Kompass

Kompass – Der Buchstabe „O“ steht hier für die Himmelsrichtung Westen in vielen romanischen Sprachen (span. oeste, französ. ouest usw.)

Der Kompass (von italienisch com-passo = das Um-Schreiten, der Zirkelweg) ist ein Instrument zur Bestimmung einer fest vorgegebenen Richtung, z. B. Himmelsrichtung, Navigations-Kurs, Peilrichtung. Die älteste Ausführung ist die Kimme, die das Anpeilen des Polarsterns bei klarer Nacht erlaubt. Das klassische Gerät ist der Magnetkompass, der anhand des Erdmagnetfelds die Bestimmung der magnetischen Nordrichtung und daraus aller anderen Himmelsrichtungen erlaubt. Andere Ausführungen sind elektronische Kompasse auf Basis von Hall-Sensoren oder Fluxgate-Magnetometern; mit letzteren kann Betrag und Richtung des Erdmagnetfeldes auf ein 1/100.000 des Absolutwerts genau bestimmt werden.

Ganz ohne Ausnutzung des Erdmagnetfeldes arbeiten Kreiselkompasse, die aufgrund ihrer Wirkungsweise die Richtung in Bezug auf die geografische Nord-Süd-Richtung und nicht relativ zur Lage der Magnetpole der Erde ermitteln.

Ebenfalls ohne Magnetfeld kommen Sonnenkompasse aus.

Ein Kompass mit Peilvorrichtung wird auch Bussole genannt. Meist wird dieser Begriff in der Vermessungstechnik für Präzisions-Peilkompasse verwendet, vor allem in Österreich und Italien wird aber auch der einfache Wander- oder Marschkompass so genannt.

Geschichte

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Innerer Kreis: Erdzweige
Äußerer Kreis: Die 24 Himmelsrichtungen
Norden ist unten, Süden ist oben
Westen ist rechts, Osten ist links (traditionelle Orientierung)

Darstellung eines Trockenkompasses, aus einer Abschrift der Epistola de magnete von 1269

Kompassrose von 1607

Schiffskompass in einer Kardanischen Aufhängung

Der Kompass ergänzt die Navigation anhand von Sonne, Sternen, Landmarken, der Tiefe des Meeres mittels Lotung, Dünung und Strömung, Wind, Wassertemperatur, -farbe und -geschmack, Tieren, Wolken und weiteren Merkmalen.

Die Erkenntnis, dass sich Splitter von Magneteisenstein in die Nord-Süd-Richtung drehen, war in Europa seit der griechischen Antike und in China seit der Zeit der Streitenden Reiche, zwischen 475 v. Chr. und 221 v. Chr. bekannt. Die Chinesen benutzten seit dem 11. Jahrhundert eine schwimmende, nasse Kompassnadel, die Südweiser genannt wurde. Tatsächlich zeigt der chinesische Kompass nicht nach Norden, sondern nach Süden. Im Laufe der Zeit entwickelten sich daraus spezielle Kompassformen mit einer Einteilung in 24, 32, 48 oder 64 Striche bzw. Himmelsrichtungen (siehe Erdzweige). Shen Kuo beschreibt ihn Anfang des 11. Jahrhunderts in seinem Hauptwerk.

In Europa wurde der nasse Kompass zuerst etwa 1187 vom französischen Mönch Hugues de Bercy (auch Guyot de Provins genannt) in einem kirchenkritischen Buch in französischer Sprache und kurz darauf auf lateinisch, daher der wesentlich größere Bekanntheitsgrad, vom englischen Gelehrten Alexander Neckam, der auch in Paris zur selben Zeit lebte und der Kirche gegenüber unkritisch eingestellt war, als eine magnetisierte schwimmende Nadel erwähnt, die unter Seeleuten in Gebrauch war. Es herrschen verschiedene Ansichten darüber, wo der Ursprung des Kompasses zu suchen ist. Die seriösesten Studien von J. Klaproth und L. de Saussure führen zu dem Ergebnis, dass die chinesischen Navigatoren den nassen Kompass bereits um die Jahrtausendwende kannten. Auf der arabischen Halbinsel wurde der Kompass wahrscheinlich damals nicht genutzt, da die arabischen Seeleute bereits über gute astronomische Kenntnisse verfügten und dank der gleichmäßigen Winde jener Weltregion gut navigieren konnten. Die Matrosen des östlichen Mittelmeeres haben spätestens zur Zeit der Kreuzzüge vom nassen Kompass erfahren und ihn optimiert. Da es seinem Besitzer jedoch einerseits große Vorteile gegenüber der Konkurrenz brachte und andererseits quasi mit verbotenen magischen Kräften funktionierte, wurde es möglichst geheim gehalten.

