나침반을 손에 쥐고 어떤 방향으로 회전하더라도 자침의 N극은 항상 북쪽만을 정확하게 가리킵고 있는데요. 어떻게 그럴 수 있는지 나침반의 원리가 궁금합니다.

Question

나침반을 손에 쥐고 어떤 방향으로 회전하더라도 자침의 N극은 항상 북쪽만을 정확하게 가리킵고 있는데요. 어떻게 그럴 수 있는지 나침반의 원리가 궁금합니다.

Answer 1

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.

나침반의 자침이 손을 어떻게 돌리든 항상 북쪽을 가리키는 이유는 지구 자체가 하나의 거대한 자석이며, 자침이 마찰력이 거의 없는 상태로 고정되어 있기 때문입니다.

지구 내부 외핵은 액체 상태로 되어 있어 철과 니켈이 대류하면서 지구 전체에 거대한 자기장을 만들어내는데, 이 덕분에 지구는 북극과 남극을 양끝으로 하는 하나의 거대한 자석처럼 움직입니다. 자석은 서로 다른 극끼리 끌어당기는 성질이 있어, 지구의 지리상 북극 근처에는 사실 자석의 S극 성질이 띠고 있어 나침반 자침의 N극은 자연스럽게 지구의 S극 성질이 있는 북쪽으로 끌려가게 됩니다. 손으로 나침반을 쥐고 회전시키면 겉 테두리와 바닥의 방위판은 손을 따라 움직입니다. 하지만 자침은 중앙의 미세한 바늘 끝 위에 올려져 있거나 댐핑 오일 속에 떠 있어, 바깥 껍데기가 돌아가도 그 회전력이 자침에 전달되지 않습니다. 자침은 마찰의 방해 없이 오직 지구 자기장의 힘에만 응답하여 계속 북쪽을 향해 멈춰 서 있는 것입니다.