书城教材教辅小学生最想知道的100个为什么:身边的秘密
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第114章 指南针是如何工作的?

在全球定位系统接收装置

出现在高档汽车里(或行踪不定的徒步旅行者的背包)

之前,我们只有磁罗盘。事实上,还没有汽车和尼龙背包的时候,航海家、水手和海盗利用他们信赖的指南针在广阔浩瀚、无任何标记的海洋中辨别方向。

甚至在乌云笼罩的夜晚,没有星星指引方向,一个小小的磁铁,把它支起来可以自由转动后,便可以辨认出北方。

为什么北方如此特别呢?若知道了哪边是北方,你就知道了自己的位置。面向北方,你的后面是南,右边是东,左边是西。

指南针好像有自己的思想。它上面自由转动的小磁针被看不见的东西拉着,这个东西甚至能够穿过墙壁和大山。旋转指南针,磁针的指向并不随着指南针的移动而改变。它顽固地指向北方,感觉有我们尚未意识到的深层的吸引力存在。

指南针的工作原理是因为我们生活在磁体上——一个周长25000英里的磁体。地球像一块条形磁铁,拥有南、北两个异性磁极。科学家们认为,地球的磁性来自地核中液态铁的旋转流动。

不过,地球的条形磁极并不是精确地位于地球的南北轴上。磁南极向西偏移。所以,顺着指南针指向的北方行走,你实际上是向地球的西北方穿行。

科学家们用特斯拉(tesla)来计量磁场的强度。地球的磁场强度是0.0001特斯拉;与此相比,一个冰箱周围的磁场强度大约是地球的200倍。尽管地球的磁性没有强大到将一叠纸拖到南北磁极,但它还是能够影响自由转动的指南针磁针的。不过,若附近有磁场或铁块的干扰,指南针也会犯错误。例如,一根有电流通过的电线周围形成的磁场,能够给磁针一个意想不到的力。

最早的指南针可能出现在2000多年前。它们的制作很简单:将一块天然磁石放入水中,上面放一根漂浮在水面上的木条。木条因受到磁石的拉力,与地球磁场在同一条直线上。

人们发现,在天然磁石上摩擦能够磁化小片金属。在航海探险中,水手们会带着一块天然磁石,若船上使用的指南针没有磁性了,在天然磁石上摩擦后便可以再用了。

在20世纪初期,科学家们揭开了陀螺罗盘的神秘面纱。陀螺仪是能够向各个方向自由转动的轮子。一旦发生转动,陀螺仪总会稳稳地指向一个方向。陀螺罗盘被设定为指向北方,因为不受地球磁场的干扰,所以它校准后能够指向真正的北方(地轴上的北方),比磁罗盘更好用。

小趣闻

地球的磁极随着时间而漂移,整个磁场的磁极能够互换。在大约800000年前,指南针的磁针可能指向现在的南方。