1932 veröffentlichte E. von Lippman eine Studie, in der er versuchte die angebliche Überlegenheit der „nordischen Rasse“ zu beweisen, indem er Argumente für eine hypothetische, unabhängige Erfindung des Kompasses in Europa beizubringen suchte, ohne auf alle anderen früheren Untersuchungen einzugehen. Diese falsche Theorie wird heute teilweise immer noch vertreten Im arabischen Raum lässt sich der nasse Kompass etwa einhundert Jahre nach Alexander Neckams Erwähnung nachweisen.

Die erste schriftliche Erwähnung einer trocken auf einem Stift spielenden Magnetnadel findet sich im Epistola de magnete von 1269, geschrieben von Petrus Peregrinus de Maricourt, womit der noch heute benutzte trockene Kompass erfunden war. Als vermeintlicher Erfinder gilt ein italienischer Seefahrer aus Amalfi, wo noch heute Flavio Gioia als „Erfinder des Kompasses“ mit einem Denkmal am Hafen geehrt wird. Im späten 13. Jahrhundert kombinierten die Seefahrer des Mittelmeers als erste die Magnetnadel mit der Windrose.

Um das Jahr 1400 bauten europäische Seefahrer die trockene Kompassnadel und Windrose in ein festes Gehäuse ein, um es fest auf ihren Schiffen zu stationieren. Der trockene Kompass war sehr viel genauer als die instabil schwimmende Nadel und ermöglichte so eine präzisere Navigation. Leonardo da Vinci schlug als erster vor, den Kompasskasten in einer Kardanischen Aufhängung zu platzieren, um so die Genauigkeit weiter zu steigern. Ab 1534 wurde seine Idee verwirklicht und setzte sich während des 16. Jahrhunderts in ganz Europa durch, wodurch europäische Segelschiffe über die fortschrittlichste und exakteste Kompasstechnik ihrer Zeit verfügten. Nach China kam der trockene Kompass etwa um das Jahr 1600 über Japan, das ihn von Spaniern und Portugiesen übernommen hatte.

Der Kompass wurde auch im Bergbau von Markscheidern als Vermessungsinstrument eingesetzt. In der norditalienischen Bergstadt Massa sind Kompasse zur Bestimmung der Vortriebsrichtung und Vermeidung von Durchschlägen zwischen Grubenbetrieben bereits im 13. und 14. Jahrhundert belegt, und im tiroler Bergbau war er in der zweiten Hälfte des 15. Jahrhunderts selbstverständlich. Das Bergbüchlein des deutschen Montanwissenschaftlers Ulrich Rülein von Calw kann als eine erste theoretische Abhandlung über den unterirdischen Einsatz des Kompasses gelten. schnidelwutz

Aufbau und Funktionsweise von Magnetkompassen

Der Magnetkompass besteht aus einem drehbaren Zeiger aus ferromagnetischem Material und einem Gehäuse, in dem dieser Zeiger möglichst reibungsarm gelagert ist. Als Träger der Magnetnadel werden dazu z. B. abriebsichere Edelsteine wie Rubin oder Saphir verwendet. Am Gehäuse oder dem Zeiger ist in der Regel eine Winkelskala angebracht. Der Zeiger selbst kann die traditionelle Form einer Nadel haben. In einigen neueren Kompassen ist eine komplette Scheibe zu finden und in Schiffskompassen meist eine Kugel.

Der Zeiger richtet sich, wenn er nach allen Richtungen frei beweglich ist, in Richtung des Erdmagnetfelds aus. Dessen Feldlinien verlaufen in weiten Bereichen der Erde und insbesondere in Mitteleuropa ungefähr in geographischer Nord-Süd-Richtung. Da die Abweichungen sehr genau bekannt ist und teilweise in topografischen Karten verzeichnet ist, kann aus der Richtung des Zeigers relativ präzise auf die geografische Nordrichtung geschlossen werden.

