物  理 の ページ
NO 1 時季が来れば直に分かる磁気 酒井 です。

j磁石の話し

磁石は天然石(英語ではロードストーンと言う)と十四〜十五世紀頃には鉄片を赤くなるまで熱してから取り出し、南北方向に置いて冷やすと磁石になり、冷却中にハンマーでたたくと磁性が強くなることが知られていた。

コンパスを作る

鉄片(縫い針)を火で加熱し、赤くなったら(鉄のキューリーポイント約800度を越えたとこ)南北方向に置いて冷やす(地磁気で磁化する)と鉄片が磁石になる。

 水桶に水を張り紙のかけらや小枝のかけらにこの鉄片(縫い針)を置くと水面の摩擦がないから磁化された南北方向を指す。

 コンパスが必要なのは方角が分からないときで南北方向をどのように探すかが問題なのです。そこで加熱・冷やす・浮かべるの工程を三〜四回行います。二回目は一回目の冷やし方向を0度とし90度ずらし冷却し、また45度方向で冷やし浮かべたときにスムーズに鉄片(縫い針)が方向を変える状態が地磁気で磁化方向が良いときです。

 浮かべたとき鉄片(縫い針)が方向を変え落ち着いた方向で、もう一度加熱・冷やすを行うと地磁気での磁化方向が最良となります。方向が分からない状態で北か南は太陽や星を見て知ることができる。コンパスは子午線との方角を知る道具です。

磁石の発見は?

 紀元前 2634年  晋の崔豹(中国)の著「古今註」に皇帝は南指車を登場させ、その車には腕をのばした
 人形が取り付けてあり、南を指すようになていた。紀元前十二世紀頃に周公が南指車を作った記述がある。
 
 (北京大学の李書華教授によれば南指車は歯車と滑車で作ったもので磁石とは違うらしい)
 紀元前249〜237年中国の「呂氏春秋精通篇」に{磁石呂鉄、或引之也}と磁石が鉄を引きつける事を書いている。
西暦  30〜100年に東漢の王充(中国)の「論衡」に{磁石引針}と磁石の引力について書いている。

磁石はなぜ北を指すか?

ギルバート(英人)は、「地球が巨大な磁石である」ことを300年前に指摘した。
地球の南極と北極とに磁極があり、磁針のN極は地球の北極付近に有る磁極に引っぱられその極はS極です。 地理学上の北(N)極は地球磁極で言えばS(南)極です。 これは、磁針の北を指す方がNと定めたから今更文句を言ってもしょうがないこと。

話をここで終えてもしょうがないですから、なぜ地球が磁石かについて進めましょう。
 地球内に大きな棒磁石が南極と北極の方向に埋まっている。(信じますか?)その両端はかなり深い所にあります。棒磁石の延長線上(磁極)は南北極(子午線)から約10度傾いています。磁針は真北を指さないことがあり、東京付近では6度ずれており、このずれを偏角と言い、水平線から下向きに引く角度を伏角と言い東京付近で47度北極が下を向いてる訳です。(ほんとに棒磁石が埋まってるのかな?)

 地球の内部は半熟のゆで卵を頭に浮かべて半径6300Kmの卵(地球)を考えて見て下さい。表面は卵の殻にあたる地殻で厚さ30Km、その内側は白身のマントル2900Kmここまでが地球の固体部分です。その先は、黄身にあたる核で主要成分は鉄で5100Km程で外核と内核に分けられる。内核は高温高気圧と考えられる(4000気圧・5000度)(棒磁石なんかないぞ?)

 ダイナモ理論の学説が地磁気の棒磁石の説明ができる有力説です。ダイナモとは発電器のことで、電子のスピンによりミニ磁石ができるのと同様に地球の自転によりコイルに相当する外核に発電作用が起こり電流が磁界を発生するために、地球の回転軸の方向に磁極が生じている。地球は大きな電磁石なのかもね。