為什麼在靠近磁性南北極時,指南針的指向會發生異常

2022-04-12 01:04:15 字數 5131 閱讀 8136

1樓:悟空科學

雖然當代的導航技術已非常成熟,但依然無法完全替代指南針的存在,它就像是乙個具有磁化指示器特性的導航儀器,在過去的數千年時間裡為人類指引地球上的道路。我們都知道,生活在南極的企鵝是沒有指南針的,但它們卻總能找到自己要走的路,並且,事實上指南針也無法給它們帶來任何實質性的幫助。不要感到驚訝!

因為,在向地球的磁性南北極位置靠近的時候,即使是我們手上的指南針,也會發生異乎尋常的行為指示。倘若正在打包行李的你想要和企鵝一起閒逛,即將開啟一場南極之旅,那麼,你要怎麼做才能找到實際上的南極?

為什麼指南針具有辨別方向的能力

地球本身就是乙個具有強大磁性的物體,它的兩極分別位於和地理南極、地理北極接近的地方,而地球表面上可以自由轉動的磁體,則會因為磁體特性(異性相吸、同性相斥)而指示出南北方向的所在位置。雖然,古人並不能夠清晰地理解地球磁場的本質,但卻發現了這樣的現象、並利用這樣的效能來辨別自己所處位置的方向。指南針的發明,對於人類文明和科學技術的發展而言,都起到了不可估量的作用。

在古代的時候,指南針又被稱為司南,主要由一根位於軸上的磁針構成的它,在大地測量和航海等領域中被廣泛應用。

地球具有天然磁場,磁針在這樣的環境下自由轉動,並將其位置始終保持在磁子午線的切線方向之上,然後,磁針的北極指向了北磁極。雖然,我們經常使用的gps被廣泛的使用在導航、測速和定位等方面,但對於某些特殊地形,比如:當存在較大的地物遮擋無法準確導航、甚至完全無法使用的時候, gps便不能給予我們航向的正確指引資訊。

因而,隨著時間的遞進,指南針也有了新的版本,各種電子指南針在我們的智慧型手機中存在,並且它也有了電子羅盤或數字羅盤這一新的名字。通常使用磁通門和磁阻感測器加工而成的電子羅盤,同樣也是利用地磁場來定義北極的位置。

指南針如何辨別南極在哪個方向

由於地球的自轉活動,以及地核中富含鐵的流體的晃動,從而產生了地球的磁場。這也是為什麼會流體運動方式和速度的變化,會導致地球的磁場和磁極發生改變。雖然,地球地理上的南北極,所標記的是其旋轉中心軸的相對兩端,但由於地球磁性南北極的位置,並不是某個固定的點,因而,它們與地理上的南北極之間可能存在數千公里的距離差距。

就指南針的設計而言,它的磁性針頭的北端會指向地球的磁性北極,而它的另一端則指向了地球的磁性南極。

雖然,指南針在落下時將與我們站立時的磁場線相平行,但是,由於地球的磁場線在從北極到南極的時候,並不是呈現出沿著直線排列的方式。當我們向著地球的磁性南極靠近時,磁力線的分布將會彎曲,並直接進入了與地球表面垂直的磁性南極。也就是說,一旦我們達到這樣的特殊位置,此時的指南針無法給予水平指向,而是直接指向了地球。

此時,想要通過常見的指南針來指引方向已然行不通。

但是,我們可以攜帶一種特殊的指南針訪問南極,它所擁有的自由浮動的指標,可以在三個方向上進行移動,其指標的「南端」會在你到達磁性南極的時候指向下方。同理,在地球的磁性北極,指南針針頭的北端也會試圖直至地面。因而,對於在極地探險的人們而言,他們往往會通過繪製太陽角或恆星位置的方式,從而計算出正北位置的所在。

事實上,指南針提供的最準確讀數應該是在赤道上,因為,此時地球的所有磁場線都處於水平狀態,且都與地球的表面平行。

地球的磁場和極點擁有怎樣的特性

地球的地理和磁極處於彼此相對的位置,比如,位於地球地理北極附近的是其磁性南極,這便是為什麼當我們通過指南針確定位置的時候,它的指標會在北半球的時候指向磁性南極,並在位於南半球時指向磁性北極。與此同時,地球的磁極並不是固定不變的,磁場可能由於受到了流動金屬岩漿的影響,而呈現出了不穩定的特徵。比如,磁性北極每年的平均移動距離,就達到了大約在55公里左右。

