviasjoner kan settes opp i kurve, slik det er vist til høyre på figuren. Kompasskursene settes av nedover på den loddrette streken, mens østlige deviasjoner settes av mot høyre, og vestlige deviasjoner mot venstre.

En fast langskipskomponent lager altså en halvsirkeldeviasjon, som er null for kompasskursene nord og syd, og størst for østlige og vestlige kompasskurser.

Kurven viser oss at en fast langskips sydpol forårsaker halvsirkeldeviasjon, fordi kompasset har østlige deviasjoner i halvsirkelen fra nord til syd og vestlige deviasjoner i halvsirkelen fra syd til nord. Figuren viser at deviasjonskurven er en sinuskurve.

På figuren med tverrskipskomponenten ligger det en fast sydpol på styrbord side av kompasset. Det viser seg at kompasset får størst deviasjon for nordlige og sørlige kurser, mens deviasjonene blir null for kursene øst og vest. Videre ser vi at i dette tilfellet blir deviasjonene østlige i halvsirkelen fra kursene vest gjennom nord til øst, mens deviasjonene blir vestlige i den andre halvsirkelen. Vi får altså fortsatt halvsirkeldeviasjon. Retningskraften blir øket for alle vestlige kurser. Dette ser vi lettest på kurs vest, hvor den sydlige polens felt vil forsterke det jordmagnetiske feltet. For alle østlige kurser vil retningskraften bli svekket. På kurs øst vil den faste sydpolens magnetiske felt være motsatt rettet jordens magnetiske felt. Til høyre på figuren er kompassets deviasjoner satt opp i kurve. Dette blir en cosinuskurve.

En fast tverrskipskomponent lager altså halvsirkeldeviasjon, som er null for kompasskursene øst og vest, og størst for nordlige og sydlige kurser.

Flyktig magnetisme i tverrskips- og langskipsjern
1. Helt tverrskips jern over eller under kompasset.
På kurs nord og syd vil stangen være umagnetisk, fordi feltlinjene går loddrett på den! Det blir ikke noen deviasjon. På kurs øst og vest vil stangen være sterkest magnetisk, men bringer ikke frem noen deviasjon, da polene virker i nålens lengderetning. Retningskraften vil være forminsket. På kurs nordøst og sydvest vil polene danne 45° vinkel med nålen og gi den et utslag, på begge kurser østover. På kursene sørøst og nordvest vil deviasjonen være vestlig.
Helt tverrskipsjern over eller under kompasset lager kvadrantdeviasjon.(Johnsen og Bryn 1969)

Denne deviasjon har altså fire nullpunkter, er østlig i to motsatte kvadranter og vestlig i de to andre. Den skifter altså fortegn + og – fire ganger og kalles derfor en kvadrantdeviasjon. Satt opp i kurve vil den se ut som fig. viser:
Hel langskipsstang over eller under kompasset lager kvadrantdeviasjon.(Johnsen og Bryn 1969)

2. En hel langskipsstang under eller over kompasset.
Denne vil gi en lignende deviasjon, men fortegnet vil være motsatt. For kurs øst og vest er stangen umagnetisk, for kurs nord og sør er den sterkest magnetisk, med polene i nålens lengderetning. Deviasjonen er altså null for de fire hovedstrekene.

Vi ser at deviasjonen blir vestlig for nordøst og sydvest, østlig for sørøst og nordvest, og at retningskraften er forminsket.

Helt langskipsjern og helt tverrskipsjern under eller over kompasset gir altså deviasjon med motsatt fortegn. Av dette kan vi slutte at virkningen av den ene sorten jern ville oppheve virkningen av den andre hvis de var like sterke. Det viser seg nesten uten unntagelse at tverrskipsjernet har større virkning enn langskipsjernet på grunn av at polene ligger nærmere kompasset. Den kvadrantdeviasjonen som observeres om bord, vil derfor nesten bestandig være som vist i figuren.
Avbrutt tverrskipsjern lager kvadrantdeviasjon. (Johnsen og Bryn 1969)

