나침반을 들고 북극점에 가까운 고위도 지역으로 갈수록 나침반 바늘이 수평을 유지하지 못하고 바닥 쪽으로 세게 기울어지거나 가라앉는데, 그 이유가 무엇인가요?

Question

나침반을 들고 북극점에 가까운 고위도 지역으로 갈수록 나침반 바늘이 수평을 유지하지 못하고 바닥 쪽으로 세게 기울어지거나 가라앉는데, 그 이유가 무엇인가요?

Answer 1

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.

지구 자기장의 방향이 고위도로 갈수록 지표면과 평행하지 않고 땅속을 향해 가파르게 기울어지는 구조이기 때문에 나침반이 가라앉는 현상이 나타납니다.

지구는 거대한 자석과 같아 자기력선을 형성합니다. 적도 부근에서는 자기력선이 지표면과 거의 평행하게 흐르지만, 북극 자북점에 가까워질수록 자기력선이 지표면을 뚫고 땅속 깊은 곳을 향해 가파른 각도로 들어갑니다. 나침반 바늘은 공간상에서 자력선이 가리키는 실제 3차원 방향을 그대로 따라가려고 하기 때문에 고위도로 갈수록 자기장의 수평 힘은 약해지고 수직 힘이 훨씬 강해지므로, 나침반의 N극 바늘이 땅 밑을 향해 강력하게 끌려 내려가게 됩니다.

일반적인 나침반 바늘은 수평 평면상에서만 회전하도록 설계되어 있습니다. 강한 수직 힘을 받으면 바늘이 기울어져 밑바닥에 걸리게 되고, 마찰력 때문에 회전하지 못하고 멈추게 됩니다.