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方位磁針

目次 †

方位磁針 †

• 羅盤に磁針（磁力を帯びた針）を取り付けたのが羅針盤である。その羅針盤の改良版が方位磁針（磁気コンパス）である。
  • 羅盤とは中国で古くから地相占いに使われてきた。
• 江戸時代においては羅針盤は磁石とほぼ同義語であった。
• 羅針盤は紙・印刷術・火薬と共に中国の発明であるが、最初にアラビアに伝えられたのは、指南魚【しなんぎょ】だったと言われている。これは魚の形をした木片に、天然磁石を取り付け、水に浮かせて方位を知る道具であった。これがアラビア商人を通じてヨーロッパに渡り、そこで改良を遂げたのが西洋式羅針盤（＝磁気コンパス＝方位磁針）である。
  • また、方位を記した円形のコンパスカードの裏に磁石を取り付け、ピボット式にした容器に収めたのもヨーロッパにおける考案である。

方位磁針の極における赤・青の色分け †

　地球は巨大な磁石として考えることができる。よって、方位磁針のN極が引かれる北磁極は地球磁石のS、方位磁針のS極が引かれる南磁石は地球磁石のN極である。

　紛らわしいので、船舶航海などでは方位磁針のN極は赤磁極、S極は青磁極とも呼んで区別されるのである。

[補講]同様に、理科実験で使う磁石の色分けも、同じ理由による。　◇

日本の方位磁針 †

裏針（逆針） †

• 江戸時代の和船では裏針【うらばり】（逆針【さかばり】）と呼ばれる特殊な羅針盤を使っていた。
• 中国の羅針盤は時計回りに、根・丑・寅・…と十二支の方位目盛りが記されている。しかし、日本の裏針は十二支の方位目盛りが反時計回りになっているのである。これは一見不可解だが、使い方によっては通常の羅針盤より便利になることもある。
• 通常の羅針盤や方位磁針は、磁針を方位盤の北（あるいは南）に合わせる。一方、裏針は方位盤の北（子）の目盛りを舟の進行方向に向ける。こうすると、磁針を指し示す方位盤の目盛りが進行方向の方位ということになる。

液体式方位磁針（液体式磁気コンパス） †

• ヨーロッパの古典的の西洋式羅針盤は大航海時代頃から盛んに使われてきた。しかし、19世紀に船舶が鉄製になってくると、船体が羅針盤の磁針を狂わせてしまうのが問題になってきた。

　磁針の示す方位の誤差修正などを取り入れ、今日の船舶用羅針盤の原型を完成させたのは、19世紀イギリスのケルビン卿（W・ドムソン）である。彼が磁気コンパスの改良に携わったのは、大西洋横断海底電線の敷設にあたり、様々な測定機器の見直しが必要になったからだといわれている。

　その後20世紀になると、船体の振動による影響を少なくするために、磁針やコンパスカードを液体に沈めた磁気コンパスが開発された。今日使われている航海用羅針盤は、このように液体式方位磁針である。

ジャイロコンパス †

　どんなに性能がよい方位磁針であっても、正確な方位を指し示すことはできない。なぜならば地磁気方向と地理的な北とのズレが生じるからである。こうしたズレの角度を偏角という。また、高緯度地方では地磁気方向と水平面のズレが生じる。このズレの角度を伏角という。 　さらに、船舶の旋回でコンパスカードが振れ合ったり、船体や積荷の鉄の影響による誤差（これを自差【じさ】という）が生じる。この自差を修正する計算には熟練を必要とされるの、船舶航行にはジャイロコンパス（転輪羅針儀）も利用される。

　3次元的に自由に動き回る地球ゴマと呼ばれるおもちゃが存在する。ジャイロコンパスも同様に回転時にはその軸を一定方向に保つ現象を利用している。

　ジャイロコンパスは航路変化を電気信号として取り出せる。なぜなら次に示す追随装置を備えているからである。つまり、航路の情報を即座にいくらでも電卓で切る。よって、オートパイロットも可能となる。

追随装置 †

　しかしながら、3次元的に自由に動き回るジャイロは、方位を記したコンパスカードと連結することができない。そこで、非接触のままジャイロとコンパスカードを連結させる装置が必要である。この装置を追随装置という。

　追随装置はトランスと同じく電磁誘導の原理を応用している。ジャイロと連結された鉄片が、コンパスカード側の1次コイル側から2次コイル側に位置をずらすと、磁針を貫く磁束密度に変化が起こり、2次コイルに起電力が誘導される。この起電力に応じてモーターを回し、設定した方位を示すように戻すのである。このようにジャイロの移動に応じて、コンパスカードも動くわけである。

参考文献 †

• 『じしゃく忍法帳』