3. Avbrutt tverrskips- og langskipsjern.
Som neste fig. viser, vil avbrutt tverrskipsjern være uten magnetisk virkning på kompasset på kursene nord og syd. Det vil være sterkest magnetisk på kursene øst og vest, men da feltene virker i kompassnålens retning, får vi ingen deviasjon. Deviasjonen blir derfor null på hovedkursene. Fig. viser også at deviasjonene blir størst på kvadrantkursene. Til høyre på figuren er deviasjonskurven trukket opp. Studerer vi fig. nærmere, ser vi at retningskraften er øket for alle kursene. Avbrutt langskipsjern vil også gi kvadrantdeviasjon, slik kurven på fig. viser. Også her vil retningskraften på kompassplassen øke. Vi ser at helt tverrskips- og avbrutt langskipsjern gir samme slags deviasjon i de forskjellige kvadrantene, og motsatt av den deviasjonen avbrutt tverrskips- og helt langskipsjern gir. Det hele jernet svekker retningskraften på kompassplassen, mens det avbrutte øker den.
Avbrutt langskipsjern lager kvadrantdeviasjon. (Johnsen og Bryn 1969)

Påvirkning forøvrig
1. Jordmagnetismens virkning på bløtt jern.
Jordmagnetismen vil indusere flyktig magnetisme i skipets bløte jernmasser. Slik magnetisme kan vi få i langskips- og tverrskips jernbjelker, og i loddrette bjelker eller i andre jernmasser, f.eks. skorsteinen. Flyktig magnetisme forandrer seg med bredden. Dessuten er den flyktige magnetismen avhengig av skipets retning i forhold til den magnetiske meridianen, det vil si at den forandrer seg med kursenJordmagnetismens virkning på bløtt jern i skipsskroget. Fig. viser hvordan en loddrett og en vannrett jernstang vil magnetiseres på forskjellige bredder. (Johnsen og Bryn 1969)

2. Virkningen av flyktig magnetisme i loddrett jern.
På et fartøy som har kompasset forenfor midtskips, vil størstedelen av det loddrette jernet ligge aktenfor kompasset. På et skip med kompasset akterut vil det ligge forenfor. Da jernet i alminnelighet er likelig fordelt på begge sider, kan vi istedenfor å tenke på hver enkelt dels virkning, tenke oss alt det vertikale jernet slått sammen til en stang, anbrakt i skipets midtskipsplan aktenfor eller forenfor kompasset. Vi tar for oss en sydpol aktenfor kompasset.
Flyktig magnetisme i loddrett jern lager halvsirkeldeviasjon. (Johnsen og Bryn 1969)

Under fartøyets kursforandringer vil denne sydpolen føres rundt kompasset og virke som en langskipskomponent – altså lage en halvsirkeldeviasjon. Deviasjonskurven blir en sinuskurve. Flyktig magnetisme i loddrett jern skaper altså halvsirkeldeviasjon på samme måte som den faste langskipskomponenten.

3. Virkningen av flyktig magnetisme i usymmetrisk vannrett jern.
Vi bør helst ikke ha noe usymmetrisk jern i nærheten av kompasset, men av og til er det ikke til å unngå, for eksempel ved forsterkningsbjelker, lasting av jernbaneskinner og lignende. La oss tenke oss en bjelke som danner en vinkel på 45° med diametralplanet den ene eller andre veien. Deviasjonen blir en ren kvadrantdeviasjon.

Samlet deviasjon
Vi har nå drøftet hvilke deviasjoner de forskjellige typer jern i skipsskroget forårsaker på de enkelte kursene. Når vi skal finne samlet deviasjon, adderer vi alle kurvene. En samlet deviasjon kan se slik ut:
Den samlede virkning etter å ha addert alle deviasjonskurvene.

Deviasjonens forandring med bredden
Halvsirkeldeviasjonen oppstår altså på grunn av skipets faste poler og flyktige magnetisme i loddrett jern.

1. Skipets faste poler vil beholde sin styrke uavhengig av bredden, mens jordmagnetismens horisontale komponent (feltstyrken) (H) forandres. Blir H dobbelt så stor, vil deviasjonen bli halvparten av sin opprinnelige verdi. På reise fra Nordsjøen til magnetisk ekvator vil H forandre seg fra 1,5 til 3,0 gauss. Hvis denne deviasjonen var + 6° i Nordsjøen, vil den være + 3° ved magnetisk ekvator. Kommer fartøyet på syd magnetisk bredde, vil deviasjonen igjen vokse med samme fortegn; den forandrer seg altså omvendt proporsjonalt med H ved breddeforandring. Blir H dobbelt så stor, blir deviasjonen halvparten osv.