Kompasskapseln sind in der Regel mit einer Flüssigkeit gefüllt, um die Bewegung der Nadel zu dämpfen. Dadurch vibriert sie bei Erschütterungen weniger, was das Ablesen erleichtert und Ablesefehler verringert, ohne dass dadurch das rasche Einschwingen erschwert wird. Die Flüssigkeit besteht oft aus einem leichten Öl oder einem Lösungsmittel, das nicht zum Rosten der Nadel führt und unter extremen Bedingungen nicht stockt.

Anwendung

→ Hauptartikel: Wanderkompass

Trotz der Existenz des GPS wird der Magnetkompass nach wie vor oft genutzt. GPS kann die Navigation anhand der Sterne, mit Karte und Kompass sinnvoll ergänzen, jedoch niemals vollständig ersetzen. Neben der Abhängigkeit von einer Energieversorgung und Elektronik ist die Kurswinkelbestimmung mit einem Kompass viel einfacher und genauer durchzuführen als mit einem GPS-Gerät. Darüber hinaus erzwingt ein Kompass die ständige Auseinandersetzung mit der realen Situation, während das GPS-Gerät leicht dazu verführt, sich blindlings auf die Satellitentechnik zu verlassen.

Unter dem Wasser ist der Kompass, kombiniert mit der Zeit- und Geschwindigkeitsmessung, oft die einzige Möglichkeit der geografischen Positionsbestimmung. U-Boote und Taucher können ab einer gewissen Tauchtiefe weder die Sonne oder Sterne beobachten, noch ein GPS-System zur Navigation nutzen. Sowohl das Licht der Sonne oder Sterne, als auch die Hochfrequenzsignale der GPS-Satelliten werden vom Wasser stark absorbiert. Das Erdmagnetfeld hingegen durchdringt auch das Wasser. Auf größeren U-Booten wird die Navigation mit dem Magnet-Kompass meist durch Kreiselkompasse ergänzt.

Für die Navigation mit Karte und Kompass wird heute meist ein Plattenkompass, auch Kartenkompass genannt, verwendet, dessen Gehäuse sich in einer durchsichtigen Acrylglas-Platte befindet. Diese Platte erleichtert die Kartenarbeit und macht es einfach, die Nord-Süd-Linien des Kompasses mit dem Gitternetz einer topografischen Landkarte in Übereinstimmung zu bringen. Ein Einnorden der Karte ist nicht notwendig.

Verwirrung um Nord- oder Südpol

Immer wieder führt die Frage zu Verwirrung, ob im Norden der Erde der magnetische Nord- oder der magnetische Südpol liege. Ein Blick in die Geschichte hilft, den Sachverhalt zu verstehen.

Als die magnetische Eigenschaft der Magnetit-Nadel entdeckt wurde, nannte man das Ende der Nadel, das nach Norden zeigte, naheliegenderweise den Nordpol der Nadel. Erst sehr viel später erkannte man den Grund des Effekts und dass sich bei Magneten immer gegensätzliche Pole anziehen. Da war die Bezeichnung der Polarität aber bereits definiert. Die Erde hat im geographischen Norden also einen magnetischen Südpol.

Zur Vermeidung dieser sprachlichen Ambivalenz werden in jüngerer Zeit auch die Termini „arktischer Magnetpol“ und „antarktischer Magnetpol“ verwendet.

Teilung der Kompassrose

Grundsätzlich werden Kompassrosen in gleichgroße Kreissektoren geteilt. Bei Grad sind das 360, bei Neugrad 400 und bei Strich bzw. Mil 6400 Teilbereiche, wobei meist nur die Hunderter eingezeichnet werden (Marschzahl). Der nautische Strich teilt den Kreis in 32 Segmente, wird aber heute in der Navigation nicht mehr benutzt.

