地球の中心に棒磁石を置くとＮ極が南、S極が北を向き、磁気コンパスはＮ極が北を向くと聞きましたが本当でしょうか？

間違ってるよ

rabbit23さんの回答に納得したらあかん。

Re:間違ってるよ

>rabbit23さんの回答に納得したらあかん。

１の回答が間違っている。

北を指すのがN極、南を指すのがS極の磁石。
つまり、地球自身は北極がS極、南極がN極になっている。
（２の回答者は、North、Southにこだわって、磁石のN極S極を逆の名前にして説明してるから混乱しやすい）
だから、仮に地球の中心に磁石を置けば、N極が南をS極が北を向く。

Re(2):間違ってるよ

>１の回答が間違っている。

よく考えたら、間違っているかも知れん。
地球の中心では磁場の強さが０ですよね。
だから、磁石(コンパス)は動かない。が正解かな？

>北を指すのがN極、南を指すのがS極の磁石。
>つまり、地球自身は北極がS極、南極がN極になっている。
>（２の回答者は、North、Southにこだわって、磁石のN極S極を逆の名前にして説明してるから混乱しやすい）
>だから、仮に地球の中心に磁石を置けば、N極が南をS極が北を向く。

北極がS極なら、地球の中心に磁石をおけばN極は北極を向くのでは？

Re(2):間違ってるよ

>１の回答が間違っている。

>だから、仮に地球の中心に磁石を置けば、N極が南をS極が北を向く。

それは、１(私)の回答と同じだ。

Re(3):間違ってるよ

>地球の中心では磁場の強さが０ですよね。
>だから、磁石(コンパス)は動かない。が正解かな？

地磁気の発生モデルを単なる北極をS極、南極をN極となる巨大磁石であるとするなら地球の中心には磁力線が通っているので磁場は存在します。
その方向に沿って棒磁石の向きが決まるので、N極が南極を、S極が北極を向くことになります。

http://home.ons.ne.jp/~taka1997/education/2003/physics/17/
http://vldb.gsi.go.jp/sokuchi/geomag/gmag_what.html

私としては、地球の中心に棒磁石を置くと高温のためにキュリー点を超えてしまってどちらにも向かないか、棒磁石そのものが溶けて無くなってしまう、というような答えが好きなんですが。。。
http://vldb.gsi.go.jp/sokuchi/geomag/gmag_what.html

（投稿者削除）

誰か正しい答えを教えてくれ

どれもこれも正しいように見えてしまう。

普通に考えるとN極が南極を向くような気がする。
けれど、その理屈だと、地球の外周ではN極が北極を向いているのに、ある程度まで地下まで掘り進んでいくと、途中で指す向きが反転することになってしまう。

1.　N極が北
2.　N極が南
3.　安定しない

やっぱり「N極が北」か？

Re:誰か正しい答えを教えてくれ

>普通に考えるとN極が南極を向くような気がする。
>けれど、その理屈だと、地球の外周ではN極が北極を向いているのに、ある程度まで地下まで掘り進んでいくと、途中で指す向きが反転することになってしまう。

反転しないよ。
方位磁石をもって日本から北極に行くと、方位磁石は北極方向を指したまま、だんだん、下方向をさすようになります。
http://asahi-classroom.gi.alaska.edu/jsite/j_ima/007500.htm