2. Den del av halvsirkeldeviasjonen som kommer av flyktig magnetisme i loddrett jern, vil forandre seg enda mer. Induksjonen i dette jernet er avhengig av størrelsen av jordmagnetismens vertikalkomponent, og dermed også av inklinasjonsvinkelens størrelseFig. f.v.: Nord magnetisk bredde, magnetisk ekvator, syd magnetisk bredde. De tre figurene viser hvordan deviasjon, forårsaket av flyktig magnetisme i loddrett jern, forandrer seg med magnetisk bredde. (Johnsen og Bryn 1969)

Magnetismen i det loddrette jernet minker ved reise sørover, er null ved magnetisk ekvator og har motsatt retning på syd magnetisk bredde, se fig. Det viser seg at deviasjonen i virkeligheten forandrer seg som tangens til inklinasjonsvinkelen.

3. Kvadrantdeviasjonen vil ikke forandre seg om skipet kommer på en annen magnetisk bredde, fordi jordens horisontalkomponent H og komponenten fra magnetismen i vannrett jern forandrer seg i samme forhold. Hvis H blir dobbelt så stor, vil også induksjonen i det vannrette jernet bli dobbelt så stor. Resultantfeltet vil få samme retning, og deviasjonen blir den samme. Av samme grunn vil kvadrantdeviasjon og konstantdeviasjon som skyldes usymmetrisk fordelt jern, heller ikke forandre seg med bredden. Det gjelder også konstantdeviasjon som skyldes oppstillingsfeil.

Deviasjonens forandring på grunn av halvfast magnetisme
Halvfast magnetisme skyldes jordmagnetismen, og vi kaller den halvfast fordi den verken blir fast i fartøyet eller forandrer seg så fort som fartøyet forandrer retning i jordmagnetismens felt. Halvfast magnetisme oppstår litt etter litt når fartøyet ligger på en og samme kurs, enten det er på reise eller i havn. Den vil kunne merkes etter at skipet har ligget ca. 1 døgn på samme kurs.

Magnetismens styrke er avhengig av den tiden fartøyet har ligget i en bestemt retning, og av de rystelser fartøyet har hatt i denne tiden. Den forsvinner igjen litt etter litt når fartøyet forandrer kurs, hurtigst når kursforandringen er 180°. Den halvfaste magnetismen skaper midlertidige forandringer i fartøyets deviasjon. Forandringens størrelse kan bare bestemmes erfarings-messig. Minst forandring blir det når kompasset har en god oppstillingsplass. Virkningen kan man bestemme ved et par regler:

Et fartøy har i lengre tid styrt kurs vest. På styrbord side vil det danne seg en nordpol, på babord side en sydpol. Se fig. Så lenge denne kursen holdes, vil den halvfaste magnetismen ikke ha noen virkning på kompasset, fordi den virker i nålenes lengderetning. Den vil altså ikke forandre deviasjonen på anlagt kurs. Først ved ny kurs inntrer deviasjonsforandring. Skifter fartøyet kurs nordover, vil den tidligere deviasjonen bli mer vestlig; forandres kurs sydover, vil den bli mer østlig. Skal f.eks. fartøyet forandre kurs til magnetisk nord, og deviasjonen på denne kursen var 0° etter den gamle deviasjonstabellen, vil
Virkningen av halvfast magnetisme etter kursendring. (Johnsen og Bryn 1969)

rormannen få oppgitt å styre kurs nord. Av fig. ser vi at fartøyet da vil komme fram i en vestligere retning, altså mot den tidligere kursen. Ved å foreta samme tankeeksperimentet med de øvrige tilfellene som er vist på figuren, kommer vi til denne regelen:

Har et fartøy i lengre tid ligget i en og samme retning, og deretter forandrer kurs, vil fartøyet bli satt mot den gamle kursen dersom man bruker den gamle deviasjonstabellen.

Forandringen er størst når kursforandringen er 90°. Hadde man i det gitte tilfelle undersøkt deviasjonen for den nye kursen og funnet f.eks. 5° vestlig deviasjon, ville kursen til å begynne med ha vært riktig. Rormannen hadde fått oppgitt 005°, men etter som tiden gikk og polene forsvant, ville også de 5° deviasjon forsvinne. Fortsetter rormannen da sin kurs 005°, vil fartøyet bli satt fra sin gamle kurs. Regelen blir:

Når kursen forandres etter at et fartøy i lengre tid har ligget i en og samme retning, og man umiddelbart etter kursforandringen tar en deviasjonsundersøkelse og bruker denne deviasjonen på den nye kursen, vil fartøyet gradvis bli satt fra sin gamle kurs.

