方位磁針
方位磁針(ほういじしん、英: compass コンパス)は、磁石を用いて方位を知るための道具。方位磁石、あるいは単に「磁針」とも呼ばれる。
ナビゲーション(航海術)などに使うための道具として仕立てられた方位磁針は伝統的には「羅針盤(らしんばん)」と呼ばれた。より複雑な羅針儀(らしんぎ)は水平を維持するジンバルと呼ばれる機構と、全周の360度に目盛を付けたコンパスカードと呼ばれる板からなる。また、振動等を軽減する機構をもつ磁気コンパス(電子コンパス)というタイプもある。回転するコマの原理を利用して地球の自転軸に合わせる機構をもつものはジャイロコンパスという。又、方位磁針は中国からシルクロードを使って日本に渡ってきた。
方位磁針は素朴な作り方としては、縫い針(やまち針や短い針金など)に磁石をこすりつけ帯磁させ(磁気を帯びさせ)磁石にし、それを小さな木の葉(や発泡スチロール片、小さな木片、折り紙で作る小舟など)に乗せ、皿(やカップ、たらい、桶など)の水に浮かべるといった方法でも実現することができる。
登山などで方位磁針とともに地形図などの地図を用いる際に方位磁針のみにより正確な真北を知りうるためには、偏差の角度に合わせた磁北と磁南を結ぶ直線を例えば数センチ間隔で分度器等により正しい角度で予め図面上に書き入れておくことが有用である。また、航海用の海図には、羅針図(コンパス図・コンパスローズ)が図面上に描かれている。これは同心円の大径円により真方位目盛を、また小径円により磁針方位目盛を描いたものであり、偏差を反映した方角を簡単に読み取ることができるようにしたものである。なおこの場合の偏差の値については、コンパス図中に「偏差(測定年)年差」の順に、例えば「Var. 9°-00′W(1989) 2′.0 W ann.」のように記載されている。
地磁気の北極については、実際の地磁気が鉛直下向きとなる北磁極がカナダの北方海上部に、また、地球を磁気双極子に見立てたときのN極(「地磁気北極」)はグリーンランド北西に位置している。これに対し、地磁気の南極については、実際の地磁気が鉛直上向きとなる南磁極は南極大陸近辺の海上部に、また、地球を磁気双極子に見立てたときのS極(「地磁気南極」)は南極大陸の陸上部に位置している。なお、これら北磁極および南磁極の近辺では方位磁針は誤差が大きい。なおバイカル湖の北にはあたかも磁極があるかのような地磁気の異常分布が存在し、これが1800年頃から顕著になっている。
方位磁石は地磁気を利用した道具であり、おおまかに言うと、地球は北極をS極、南極をN極とする磁石になっており、磁石を自由に動くようにしておくと南北を指し示す性質があるので、その性質を利用して方位を知るための道具である。
方位磁針は、N極とS極がそれぞれ一つずつ現われるように着磁されている磁石を、自由に回転できるように支持したものである。自由に回転できるおかげで、方位磁針は、しばらく揺れたあと、そのN極を各地点でのほぼ北方向に、そのS極をほぼ南方向に向けた状態で停止する。つまり磁石は、しばらく揺れたあと、N極とS極の両磁極を結ぶ方向をその地点の磁界の向きに沿わせる向きになって停止する。
なお方位磁針の近くに他の磁石、大きな金属物体(たとえば金属製の大きな本棚・商品棚・冷蔵庫など)、使用者が身に付けた金属物体(たとえばスチールヘルメット・銃器・刃物や工具など)、直流電流などが流れている電線、電流が流れている電磁石などがある場合も、その影響を受け、その場の磁界が変化し、方位磁針が指す向きは変化する。したがって正確な磁北を知りたい場合はそれらのものを遠ざけて方位磁針を使用するべきだ、とされている。
反対にそうした性質を利用して、学校の理科の授業で方位磁針を用いて、電磁石の実験、アンペールの実験の再現、アンペールの法則を確認する実験などが行われることがある。つまり方位磁針は実験で生じる磁界の変化を眼で見て感じるための道具としても使われる。
磁界を変化させ、その変化を方位磁針で観察する実験
電流で磁界が発生することを方位磁針の向きで確認する実験