Deklination

Neben der Gradeinteilung gibt es z. B. die Windrose (auch Kompassrose) zum Anzeigen der Himmelsrichtung auf dem Kompass

→ Hauptartikel: Deklination (Geographie)

Da die Verbindungslinie der magnetischen Pole gegenüber der Erdachse um etwa 11,5° geneigt ist, liegen die magnetischen Pole derzeit etwa 2000 km von den geographischen Polen entfernt. Die magnetischen Pole verändern ihre Lage im Verlauf der Zeit, weil der Erdmagnetismus auf veränderlichen Strömungen im metallischen Erdkern beruht. Zusätzlich wird der Verlauf der magnetischen Feldlinien von den örtlichen geologischen Gegebenheiten (z. B. eisenhaltiges Gestein) beeinflusst. Diese beiden Faktoren bewirken, dass die Abweichung der Kompassnadel von der geografischen Nordrichtung an jedem Ort der Erde unterschiedlich ist. Diese Abweichung wird Ortsmissweisung oder Deklination genannt. Es ist nicht sicher, wer diese zuerst erkannte. Jedoch gilt als gesichert, dass Georg von Peuerbach der erste war, der über die Missweisung schrieb. Der älteste erhaltene Kompass, bei dem die Missweisung eingezeichnet ist, stammt von Peuerbach. Ein Kreiselkompass hat keine Deklination.

Deviation

→ Hauptartikel: Deviation (Navigation)

Als Deviation werden Abweichungen bezeichnet, die durch magnetische Felder in der Nähe des Kompasses hervorgerufen werden können. Solche Felder werden durch magnetische oder magnetisierbare Gegenstände und Geräte sowie durch fließenden Wechsel- oder Gleichstrom erzeugt. Eine mögliche Gegenmaßnahme besteht darin, einen Mutterkompass an einer besser geeigneten Stelle als auf der Brücke oder im Cockpit des Schiffes oder Flugzeuges unterzubringen. Ansonsten oder zusätzlich werden zur Kompensation größerer Abweichungen entweder Magnetnadeln an dafür vorgesehenen Stellen in das Kompassgehäuse eingesetzt (z. B. Ludolph-Kompass) oder beweglich gelagerte Magnete im Kompassgehäuse über Stellschrauben entsprechend justiert (z. B. Airpath-Kompass). Um diese Kompensierung zu erreichen, wird das Fahrzeug (Schiff) langsam um die durch den Kompass führende Hochachse gedreht, die optische Peilung einer in ihrer geografischen Ausrichtung bekannten Linie beobachtet und mit der Kompassanzeige verglichen und die Abweichung notiert. Verbleibende Rest - und Anzeigefehler, die unter 5° liegen sollen, werden in eine Deviationstabelle eingetragen, von der zu jedem Kompasskurs die dazugehörige Korrektur abgelesen werden kann. Die Kompensation wird nach Werftaufenthalten oder bei voller Stahlladung wiederholt. In der allgemeinen Luftfahrt muss die Deviation nach bestimmten Veränderungen am Flugzeug oder in festgelegten Zeitabständen überprüft und der Kompass erneut kompensiert werden. Entsprechende Vorgaben finden sich beispielsweise in den Flug- und Betriebshandbüchern.

Inklination

→ Hauptartikel: Inklination (Magnetismus)

Als Inklination wird der Winkel zwischen den Tangenten an die magnetischen Feldlinien und der horizontalen Tangentialebene an die Erdoberfläche bezeichnet. In Mitteleuropa beträgt die Inklination etwa 66,5°. Mit anderen Worten, die Vertikalkomponente des Magnetfelds ist rund doppelt so groß wie die Horizontalkomponente.

Da zur Bestimmung der Nordrichtung nur die horizontale Komponente der Magnetfeldlinien von Bedeutung ist, muss die Inklination bei der Konstruktion des Kompasses individuell kompensiert werden. So wird bei einfachen Wanderkompassen z. B. einfach die Südhälfte der Nadel mit einem sogenannten Reiter beschwert. Ein solcher Kompass kann auf der Südhalbkugel nicht verwendet werden, da die Nadel schief hängt oder schlimmstenfalls den Boden des Kompassgehäuses berühren würde. Um weltweit Kompasse verkaufen zu können entwickelten die Hersteller die folgenden zwei Lösungen:

• Für günstigere Kompassmodelle sind viele Hersteller dazu übergegangen, die Welt in zwei bis fünf Zonen einzuteilen und für jede Zone eigene Modellvarianten anzubieten. Die Varianten unterscheiden sich in ihren Nadelschwerpunkten, so dass sie in der jeweiligen Zone ausbalanciert sind.
• Bei höherwertigen Modellen werden spezielle Nadelaufhängungen und -mechaniken verwendet, die den Kompass weltweit einsetzbar machen.

