No.2　地磁気

地磁気：地球に存在する磁場

地磁気の単元でわかりにくいところと言えば， ①偏角の補正， ②三角関数を用いて全磁力，水平分力等求める問題，付随して ③ある地点で水平となるよう調整した磁針を，別の場所へ移動させた時伏角がどのように変化するかを問う問題－ などではないでしょうか。 ★１　地磁気の五つの要素 　ある地点での地磁気の様子は，次の五つの要素で表現されます。要素の定義は教科書を参照してください。ここ では，理解のためやや不正確で適切ではない表現があるかもしれません。「こういうことなんだ」と納得してもらいた いのです。  要素  説明 全磁力 その地点での地磁気の大きさ 鉛直（垂直）分力 その地点での「磁針のN極を垂直方向に引く力」  水平分力 その地点での「磁針のN極を水平方向に引く力」  伏角 水平方向と磁針のN極の指す方向とのなす角  偏角 真北の方向と磁針のN極の指す方向とのなす角 　　　　　 　磁気学は1500年代後半、イギリスのWilliam Gilbertがその先駆者となり、ガリレオ・ガリレイは彼の 研究を賞賛している。偏角・伏角の存在については、鉱山技師、航海士により取り上げられていた。 　コロンブスは大西洋において、偏角11度Wを記録したといわれる。伏角は羅針盤を作る際に、磁針 が水平にならないことが問題となった。Gilbertは地球は大きな磁石ではないかと仮設をたてて偏角・ 伏角について説明を行った。 ★２　地磁気の３要素 　ある地点での地磁気の５つの要素のうち，３つの要素の値が分かれば，残りの２つの要素も（計算を行うことに よって）知りうる。このときの３つの要素を「地磁気の３要素」といいます。「地磁気の３要素」の中には，必ず「偏 角」が含まれなければなりません。　鉛直分力・ 水平分力は，全磁力を水平方向から伏角に相当する角度で分解 した力で，同一平面上にありますが，偏角はその中に含まれません。 ★３　偏角の補正 　地球を仮に円盤状と考え，A地点，B地点で磁針を振らせたとします。磁針のN極は「偶然」それぞれの向きを指し たのではありません。地理上の北極の近くにある「北磁極」－S極に引き寄せられたから，それぞれの向きをさして 止まっているのです。図を見て 考えましょう。 (1) A地点では A地点では，真北の方向と，磁針のN極の指す方向は一致しています。（偏角が０°）ですから，A地点から磁針を 頼りに北極を目指せば，北極点に到達できるでしょう。 ところが， (2)B地点では B地点では，真北の方向と， 磁針のN極の指す方向は一致していません。 真北の方向と磁針のN極の指す方向と のなす角を１０°としましょう。 磁針のN極は真北の方向から10°東にそれていますから，この場合「B地点での偏 角は10°E」といいます。 B地点から，磁針を頼りに北極を目指せば，北極点に到達できません。 　ですから北極点に到達するためには，偏角の補正が必要になります。 ★４　偏角の補正の例題 　偏角６°Wのところで，A山の方位を磁針で測定したところ，磁北から30°Wであった。A山の真北からの方位を求 めなさい。 説明 ①　まず，真北の方向を示す矢印を書きます。 ②　次に，「偏角６°W」ですから，真北の方向から６°西にそらして，磁針の絵を描　きます。 ③　「磁北から30°W」ですから，磁針のN極から西へ，３０°の方向に矢印とA山を　描きます。 ④「A山の真北からの方位」を「真北－磁針の中心（観測者）－A山」のなす角を求めれば良いことになります。 答えは，真北から「３６°W」となります。 ★５　全磁力などを求める例題 　A地点での全磁力が0.2ガウス，伏角30°である。鉛直分力を求めよ。 説明 　前の例題のように，とにかく図を描くのがよい。図を描くことによって題意が明らかになり，解答へ導かれること が多いのです。 ①　鉛直分力はいくらか。 　sin30°＝鉛直分力/0.2ガウス＝0.2ガウス・1/2＝0.1ガウス ②　①では，「磁針のN極の先端に，下向きに0.1ガウスの力が働いたので水平から30°　だけ下を向いた」と考えま す。したがって，磁針の反対側のS極の先端に0.1ガウス分　のおもりを付けると，磁針は水平になります。 ③　②で水平になるように調整した磁針を，全磁力が0.2ガウス，伏角が40°のB地点　で振らせたとします。B地点では 磁針のN極は，上下どちらを向くのでしょうか。 説明 　４つの地磁気の要素をA地点については青，B地点については赤で「重ね書き」をします。 A地点で磁針のN極の先端に，下向きに0.1ガウスの力が働いた時，水平になるように調整しました。B地点では 鉛直分力＝0.1ガウスより大きい力が働きます。 （B地点での鉛直分力＝0.2ガウス・sin40°＞A地点での鉛直分力＝0.2ガウス・sin40°） 　従って，「A地点で水平になるように調整した磁針のN極は，B地点では下を向く」ことになります。 「日本付近の偏角4°W～10°W，伏角40°N～60°N」の値は押さえておきましょう。 No.2　地磁気 の説明に係る英単語 magnetism:磁気,comprehend:理解する、adjust:補正・調節する（adjustment:補正・調節）、function:機能、作用、関数、in addition to～: ～に付随して、move(transfer):移動する、confer:参照する，suitable for(to)：～に適切な、expression:表現、by accident(accidentally):偶然に、correspond with（to） ～:一致する、arrive at～:～へ到達する 　地磁気の変化 （１）　短期的な変化＝太陽に原因 　　　　①日変化　帯電粒子の流れ（簡単に言えば電流と言ってよい） 　　　 ②磁気嵐　フレア　太陽の表面で爆発が起こり帯電粒子の流れに大きく変化する （２）　長期的な変化＝地球内部に原因 　　　　偏角は300年で15度→「磁極は西へ」 　　　　全磁力は100年間で５％減少