並且,這樣的電磁異常並不是某個區域的特性,而是廣泛的存在於世界各地,比如,位於地球液態外核邊界附近地幔中的密集部分,導致了南部非洲的磁場擾動了類似於溪流中的渦流。

在已經過去的這30億年中,地球的兩極一直在發生變化,甚至達到了數以百計的徹底扭轉次數,而最近一次的完全逆轉則大約發生在78萬年前。而這一系列變化,科學家們都從地質記錄中找到了證據,包含了地球磁場逆轉和位移的完整演變過程。在凝固之前的熔融岩石中,從與磁場對齊的金屬被發現,到沉積在沉積岩層中的磁性金屬,地球的所有動態變化過程,都通過不同地質時間內產生的新岩石記錄了下來。

隨著上公升到地表的熔岩融化,那些懸浮於熔岩中的鐵顆粒,開始讓自己轉向地球磁場的方向,並在熔岩凝固後將金屬沉積物的位置鎖定,於是,這些地球磁場逆轉和變化的資訊被記錄了下來。

2樓:

因為磁性的南北極跟地球上的南極和北極剛好是相反的,這就說明在。很久很久之前,詞性發生了大反轉,而現在磁性依舊在發生反轉,所以說會指向會發生異常。

3樓:冷侃娛文

這裡的磁力比較強烈,因為這裡的太陽粒子很多被聚集到了這裡,所以,指南針在這裡就很難準確,這是正常的,只要按照特殊的方式,就可以正確指明方向。

4樓:一目了然老師

出現這一情況,應該和南北極的極點偏移有一定的關係。因為太陽系中各星之間的相互作用,地球的極點在慢慢的出現偏移,且偏移的速度是不固定的。

5樓:個非凡哥

就是因為磁力強烈比較大,所以指南針的指向才會發生異常,但是要想避免這種情況,還是有辦法可以解決的,也沒有必要擔心。

6樓:哥火日立

為什麼你的女友在購物的時候會光芒萬丈?甚至有些忘乎所以?還有一點點初戀時候的衝動?難道這個就是女友的新情人?

指南針為什麼會一直指向南方?

7樓:匿名使用者

因為地球是個大磁體,它的兩個磁極接近於地球的兩極,在地磁力的作用下,磁針就被吸到南北方向上了。我們知道,異名磁極是相吸的,地磁的s極在北端,n極在南端,因此,磁針的n極總是指向北方,s極總是指向南方。磁針的磁極和地球的磁極並沒有接觸,它們卻能互相吸引,這表明磁體的周圍存在一種看不見的東西,人們把它叫做「磁場」。

地球磁場的存在是磁針能夠指示南北的原因。

8樓:渠穎卿郯水

地球是個大磁體,其地磁南極在地理北極附近,地磁北極在地理南極附近。

指南針在地球的磁場中受磁場力的作用,所以會一端指南一端指北。

我國「四大發明」之一的指南針,輾轉傳入歐洲後在航海大發現中發揮出不可替代的作用。但科學史家清楚,最早解答「指南針為何能夠指南」問題的並不是中國人,而是英國科學家吉爾伯特。那麼,中國發明指南針後對指南針理論作過什麼樣的**?

吉爾伯特的理論是否及時傳到了中國?明末清初的「西學東漸」,又對我國指南針理論的發展有過哪些影響?上海交通大學科學史與科學哲學系教授關增建從2023年起開始著手研究這些基本上還是空白的問題。

「中國最早的指南針理論,是建立在陰陽五行學說基礎上的『感應說』。」關增建介紹,11世紀中葉時我國大科學家沈括還對指南針感到匪夷所思,他的《夢溪筆談》介紹了指南針的人工磁化方法、磁偏角的發現和指南針的架設方法,但對指南針為什麼會指南卻沒有一點概念——「磁石之指南……莫可原其理!」隨後,文人學者們從陰陽五行學說出發,結合當時人們對大地形狀的認識,提出各種指南針理論。

例如,最晚成書於宋代的《管氏地理指蒙》,首先提出如下邏輯:

「磁針是鐵打磨成的,鐵屬金,按五行生剋說,金生水,而北方屬水,因此北方之水是金之子。鐵產生於磁石,磁石是受陽氣的孕育而產生的,陽氣屬火,位於南方,因此南方相當於磁針之母。這樣,磁針既要眷顧母親,又要留戀子女,自然就要指向南北方向。

