지구상의 어느 위치에 서 있든 손에 나침반을 들고 있으면 나침반이 북극을 가리킵니다 . 이 얼마나 믿을 수 없을 정도로 깔끔하고 놀라운 일입니까! 당신이 바다 한가운데에 있고 당신이 모든 방향에서 당신을 바라보고 있다고 상상해보십시오. 당신이 볼 수있는 것은 물 뿐이고 흐려서 태양을 볼 수 없습니다 ... 세상에 당신이 어느 것을 알겠습니까? 어느 쪽이 "위로"인지 알려주는 나침반이 없다면 갈 길은 무엇입니까? GPS 위성 및 기타 첨단 항법 보조 장치가 있기 오래 전에 나침반은 인간에게 쉽고 저렴하게 방향을 지정할 수 있는 방법을 제공했습니다.
그러나 나침반이 작동하는 방식은 무엇입니까? 그리고 How Electromagnets Work 에서 본 것처럼 작은 자기장을 감지하는 데 왜 유용한 가요? 이 기사에서는 이러한 모든 질문에 답하고 처음부터 나침반을 만드는 방법도 알아보겠습니다!
나침반은 매우 간단한 장치입니다. 자기 나침반 (같은 자이로 컴퍼스 반대)은 거의 마찰이 피벗 점 균형 소형 경량 자석 구성된다. 자석은 일반적이라고 바늘 . 바늘의 한쪽 끝은 종종 북쪽을 나타내는 "N"으로 표시되거나 북쪽을 가리키고 있음을 나타내기 위해 어떤 방식으로든 색상이 지정됩니다. 표면적으로는 그것이 나침반의 전부입니다.
- 지구의 자기장
- 나만의 수제 나침반 만들기
- 자이로스코프 나침반
지구의 자기장
나침반이 작동하는 이유는 더 흥미롭습니다. 지구는 거대한 막대자석이 내부에 묻혀 있다고 생각할 수 있습니다. 나침반의 북쪽 끝이 북극 을 가리키도록 하려면 오른쪽 그림과 같이 매설된 막대 자석의 남쪽 끝이 북극 에 있다고 가정해야 합니다. 세상을 이런 식으로 생각하면 자석의 정상적인 "반대쪽 끌어당김" 규칙이 나침반 바늘의 북쪽 끝이 묻힌 막대 자석의 남쪽 끝을 가리키도록 한다는 것을 알 수 있습니다. 그래서 나침반은 북극을 가리킵니다.
완전히 정확하려면 막대 자석이 지구의 자전축을 따라 정확히 움직이지 않습니다. 중앙에서 약간 기울어져 있습니다. 이 편향을 편각 이라고 하며 , 대부분의 좋은 지도는 다른 지역의 편각이 무엇인지 나타냅니다(지구상의 위치에 따라 약간 변경되기 때문에).
지구의 자기장은 표면에서 상당히 약합니다. 결국, 행성 지구는 직경이 거의 8,000마일이므로 자기장은 나침반에 영향을 미치기 위해 먼 길을 이동해야 합니다. 그렇기 때문에 나침반에는 가벼운 자석 과 마찰이 없는 베어링이 필요 합니다. 그렇지 않으면 지구 자기장의 강도가 바늘을 돌릴 만큼 충분하지 않습니다.
"핵심에 묻힌 큰 막대 자석" 유추는 지구에 자기장이 있는 이유를 설명하기 위해 작동하지만 분명히 실제로 일어나는 일은 아닙니다. 그래서 어떻게 되어 정말 일이?
아무도 확실히 알지 못하지만 현재 진행 중인 작동 이론이 있습니다. 위의에서 볼 수 있듯이, 지구의 핵심은 크게 용융 구성 것으로 생각된다 철 (빨간색). 그러나 핵심부에서 압력이 너무 커서 이 초고온의 철이 고체로 결정화됩니다. 지구의 자전과 함께 코어에서 복사되는 열에 의한 대류는 액체 철 을 회전 패턴 으로 이동시킵니다 . 액체 철 층의 이러한 회전력은 스핀 축 주위에 약한 자기력을 유도한다고 믿어집니다.
지구의 자기장이 너무 약하기 때문에 나침반은 무엇이든 만들어내는 아주 작은 자기장에 대한 탐지기에 불과하다는 것이 밝혀졌습니다. 그렇기 때문에 나침반을 사용하여 전류를 전달하는 도선에 의해 생성된 작은 자기장을 감지할 수 있습니다( 전자석 작동 방식 참조 ).
이제 나만의 나침반을 만드는 방법을 살펴보겠습니다.
나만의 수제 나침반 만들기
나침반이 없다면 수백 년 전에 사람들이 했던 것과 거의 같은 방식으로 나침반을 만들 수 있습니다. 나만의 나침반을 만들려면 다음 자료가 필요합니다.
- 바늘 또는 기타 철사 모양의 강철 조각 (예: 곧은 종이 클립)
- 코르크 조각, 스티로폼 커피 컵 바닥 , 플라스틱 조각 또는 우유 병 뚜껑 과 같이 떠다니는 작은 것
- 약 2.5cm(1인치)의 물이 담긴 직경 23 - 30cm의 접시, 가급적이면 파이 접시
첫 번째 단계는 바늘을 자석으로 바꾸는 것 입니다. 이를 수행하는 가장 쉬운 방법은 다른 자석을 사용하는 것입니다. 아래 그림과 같이 바늘을 따라 자석을 10~20회 밉니다.
집 주변에서 자석을 찾는 데 문제가 있는 경우 캔따개와 직접 만든 전자석 이 두 가지 가능성이 있습니다 ( 전자석 작동 방식 참조 ).
아래 그림과 같이 물이 담긴 접시 중앙에 플로트를 놓습니다.
"물에 뜨기" 기술은 마찰이 거의 없는 베어링 을 만드는 쉬운 방법 입니다. 플로트의 중앙에 자기 바늘을 놓습니다. 아주 천천히 북쪽을 가리킬 것입니다. 나침반을 만들었습니다!
자이로스코프 나침반
이전 페이지에서 만든 것과 같은 자기 나침반은 배나 비행기 와 같은 움직이는 플랫폼에서 사용할 때 몇 가지 문제가 있습니다. 수평이어야 하며 플랫폼이 회전할 때 다소 천천히 자체적으로 수정되는 경향이 있습니다. 이러한 경향 때문에 대부분의 선박과 항공기는 대신 자이로스코프 나침반을 사용합니다.
회전하는 자이로스코프 는 짐벌 프레임에서 지지되고 위로 회전하면 프레임이 이동하거나 회전하더라도 가리키는 방향을 유지합니다. 자이로나침반에서 이 경향은 자기 나침반을 에뮬레이트하는 데 사용됩니다. 여행 시작 시 자이로나침반의 축은 자기 나침반을 기준으로 북쪽을 향하게 됩니다. 모터 자이로 콤파스가 북쪽을 향하고 계속하고 보트가 거친 바다 또는 비행기 안타 난류의 경우에도 신속하고 정확하게 자체를 조정할 수 있도록 자이로 콤파스 내부, 자이로 스코프의 회전을 유지합니다. 주기적으로 자이로나침반을 자기 나침반과 비교하여 감지할 수 있는 오류를 수정합니다.
나침반, 탐색 및 관련 주제에 대한 자세한 내용은 다음 페이지의 링크를 확인하십시오.
