29.4: Giroscopios y Girocompases en Navegación

Un giroscopio es un disco de giro rápido soportado de tal manera que no hay torque externo, excepto un impulso ocasional para mantener su velocidad (chorro de aire, o magnético). Como no hay torque externo, siempre apunta de la misma manera. Un dispositivo basado en este principio y utilizado en aeronaves se llama indicador de rumbo.

Supongamos que el giroscopio se fija girando alrededor de un eje inicialmente vertical. Si es de noche, esto significa que su eje está apuntando a una estrella en particular, sobre la cabeza en ese momento. Seguirá apuntando a esa estrella, así que, a menos que estés en el Polo Norte o Sur, el eje se moverá de la vertical local para regresar 24 horas después. Dado que la dirección del eje del giroscopio está fija en el espacio, y el eje de rotación de la Tierra está fijo en el espacio, el ángulo entre los dos es obviamente constante, por lo que como se ve en el laboratorio, digamos, el eje del giroscopio describe un cono alrededor de una línea paralela al eje (la línea a la que apunta un puntero de reloj de sol, vertical en el Polo Norte (para que el giroscopio no cambie) hacia abajo a horizontal en el Ecuador.

Esto es útil, pero sería mejor tener un puntero que apenas apunte al Norte (o al Sur). Esto se logra amortiguando el movimiento de los giroscopios, poniendo un extremo en líquido viscoso. Entonces, cuando se mueve con relación a su contenedor, hay una pareja que se opone al movimiento. Lo que esto hace es moverlo hacia adentro, relativo a su cono de movimiento, es decir, el cono se contrae, por lo que va a una orientación estable paralela al eje de la Tierra, es decir, apunta al Norte (o al Sur).

Un girocompás es la misma idea, pero ahora limitado a estar en un plano horizontal. Esto más algo de amortiguación obliga a la brújula a orientarse lo más cerca posible del eje de la Tierra en el plano horizontal, es decir, apunta al Norte, en este hemisferio.