そして北極点(とはちょっとちがうが、磁極)では真下(南)を向きます。
そのまま地下に掘り進んでいくと、N極は南極を指したままです。

納得できるでしょ。

Re(4):間違ってるよ

>地磁気の発生モデルを単なる北極をS極、南極をN極となる巨大磁石であるとするなら地球の中心には磁力線が通っているので磁場は存在します。

小学生のときに「棒磁石の中心には釘が引っ付かない」という実験をしましたよね。
それは棒磁石の中心の磁束密度が０だということとは違いますか？

棒磁石の中心にコンパスを置いてみればわかるんですけど、十分に大きい棒磁石が手元にないので、誰か実験してみてくれないかなぁ？

>その方向に沿って棒磁石の向きが決まるので、N極が南極を、S極が北極を向くことになります。

最初は棒磁石の中心では磁力線の向きがS極からN極方向になっていると思いましたが、確信が持てません。
どうやって調べればいいのでしょうか？

Re(5):間違ってるよ

>棒磁石の中心にコンパスを置いてみればわかるんですけど、十分に大きい棒磁石が手元にないので、誰か実験してみてくれないかなぁ？

棒磁石の中心の近傍(にしかコンパスを置けない)には漏れ磁束が出てこないのでコンパスは反応しないけど、地球の中心は巨大棒磁石の本当の中心だから仮にそこにコンパスを置けたとしたらそこには磁束がありコンパスはそれに反応(磁気抵抗の最も小さくなる方向に磁針が向く)します。

>最初は棒磁石の中心では磁力線の向きがS極からN極方向になっていると思いましたが、確信が持てません。
>どうやって調べればいいのでしょうか？

そのとおりだとしたら単独のN極、あるいは単独のS極があることになります。そんなことは決してありません。

http://www.eee.nagasaki-u.ac.jp/~magnet/fukunaga/text/1-1.html

Re(6):間違ってるよ

>>棒磁石の中心にコンパスを置いてみればわかるんですけど、十分に大きい棒磁石が手元にないので、誰か実験してみてくれないかなぁ？
>
>棒磁石の中心の近傍(にしかコンパスを置けない)には漏れ磁束が出てこないのでコンパスは反応しないけど、地球の中心は巨大棒磁石の本当の中心だから仮にそこにコンパスを置けたとしたらそこには磁束がありコンパスはそれに反応(磁気抵抗の最も小さくなる方向に磁針が向く)します。

ごめんなさい。意味がわかりません。
棒磁石の中心付近と地球中心(あくまでも巨大棒磁石としてのモデル)ではコンパスの振る舞いが変わるということですか？

棒磁石の中心には磁力線がありますね。磁力線の数は変わりませんので、磁束密度が０になるという考えは間違っていました(と思います)。

たとえば十分に大きい棒磁石の中心に穴をあけて、そこにコンパスを置けばどうなると思いますか？(元の質問者の質問になっていますけど^^;)

>>最初は棒磁石の中心では磁力線の向きがS極からN極方向になっていると思いましたが、確信が持てません。
>>どうやって調べればいいのでしょうか？
>
>そのとおりだとしたら単独のN極、あるいは単独のS極があることになります。そんなことは決してありません。

これがどうして単独の磁極につながるのでしょうか？
磁石中心での磁力線の向きの話ですよ。
先ほどは確信が持てないと書きましたが、やはり、磁石中心では磁力線の向きがS極からN極方向になっていると思います。そうでないと磁力線が閉じませんから。

ちなみに、単独の磁極を探しているという話は昔に読んだことがあります。
可能性としてはあるようですね？

Re(7):間違ってるよ

>>棒磁石の中心の近傍(にしかコンパスを置けない)には漏れ磁束が出てこないのでコンパスは反応しないけど、地球の中心は巨大棒磁石の本当の中心だから仮にそこにコンパスを置けたとしたらそこには磁束がありコンパスはそれに反応(磁気抵抗の最も小さくなる方向に磁針が向く)します。
>
>ごめんなさい。意味がわかりません。
>棒磁石の中心付近と地球中心(あくまでも巨大棒磁石としてのモデル)ではコンパスの振る舞いが変わるということですか？

棒磁石の中を磁力線が通り、その近傍には磁力線が漏れ出て来ないということです。空気中(真空中)よりも磁石の中の方が磁気抵抗が低いので磁力線のほとんどは磁石の中を通ります。
何らかの方法で棒磁石の中の磁力線を引っ張り出せばコンパスは反応します。

それに対して巨大磁石の中心(という考え方)では棒磁石の中の磁力線同様に巨大磁石の磁力線の通り道にコンパスを置くという意味になるのでコンパスの振る舞いが変わってくるということです。

>これがどうして単独の磁極につながるのでしょうか？
>磁石中心での磁力線の向きの話ですよ。
>先ほどは確信が持てないと書きましたが、やはり、磁石中心では磁力線の向きがS極からN極方向になっていると思います。そうでないと磁力線が閉じませんから。

