[과학] 나침반 사용방법, 나침반의 기원과 역사, 나침반과 자석의 영향

서론

나침반의 역사는 인류의 항해와 탐험, 과학의 발전과 관계가 깊습니다. 우리나라의 기록에서는 삼국사기에 신라에서 자석을 당나라에 요청한 기록이 있으며 해상무역이 활발했던 신라에서는 나침반이 사용되었을 가능성이 있어요. 오늘은 나침반의 올바른 사용방법, 주의사항, 나침반의 기원을 살펴볼게요.

나침반의 올바른 사용 방법

나침반은 평평한 곳에 두거나 수평으로 들고 사용해야 하며 나침반 바늘이 멈출 때까지 기다린 후 나침반의 윗부분을 북쪽 으로 향한 지도 위에 올리고 사용한다. 이때 나침반 바늘의 N 극은 북쪽을 나타내지만 어느 지도에서나 나침반 바늘이 가리 키는 북쪽이 실제의 북극점 방향과는 차이가 있다. 지형도에서 실제 북쪽은 정북쪽으로 나타내지만 이는 나침반 바늘이 가리 키는 북쪽과는 다르기 때문에 지형도에는 북쪽에서 몇 도가 벗 어나 있는지를 설명해야 한다. 따라서 사용자는 그 각도만큼 지도를 동쪽으로 돌리거나 자석이 가리키는 북쪽 선을 찾아서 미리 지도에 표시해 두어야 한다.

나침반의 기원

기원전 300년~200년에 중국에서는 이미 사남(司南)이라는 나침반을 제작하여 사용해 왔다. 중국인들은 자기화된 암석을 이용해 북극성을 가리키는 북두칠성을 본떠 숟가락 나침반을 만들었다.

지구가 자석인 인유, 지구 자기장

지구는 커다란 자석처럼 주위에 자기장을 만든다. 물에 띄운 막대자석이 지구 자기장의 방향과 일정한 각을 이룬다면, 막대 자석의 N극은 지구의 북극, S극은 남극으로 끌리는 힘에 의해 그 각도만큼 막대자석이 회전하게 된다. 이에 막대자석을 물 위에 띄우면 항상 남북 방향을 가리킨다.

지구자기장

지구가 자석인 까닭은 아직 완전히 밝혀지지 않았다. 하지만 분명한 것은 지구가 막대자석처럼 자기화된 철로 이루어진 것 은 아니라는 것이다. 사실 지구 내부의 온도는 너무 높아서 자 성 물질이 자기화될 수 없다. 이에 과학자들은 지구 자기장의 원인을 지구 내부의 전류와 관련하여 설명한다. 약 3000 km 의 두께를 가진 고체 상부 맨틀과 마찬가지로 고체 상태의 내 핵 사이에는 용융 상태인 외핵이 있는데 이 액체 상태인 외핵 안에 있는 전하들이 움직이기 때문에 지구 자기장이 형성된다 고 추측한다.

즉 지구 중심에서 발생하는 열에 의한 대류와 지 구의 자전효과에 의한 대류가 지구 자기장을 만든다고 보고 있 다. 외핵의 크기는 매우 크기 때문에 움직이는 전하 속력의 크기가 수천만 분의 1 정도만 되어도 아주 큰 지구 자기장을 만 들 수 있다. 하지만 이런 추측을 정확히 설명하려면 아직 더 많 은 연구가 수행되어야 한다.

지구의 핵에서 올라오는 열 때문에 생기는 대류 전류도 지구 자기의 또 다른 원인으로 생각된다. 지구의 열은 핵에너지의 방출, 즉 방사능 붕괴 때문에 생기는데 지구의 회전 효과와 결 합하여 대류 전류가 지구 자기를 만드는 것 같다는 것이 현재 학계의 설명이다.

지구는 자석

자석을 보관하는 방법

다른 극끼리 마주 보게 하기

자석은 같은 극을 억지로 붙여서 보관하면 자기장의 방향이 서로 반대이므로 자석의 성질이 점차 없어진다. 그러므로 자석은 다른 극끼리 마주 보게 하 여 보관한다. 

철 조각 이용하기

자석은 장시간 놓아두면 자석 안의 자기 구 역이 질서 없이 흩어져 자석의 성질을 잃는다. 하지만 자석 의 극에 철 조각을 붙여 보관하면 자석 안의 자기 구역이 계 속해서 질서 정연한 상태를 유지할 수 있어 훨씬 오랫동안 자석의 성질을 보존할 수 있다.

높은 온도와 충격 주지 않기

자석은 높은 온도와 충격으로 자 석의 성질을 잃을 수 있다. 그러므로 실온에서 보관하고 되 도록이면 충격을 주지 않는다.

네오디뮴 자석 조심하기

네오디뮴 자석은 일반 자석보다 자기 장이 강하다. 자기장의 세기가 다른 자석을 함께 보관하면 세기가 약한 자석의 자기 분포에 변형이 생긴다. 따라서 막 대자석과 네오디뮴 자석은 함께 보관하지 않는 게 좋다.

결론

지구는 물리적으로 자석은 아니지만, 자기장을 생성하는 거대한 전자기 시스템으로서 자석처럼 작용합니다. 나침반의 바늘은 자석처럼 행동하며, 지구 자기장의 수평 성분에 반응해 지자기 북극을 가리킵니다. 북극은 지리적 북극과 정확히 일치하지 않으며, 시간이 지나면서 위치가 조금씩 이동합니다.