Deviasjonens forandring på grunn av krengning
Vi har hittil gått ut fra at skipet har ligget på rett kjøl. Dersom det krenger eller har slagside, vil jernmassene og dermed også de magnetiske feltene komme i en annen stilling i forhold til kompasset. Dette vil resultere i at deviasjonen forandrer segKrengningsdeviasjon oppstår på grunn av den faste polens loddrette komponent. (Johnsen og Bryn 1969)

Den deviasjonen kompasset får under krengning, kalles krengningsdeviasjon. Forskjellen mellom deviasjonen på rett kjøl og under krengning kalles krengningsfeilen. Under krengning vil den loddrette polen bli brakt ut mot høy side, og få en virkning på kompasset. På fig. over har vi en sydpol rett under kompasset. Vi ser at kompassnålens nordpol vil slå ut mot høy side både under styrbord og babord krengning.Krengningsdeviasjon kan også oppstå på grunn av flyktig magnetisme i vannrett og loddrett jern. (Johnsen og Bryn 1969)

Vi kan også få krengningsdeviasjon på grunn av en dekksstøtte eller et tverrskipsskott rett under kompasset. Fig. over viser at slike jernmasser vil få en sydpol i sin øvre ende på nord magnetisk bredde. Vi ser også hvordan kompassnålens nordende vil slå ut under styrbord og babord krengning. Da polene i loddrett jern skifter navn når fartøyet skifter magnetisk bredde, vil loddrett jern under kompasset trekke nålens nord til høy side på nord magnetisk bredde og til lav side på syd magnetisk bredde.

Krengningsfeilen er størst på kursene nord og syd, for da virker polene på tvers av kompassnålen. Krengningsfeilen er null på kursene øst og vest, for da beveger polene seg i kompassnålens lengderetning. Tverrskips vannrett jern, som f.eks. dekksbjelker, vil være umagnetisk når fartøyet ligger på kursene nord eller syd og på rett kjøl. Hvis fartøyet krenger til for eksempel styrbord, vil jordens magnetiske vertikalkomponent forårsake at bjelken får en sydpol i sin øvre ende på høy side. Kompassnålens nordpol vil slå ut mot høy side. Krenger fartøyet til babord side, vil bjelken skifte magnetisme, slik at den også nå får en sydpol på høy side. Kompassnålens nordpol vil følge etter. Også her vil vi få størst krengningsfeil på kursene nord og syd, fordi polene virker på tvers av kompassnålens retning. Krengningsfeilen vil bli null på kursene øst og vest, fordi polene da virker langsmed kompassnålen.

Krengningsfeilens forandring med bredden
Den delen av krengningsfeilen som kommer av fartøyets faste poler, vil altså forandre seg for halvsirkeldeviasjonen. Den vil ta av mot magnetisk ekvator og deretter vokse. Virkemåten vil være den samme overalt. De delene av krengningsfeilen som kommer av bløtt loddrett og vannrett jern, vil ta av mot ekvator, hvor de blir null. På den andre siden vokser de med motsatt fortegn. Den samlede krengningsfeilen vil i alminnelighet minke på en reise sydover, og under den forutsetning at de faste polene haler nålens nord til høy side, vil den bli null noe syd for ekvator. Deretter vokser den mot den lave side. Dersom krengningsfeilens størrelse er ukjent, kan man bruke denne praktiske regelen:

På nord magnetisk bredde vil man som oftest bli satt til høy side av kursen hvis denne er nordlig, til lav side hvis den er sydlig.

På syd magnetisk bredde er det som oftest omvendt. Krengningsfeilen vokser proporsjonalt med krengningen. Krengningsfeilen for 6° krengning er 6 ganger større enn for 1° krengning.

Krengningskoeffisienten
Krengningsfeilen er altså størst for kursene nord og syd, og null for kursene øst og vest. Den forandrer seg som cosinus til kursvinkelen. Krengningsfeilen for 1° krengning på kurs nord eller syd, kalles krengningskoeffisienten. Den betegnes i alminnelighet med bokstaven K, og gis fortegnet + når kompassets nord går til høy side under krengningen, og får fortegnet – når kompassets nord slår ut til lav side under krengningen. I alminnelighet vil krengningskoeffisienten for et godt oppstilt kompass være + på nord magnetisk bredde, og – på sør magnetisk bredde. Den oppnår ofte en størrelse på 0,5° til 1,0°. Kjenner man krengningskoeffisienten, kan man finne krengningsfeilen for en hvilken som helst kurs ved hjelp av denne formelen:

Krengningsfeilen = K• i . cos k
hvor K = krengningskoeffisienten, i = krengningsvinkelen i grader, k = kursen.