すみません、これはあなたの文章を私が読み違えていました。
「磁石外部の磁力線はN極から出たらぐるっと回ってS極へ入り、そのまま磁石内部をN極へ向かって進み、最初へ戻って閉じる」というあなたの考え方で正しいです。

Re(2):誰か正しい答えを教えてくれ

＞方位磁石をもって日本から北極に行くと、方位磁石は北極方向を指したまま、だんだん、下方向をさすようになります。

これはよくわかります。

＞そして北極点(とはちょっとちがうが、磁極)では真下(南)を向きます。

これも納得ですね。

＞そのまま地下に掘り進んでいくと、N極は南極を指したままです。

ここで引っかかってしまうのです。
考えてみると、地球と棒磁石を同一に考えているからおかしくなるのでしょうね。

・棒磁石で考えると、方位磁石は棒磁石に近づくことはできても棒磁石の中に入ることはできないので、近づけても方位磁石のN極は棒磁石のS極側を向いたまま。

・地磁気で考えると、方位磁石は地球（という磁束）の内部に入ることができるので、中央部では方位磁石のN極が地球の南極側を向く（http://www.info-japan.net/etc/chijiki.gif）。

さて「地球の外周ではN極が北極を向いているのに、ある程度まで地下まで掘り進んでいくと、途中で指す向きが反転することになってしまう」ことについてはどうでしょうか？

赤道上では北極側を向くN極は、地球の中心に掘り進んでいくとどこかで反転して南極側を向くんでしょうか。

「そうだ」と言われると、すべて納得です。

Re(3):誰か正しい答えを教えてくれ

>＞方位磁石をもって日本から北極に行くと、方位磁石は北極方向を指したまま、だんだん、下方向をさすようになります。
>
>これはよくわかります。
>
>＞そして北極点(とはちょっとちがうが、磁極)では真下(南)を向きます。
>
>これも納得ですね。
>
>＞そのまま地下に掘り進んでいくと、N極は南極を指したままです。
>
>ここで引っかかってしまうのです。
>考えてみると、地球と棒磁石を同一に考えているからおかしくなるのでしょうね。

問題を単純化するため、棒磁石であるとしたモデルを考えています。

>・棒磁石で考えると、方位磁石は棒磁石に近づくことはできても棒磁石の中に入ることはできないので、近づけても方位磁石のN極は棒磁石のS極側を向いたまま。

中には入れるぐらいの大きい棒磁石を考えてみれば？
具体的には、棒磁石の中に穴を開けてコンパスを置いてみるんです。

>・地磁気で考えると、方位磁石は地球（という磁束）の内部に入ることができるので、中央部では方位磁石のN極が地球の南極側を向く（http://www.info-japan.net/etc/chijiki.gif）。
>
>さて「地球の外周ではN極が北極を向いているのに、ある程度まで地下まで掘り進んでいくと、途中で指す向きが反転することになってしまう」ことについてはどうでしょうか？

上記の図を見つけられたのであれば答えは自明だと思いますが、コンパスの向きは磁力線の向きと同じになります。
地球のどこから中心に向かうかによりますが、コンパスの向きは徐々に北から南を指すようになるでしょう。

>赤道上では北極側を向くN極は、地球の中心に掘り進んでいくとどこかで反転して南極側を向くんでしょうか。
>
>「そうだ」と言われると、すべて納得です。

問題はそれですよね。
赤道上(棒磁石の中心を通る、棒磁石に直角な水平面)から、棒磁石の中心に近づくと、磁力線の向きは変わりませんから、ずっと北(S極)をさしたままで、ちょうど中心に来たときにだけ南(N極)を向くように思えます(特異点)。
しかし、これは棒磁石の中心から磁力線が弧を描くように出ていると考えた場合で、実際はそうではないように思えます。

やはり、棒磁石(or地球)の中心では．．．わかりませんね。(^^;

