コンパスの仕組み

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なぜコンパスが機能するのか、その理由の方が興味深い。 それは、地球の中に巨大な棒磁石が埋まっていると考えればよいのです。 コンパスの北端が北極を指すためには、右の図のように、埋められた棒磁石の南端が北極にあると考えなければなりません。 このように考えると、通常の磁石の「反対は引き合う」という法則から、コンパスの針の北端は埋められた棒磁石の南端を指すことになります。 だからコンパスは北極を指す。

正確に言うと、棒磁石は地球の回転軸にぴったりと沿っているわけではない。 中心から少しずれているのです。 この傾きは偏角と呼ばれ、ほとんどの優れた地図には、地域によって偏角がどうなっているかが示されています(地球上のどこにいるかによって少し変わるからです)

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地球の磁場は表面上かなり弱いのです。 結局のところ、地球という惑星は直径がほぼ8,000マイルなので、磁場がコンパスに影響を与えるには長い距離を移動する必要があります。 そのため、コンパスは軽量な磁石と摩擦のない軸受けが必要なのです。

「コアに埋まった大きな棒磁石」という例えは、なぜ地球に磁場があるのかを説明するには有効ですが、実際に起きていることは明らかに違います。 では、実際には何が起こっているのでしょうか。

確かなことは誰にも分かりませんが、現在、有力な説が出回っています。 上の図に見られるように、地球のコアは大部分が溶けた鉄(赤)でできていると考えられています。 しかし、超高温の鉄は超高圧で結晶化し、固体になります。 核から放射される熱による対流と、地球の自転によって、液体の鉄は回転運動をしています。 この液体鉄層の回転力が、自転軸を中心とした弱い磁力につながると考えられています。

地球の磁場は非常に弱いので、コンパスは何物かが作るごくわずかな磁場の検出器に過ぎないことがわかりました。 そのため、電流を流した電線から生じるわずかな磁場をコンパスで検出することができます(「電磁石の働き」を参照)。

さて、自分だけのコンパスを作る方法を見てみましょう。

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