地球上のどこに立っていても、コンパスを手に持つことができ、北極を指すようになります。信じられないほどきちんとした素晴らしいものです！あなたが海の真ん中にいて、あなたがあなたの周りを四方八方に見ていると想像してください、そしてあなたが見ることができるのは水だけです、そしてそれは曇っているのであなたは太陽を見ることができません...どちらの方向が「上」かを示すコンパスがない限り、どのように進むか。GPS衛星やその他のハイテク航法援助施設よりずっと前に、コンパスは人間に簡単で安価な方向付けの方法を提供していました。
しかし、何がコンパスをそのように機能させるのでしょうか？そして、電磁石のしくみで見たように、なぜそれが小さな磁場を検出するのに役立つのですか？この記事では、これらすべての質問に答えるとともに、コンパスを最初から作成する方法についても説明します。
コンパスは非常にシンプルなデバイスです。磁気コンパス（ジャイロコンパスとは対照的に）ほぼ摩擦ピボット点にバランスが小さい、軽量磁石から成ります。磁石は、一般的に呼ばれている針。針の一方の端は、北を表す「N」とマークされているか、北を向いていることを示すために何らかの方法で色付けされていることがよくあります。表面的には、コンパスはこれですべてです。
- 地球の磁場
- 独自の自家製コンパスを作成する
- ジャイロコンパス
地球の磁場
コンパスが機能する理由はもっと興味深いです。地球は巨大な棒磁石が内部に埋め込まれていると考えることができます。コンパスの北端が北極を指すようにするには、右の図に示すように、埋め込み棒磁石の南端が北極にあると想定する必要があります。このように世界を考えると、磁石の通常の「反対の引き付け」規則により、コンパスの針の北端が埋め込み棒磁石の南端を指すことがわかります。したがって、コンパスは北極を指します。
完全に正確に言うと、棒磁石は地球の回転軸に正確に沿って走っていません。中心から少しずれています。この偏角は偏角と呼ばれ、ほとんどの優れたマップは、さまざまな領域での偏角が何であるかを示します（地球上のどこにいるかによって少し変化するため）。
地球の磁場は表面上かなり弱いです。結局のところ、惑星地球は直径がほぼ8,000マイルであるため、磁場はコンパスに影響を与えるために長い距離を移動する必要があります。そのため、コンパスには軽量の磁石と摩擦のないベアリングが必要です。そうでなければ、針を回すのに十分な強さが地球の磁場にありません。
「コアに埋め込まれた大きな棒磁石」のアナロジーは、地球が磁場を持っている理由を説明するために機能しますが、明らかにそれは実際に起こっていることではありません。では、実際に何が起こっているのでしょうか。
確かなことは誰にもわかりませんが、現在、実用的な理論があります。上記に見られるように、地球のコアは、主に溶融からなると考えられている鉄（赤）。しかし、核心では、圧力が非常に大きいため、この超高温の鉄は結晶化して固体になります。コアからの放熱によって生じる対流は、地球の回転に伴って、生じた液体鉄に移動する回転パターン。溶鉄層におけるこれらの回転力は、スピン軸の周りに弱い磁力をもたらすと考えられている。
地球の磁場は非常に弱いので、コンパスは何かによって生成された非常にわずかな磁場の検出器に他なりません。そのため、コンパスを使用して、電流が流れるワイヤーによって生成される小さな磁場を検出できます（電磁石のしくみを参照）。
それでは、独自のコンパスを作成する方法を見てみましょう。
独自の自家製コンパスを作成する
コンパスがない場合は、数百年前に人々が行ったのとほぼ同じ方法で独自のコンパスを作成できます。独自のコンパスを作成するには、次の資料が必要です。
- 針またはその他のワイヤー状の鋼片（たとえば、まっすぐに伸ばしたペーパークリップ）
- コルク、発泡スチロールのコーヒーカップの底、プラスチック、ミルクジャグのキャップなど、浮かぶ小さなもの。
- 皿、できればパイプレート、直径9〜12インチ（23〜30 cm）、その中に約1インチ（2.5 cm）の水が入っている
最初のステップは、針を磁石に変えることです。これを行う最も簡単な方法は、別の磁石を使用することです。以下に示すように、針に沿って磁石を10回または20回ストロークします。
家の周りで磁石を見つけるのに問題がある場合は、缶切りと自分で作った電磁石の2つの原因が考えられます（電磁石のしくみを参照）。
以下に示すように、フロートを皿の真ん中に置きます。
「水に浮く」技術は、ほとんど摩擦のないベアリングを作成する簡単な方法です。磁気針をフロートの中央に置きます。それは非常にゆっくりと北を指します。コンパスを作成しました。
ジャイロコンパス
前のページで作成したような磁気コンパスは、船や飛行機などの移動するプラットフォームで使用すると、いくつかの問題があります。それは水平でなければならず、プラットフォームが回転するときにそれ自体がかなりゆっくりと修正される傾向があります。この傾向のため、ほとんどの船や飛行機は代わりにジャイロスコープのコンパスを使用しています。
回転するジャイロスコープは、ジンバルフレームで支えられて回転している場合、フレームが移動または回転しても、向いている方向を維持します。ジャイロコンパスでは、この傾向は磁気コンパスをエミュレートするために使用されます。旅行の開始時に、ジャイロコンパスの軸は、磁気コンパスを基準として使用して北に向けられます。モータージャイロコンパスが北に向かって指してまいりますと、ボートは荒海や飛行機ヒット乱流であっても迅速かつ正確に自分自身を調整しますので、ジャイロコンパスの内側には、ジャイロスコープの回転を維持します。定期的に、ジャイロコンパスが磁気コンパスと照合され、検出される可能性のあるエラーが修正されます。
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