実験してみたいなぁ。
でんじろうさんに頼んでみようかな？

Re(4):誰か正しい答えを教えてくれ

丁寧な解説をありがとうございます。

>>考えてみると、地球と棒磁石を同一に考えているからおかしくなるのでしょうね。
>
>問題を単純化するため、棒磁石であるとしたモデルを考えています。
>
>中に入れるぐらいの大きい棒磁石を考えてみれば？
>具体的には、棒磁石の中に穴を開けてコンパスを置いてみるんです。

いや、実は「磁性体と一体化できる」地球と、「一体化できない」棒磁石で結果が変わるのではないか、とも思っているのです。
「棒磁石の中に穴を開けてコンパスを置いてみる」ことも考えてみたのですが、地球で試したときと結果は変わらないのか、いまひとつ自信がありませんでした。


>上記の図を見つけられたのであれば答えは自明だと思いますが、コンパスの向きは磁力線の向きと同じになります。
>地球のどこから中心に向かうかによりますが、コンパスの向きは徐々に北から南を指すようになるでしょう。

先に示した図は自分で描いたものです。
というのも、ootatmtさんにご紹介いただいた図は地球を棒磁石に例えてあったので、「地球の中心ではコンパスのN極が北を向く」ようなイメージを持ってしまったからです。
棒磁石のない、磁力線だけの状態にすることで、ootatmtさんの言っておられることがわかるようになりました。

>赤道上(棒磁石の中心を通る、棒磁石に直角な水平面)から、棒磁石の中心に近づくと、磁力線の向きは変わりませんから、ずっと北(S極)をさしたままで、ちょうど中心に来たときにだけ南(N極)を向くように思えます(特異点)。
>しかし、これは棒磁石の中心から磁力線が弧を描くように出ていると考えた場合で、実際はそうではないように思えます。
>
>やはり、棒磁石(or地球)の中心では．．．わかりませんね。(^^;

いやいや、私の中では「赤道上では北極側を向くN極は、地球の中心に掘り進んでいくとどこかで反転して南極側を向く」のだろうということで、ほぼ納得しています。

この設問を考えて混乱する原因の一つは、やはり『「磁性体と一体化できる」地球と、「一体化できない」棒磁石』なのではないでしょうか。

本来なら磁性体が棒磁石であっても、どこかでコンパスは反転すると思います。
けれど、反転するのが「棒磁石の内側」であるから、実験や体験が難しいのだと思うのです。

※どこかに考え方がおかしい点などがあればご指摘下さい。

Re(5):誰か正しい答えを教えてくれ

>本来なら磁性体が棒磁石であっても、どこかでコンパスは反転すると思います。
>けれど、反転するのが「棒磁石の内側」であるから、実験や体験が難しいのだと思うのです。
>
>※どこかに考え方がおかしい点などがあればご指摘下さい。

合っていると思いますよ。
もっとも、地磁気の発生メカニズムは電磁石と考えられているので赤道からコンパスを地球の中心へ沈めて行った場合にどこかでコンパスが反転することに関しては理解しやすいでしょう。電磁石のコイルの外側から内側へ横切る時に反転しますから。
http://www.s-yamaga.jp/nanimono/chikyu/chijiki-02.htm#%92n%8E%A5%8BC%82%CC%90%AC%88%F6

Re(6):誰か正しい答えを教えてくれ

>電磁石のコイルの外側から内側へ横切る時に反転しますから。
なるほど、これですべて納得です。電磁石では実験ができ、その結果も「途中で反転する」ということなのですね。
また、地磁気も永久磁石でなく、電磁石の原理で磁場が発生しているということなら、何も疑問はありません。

みなさん、ありがとうございました。

皆さん、電磁気学を一から勉強した方がいいです。
まず、最初に磁石の上に紙を置いて砂鉄を巻かというシンプルな実験を思い出してみてください。これを見れば、磁力がどのように流れるかが確認できます。
その上で磁石が成り立つ原理ですが、電子の回転する向きが一定だった場合、電磁石で言うところの鉄心の中では、電子が渦を巻いてます。つまり、ドリルのように空間を電子が渦巻いて干渉しようとします。すると、そのドリルのトルクにより、空間に歪みが生じます。磁石の周り空間は確かにそのドリルが進もうとする向きに力が加わりますが、ドリル自身には空間からの抵抗を得ます。