」關增建表示,從近代物理學的觀點來看,「蒙氏理論」完全異想天開,但從事物的屬性出發解釋其行為,在東西方科學史上都是常用的做法。我國古代陰陽學說昌盛,用陰陽學說闡釋指南針指南及「常微偏東」的原理,是再自然不過的事情。特別是,該理論認為磁石不同端麵有不同屬性,它們決定磁針的指向,這種說法很容易啟發人們發現磁石的兩極,並進一步聯想到磁極與磁針指向之間的關係,從而為正確認識這一問題找到可能的途徑。

南宋人的指南針原理,仍認為「指南針之所指,即陽氣之所在」,只是圍繞磁偏角現象,立論依據更多轉向地理方位的座標系統——中國古人認為地是平的、大小有限,這樣地表面必然有個中心,過該中心的那條子午線就是唯一的南北方向。南宋人曾三異等認為,一旦測量地點不在這條南北線上,指南針所指向自然「少偏」。到明代,有人假託南唐人著作指出,指南正針由大地方位系統決定,而偏角則由天體方位劃分系統所決定。

關增建認為,這種說法「體現了傳統指南針理論在陰陽感應學說和磁偏角的存在這一矛盾面前所表現出來的窘迫」。

明萬曆年間(公元1573~2023年),傳教士來華,帶來西方的指南針理論、地球學說以及相關科技知識。受其影響,中國學者開始從新的視角**指南針理論問題,在此過程中,陰陽五行的作用不斷淡化,力學角度的分析不斷增加,但吉爾伯特2023年提出的科學理論連西方學界都沒統一,更談不上入主東土。傳教士中,2023年抵華的比利時耶穌會士南懷仁的指南針理論最系統,但他認為決定磁針指向的是地球的地理南北兩極本身,理論仍然侷限在古代科學的範圍,而不像吉爾伯特認識到地球本身存在乙個磁體。

南懷仁理論在中國影響深遠,直到19世紀中葉,我國仍有學者用它解釋指南針問題。而此時,清末來華的傳教士已開始著手把西方近代磁學知識介紹給中國了。

9樓:匿名使用者

指南針真的指示南方嗎?西蜀不老翁 南宋詩人文天祥在這首詩裡,把自己對國家的一顆忠心比喻為「磁針石」,永遠指著南方不變,多麼忠誠呀! 那什麼是磁針石?

磁針石就是現在的指南針。你一定會說,指南針,顧名思義,當然是指著南方嘍。 其實不是這樣。

指南針的一端指著南方,另一端指示北方。說它是指南針,對!說它是指北針,好像也沒什麼錯。

所以,地質工作者乾脆管它叫羅盤。 相傳,在遙遠的黃帝時代,人們就發現磁鐵有指示方向的作用,並用它製作了指南車。就是依靠這個「秘密**」,在一次大戰中,黃帝的部下衝破茫茫大霧,打敗了蚩尤的軍隊。

指南針是我國古代的四大發明之一,後來才傳到世界其他地方,應用在航海等許多領域,真值得咱們驕傲。 那麼,羅盤上的指標為什麼總是指向南方和北方不變呢? 原來地球是乙個「大磁鐵」,有南北兩個磁極;小磁針拗不過大磁場,無論你怎麼撥動,它靜止時的指向不變。

所以,只要朝著磁針指示的方向前進,就不會迷失方向了。 我們住在北半球,離北磁極比較近。所以正規的地質羅盤,都在南端纏有細銅絲。

不加這麼一丁點兒重量,指標被北磁極的磁力緊緊吸住,就不能保持平衡了。而街上賣的簡易羅盤,沒有纏銅絲的,統統不準確;但有的簡易羅盤,將南針塗成了黑色,這些黑粉為南針增加了重量,也就可以湊合著用啦。 那麼,按照正規羅盤指示的方向一直往北走,是不是就能夠走到北極呢?

no!就算你筆直往前走,也永遠別想走到真正的北極點。為什麼?

道理很簡單。因為磁北極和地理北極壓根兒就不在乙個地方,它們之間有乙個磁偏角。必須把磁偏角算進去,才能夠走到真正的北極點。

誰最早發現磁偏角的?是不是航海家哥倫布? 不,我國北宋時期的沈括早就發現磁偏角了,比哥倫布早四個世紀,了不起吧!

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