Beim magnetischen Schiffskompass ist die Skala mit der Gradeinteilung am Zeiger angebracht, der entweder kardanisch aufgehängt ist oder in einer Flüssigkeit schwimmt (Kugelkompass), so dass sie trotz der durch den Seegang verursachten Schiffsbewegungen immer waagerecht liegt. Die Kompassrose dreht sich dabei als Ganzes, die Richtung wird an einer fest mit dem Gehäuse verbundenen Markierung abgelesen. Im Gegensatz dazu ist bei Kompassen, die an Land verwendet werden, die Kompassrose am Gehäuse angebracht, und nur die Kompassnadel dreht sich. In Bezug auf das Erdmagnetfeld dreht sich in beiden Fällen das Kompassgehäuse, und der Zeiger (Kompassnadel/-rose) bleibt an den magnetischen Feldlinien ausgerichtet.

Der Kompassdrehfehler

→ Hauptartikel: Kompassfehler

In der Luftfahrt zeigt der Magnetkompass aufgrund seiner Massenträgheit bei Beschleunigungen falsche Werte an. Dieser Effekt wird bei geradliniger Beschleunigung „Beschleunigungsfehler“ oder beim Kurvenflug „Drehfehler“ genannt. Beim Steig- oder Sinkflug tritt dieser Anzeigefehler hingegen nicht auf, entgegen der häufig geäußerten gegenteiligen Ansicht. Er entsteht dadurch, dass bei der in der Luftfahrt üblichen, mit Lösungsmitteln gefüllten sogenannten Schnapskompassen, der Schwerpunkt tiefer liegt als der Aufhängepunkt. Bei Beschleunigungen kippt daher der Kompass, so dass die vertikale Komponente des Magnetfelds den Nordpol des Kompassmagneten nach unten ziehen kann, was die Anzeige verfälscht. Eine Kurve ist daher auf nördlichen Kursen früher, auf südlichen später auszuleiten, als der Kompass anzeigt. Dies gilt auf der Nordhalbkugel, auf der Südhalbkugel ist der Effekt entgegengesetzt. Heute werden im Motorflug Kurven allgemein nach dem drehfehlerfreien Kurskreisel geflogen, so dass der Kompassdrehfehler hier kaum noch von praktischer Bedeutung ist.

Es gibt beschleunigungs- und drehfehlerfreie Kompasse, beispielsweise Modelle der Schweizer Firma Bohli-Magnete oder der deutschen Firma Schanz Feinwerktechnik. Bohli- und Schanz-Kompass sind speziell für Segelflugzeuge entwickelt worden und dort insbesondere für den Einsatz im Wolkenflug. Diese Kompasse haben den Nachteil, dass sie von Hand der Querlage des Flugzeugs angepasst werden müssen. Da der Wolkenflug heute im Segelflug-Wettbewerb verboten ist, sind sie heute auch in Segelflugzeugen nur noch selten anzutreffen. Außerhalb der Segelflugszene ist diese Variante des Kompass kaum bekannt.

Pluralform

Der Plural von Kompass lautet gemäß Duden Kompasse. Etymologisch kommt "Kompass" vom italienische Wort compasso, das den Plural compassi hat.

Besonders in Kreisen der Bundeswehr trifft man oft auf die Form Kompanden bzw. Kompanten als Pluralform in der Soldatensprache. Diese Pluralbildung ist in keinem Wörterbuch verzeichnet. Möglicherweise entstand sie in Analogie zu Atlas – Atlanten, einem Wort griechischen Ursprungs.

Armbandkompasse als militärische Ausrüstung

Handgelenkkompass der Sowjetarmee mit zwei (gegenläufigen) Skalen: 6000 Strich und 360° (unter den Zahlen 15°, 30° und 45° der äußeren Skala jeweils die russischen Buchstaben „З“ (sapad = West), „Ю“ (jug = Süd) und „В“ (wostok = Ost))

Der Adrianovkompass' (Компас Адрианова) ist ein militärischer Kompass, der bereits bei der Armee des Zarenreiches verbreitet war. Eine erste Version wurde von dem Militärvermesser Vladimir Adrianov 1907 entwickelt. Entsprechende Armbandkompasse wurden ebenso bei der Roten Armee und der Sowjetarmee getragen. Bei dem ikonographischen Bild Auf dem Berliner Reichstag, 2. Mai 1945 fiel bei dem flaggenhissenden Soldaten auf, dass er zwei Armbanduhren zu tragen schien, eine davon wurde vor der Veröffentlichung wegretuschiert. Die weitverbreitete Deutung als Plünderer liegt zwar aus der Entfernung nahe, ist aufgrund der möglichen Verwechslung mit dem Armbandkompass nicht zwingend.