Bestemmelse av krengningskoeffisienten
Krengningskoeffisienten kan bestemmes ved at man undersøker deviasjonen på rett kjøl og under krengning på kurs nord eller syd. Hvis for eksempel deviasjonen på kurs nord og rett kjøl var + 3°, og deviasjonen på samme kurs med 10° krengning til styrbord var – 2°, vil krengningsfeilen være 5°. Kompassnålens nord har slått ut til høy side. Vi får da:

K = 5°/10°
K = +0,5°

Krengningskoeffisienten kan også bestemmes om man ligger på en annen kurs, hvis den bare ikke avviker mer enn 45° fra kursene nord eller syd.

Deviasjonens forandring på grunn av elektriske anlegg
Elektriske anlegg omgir seg i større eller mindre grad med magnetiske felter. Det kan være dynamoer, motorer, forskjellige slags elektriske navigasjonsinstrumenter og mye annet. Plasseres slike anlegg for nær magnetkompasset, vil de kunne frembringe til dels meget store forandringer i deviasjonen. Man bør også være oppmerksom på at enkle ledninger som fører likestrøm, kan virke sterkt på kompasset. Virkningen lar seg oppheve ved at den tilbakegående strømmen også føres gjennom kabel som legges like ved den andre ledningen. Elektrisk belysning for natthuset har ingen skadelig innflytelse når frem- og tilbakeledning er snodd tett sammen til én ledning.

Jernlaster
Alle slags jernlaster, som jernbaneskinner, jernrør, jernmalm etc., vil ha innflytelse på de magnetiske forholdene om bord, og krever en ny undersøkelse av deviasjonen eller ny kompensering av kompasset før reisen begynner.

Bruk av elektromagneter
Ved lasting og lossing av jern med elektromagneter blir ofte skipets magnetiske forhold fullstendig forandret. Det kan da danne seg halvfaste poler i nærheten av kompassene, og disse polene kan være så sterke at kompasset blir helt ubrukelig. Man har eksempler på at et kompass i det hele tatt ikke stilte seg inn etter at skrapjernlasten var losset med elektromagneter, og at det tok måneder før de magnetiske forholdene om bord ble normale. Forsøk har vist at enkeltpolede lossemagneter gir størst induksjon, særlig når de ved uforsiktighet kommer i berøring med lukekarmer og andre deler av skroget.

Kollisjon og grunnstøting
Når fartøyet blir utsatt for voldsomme støt og rystelser, som ved kollisjon og grunnstøting, vil dette ofte forandre de magnetiske forholdene om bord.

Lynnedslag
Lynnedslag som treffer fartøyet, kan lage store forandringer av deviasjonen. Det er observert forandringer helt opp til 35°. Selv om kompasset blir kompensert etterpå, må man være forberedt på betydelige forandringer senere. Det er også eksempler på at lynnedslag har svekket, opphevet, ja til og med vekslet magnetismen i kompassrosens magneter.

Temperaturforandringer
Dersom fartøyet blir utsatt for store temperatursvingninger, kan dette være årsak til at deviasjonen forandres. Det er observert forandringer opp til 3° ved at den ene siden av skroget er blitt sterkt oppvarmet om formiddagen på grunn av solvarmen, og den andre siden om ettermiddagen. Blir skorsteinen uforholdsmessig varm, har det også innflytelse på kompass i nærheten.
21.09.2007 – Rev. 11.09.2009 – Rev. 16.03.21 Øystein Johnsen

Litteraturliste 
Bringeland, B. (2007): Tvu-avisen
Holtet, J.A. (2009): Jordmagnetisme, Store norske leksikon
Johnsen, O., Bryn, Z. (1969): Lærebok i navigasjon II
Kjerstad, N. (2005): Elektroniske og akustiske navigasjonssystemer
Lynne Hansen. T. (1996): Ultima Thule, Ravnetrykk nr. 7, UiT
Svenska marinen (1986): Navigation 1