Bilder

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  Bussole der Schweizer Armee mit 6400¯-Teilung (siehe Mil)
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  Kugelkompass einer Segelyacht
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  Kompass der US-Army mit zwei Skalen (Mil und Grad)
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  Anvisieren eines Objektes mit einem Kompass
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  Anvisieren des Marschzieles mit Kimme und Korn und ablesen der Marschzahl über den Spiegel
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  Matthäus Seutter: Tabula Anemographica seu Pyxis Nautica, vulgo Compass, Augsburg 1734/1749
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  Kompass mit Prisma (Skalen)
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  Kompass mit Prisma (Peilung 220° durch die Optik)
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  Kompass mit 400 Gon-Teilung und Umrechnungslineal (D = Degree = Grad, G = Gon, ″ = Strich) mit Längenmaß in Millimeter
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  Landvermesser-Kompass mit Neigungsmesser
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  Geologenkompass nach Prof. Clar mit Dosenlibelle und Klappe mit Neigungsmesserfunktion, auch Stratumkompass
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  typischer Kartenkompass mit „Global-Nadel“ (Inklinationkompensiert)
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  Bundeswehr Conat Kompass

Siehe auch

• Wanderkompass
• Bézard-Kompass
• Hängekompass
• Sonnenkompass
• Bussolentheodolit
• Einnorden
• Künstlicher Horizont
• Flugnavigation
• Navigationssystem
• Pinnkompass
• Sitometer

Literatur

• Wolfgang Linke: Orientierung mit Karte, Kompass, GPS. 15. überarbeitete Auflage. Delius u. a., Bielefeld 2011, ISBN 978-3-7688-3314-1.
• Albert Schück: Der Kompass. Selbstverlag, Hamburg 1911–1918.
• OKW: Vorschrift H.Dv. 362: Anleitung zum Gebrauch des Marschkompasses (M.Ko.). 1940
• Heinz Balmer: Beiträge zur Geschichte der Erkenntnis des Erdmagnetismus. Sauerländer, Aarau 1956 (Veröffentlichungen der Schweizerischen Gesellschaft für Geschichte der Medizin und der Naturwissenschaften 20).
• Art Roeland Theo Jonkers: North By Northwest. Seafaring, Science and the Earth’s Magnetic Field (1600–1800). Cuvillier, Göttingen 2000, ISBN 90-901382-5-0 (Amsterdam, Vrije Univ., acad. Proefschrift, 2000).
• Karl-Heinz Ludwig, Volker Schmidtchen: Metalle und Macht. 1000 bis 1600. Propyläen Ullstein, Berlin u. a. 1992, ISBN 3-549-05227-8 (Wolfgang König, Hrsg.: Propyläen Technikgeschichte. Band 2).
• Uta Lindgren: Europäische Technik im Mittelalter 800–1400. Tradition und Innovation. Ein Handbuch. 3. Auflage. Gebr. Mann, Berlin 1998, ISBN 3-7861-1748-9.
• Christian Rohr: Kompass, Papier und Schießpulver (Memento vom 23. Oktober 2006 im Internet Archive). Salzburg 2003.
• Amir D. Aczel: Der Kompass : eine Erfindung verändert die Welt. Rowohlt 2005. ISBN 349800056X.

Weblinks

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  Commons: Kompasse – Sammlung von Bildern
• Wiktionary: Kompass – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen
• Kite Farm’s virtual compass museum (Memento vom 1. Oktober 2008 im Internet Archive)
• Compassipedia - das virtuelle Kompassmuseum (dreisprachig DE / FR / EN)
• „Wie verhält sich mein Kompass in Australien?“
• Die Uhr als Kompass – eine Fehlerbetrachtung
• Handbuch zur Benutzung eines Kompasses (PDF; 8,58 MB)