地球の磁場

地理上の北極付近にある磁極は、磁石の極としてはS極です。そのため方位磁針のN極がそちらを向きます。

地球は棒磁石のように振る舞います

方位磁針が使えるのは、地球自身に磁場があるからです。NOAAによると、その磁場は地球の中心に棒磁石を置いた場合の磁場によく似ています。測定される磁場の90%以上は地球内部の外核で生じます。そこでは溶けた鉄が流れ、電流が生じています。残りは地殻の磁化した岩石や、大気の高い場所や宇宙空間を流れる電流から生じます。

名前には注意が必要です。方位磁針のN極は、北極圏の磁極に引きつけられます。異なる極が引き合うので、この磁極は磁石の極としてはS極でなければなりません。OpenStaxは、一般的な「北磁極」という名前は磁石の極の性質とは合わないと指摘しています。地理では場所の名前として使い、物理では、地球の磁石のS極側が北にあると考えます。磁力線は地理上の南極付近で地球から出て、地理上の北極付近で地球に入ります。

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地球を傾いた磁石として描いています。黒い破線が自転軸、赤い破線が磁軸です。地球の周囲で方位磁針を動かし、赤い端の向きを観察しましょう。

磁軸は傾き、磁極は地理上の極とずれています

磁軸は地球の自転軸と一致しません。NOAAの2020年版世界磁気モデルでは、地球の磁場に最もよく合う磁石、つまり地磁気双極子は自転軸から9.41°傾いています。2025年版では9.21°です。実際の磁場は完全な双極子よりもむらがあるため、磁場が鉛直方向になり、方位磁針の向きが定まらない伏角の極も定められています。これが日常的な意味での磁極です。

磁北と真北は異なるので、方位磁針で測った方位には偏角という角度で補正が必要です。偏角は磁北と真北の間の角度で、東向きが正、西向きが負です。NOAAの規則では、真方位 = 磁方位 + 偏角です。いる場所の偏角が西へ10°（−10°）で、方位磁針が45°を示すなら、真方位は35°です。偏角は場所や年によって変わるため、地図には測定日が印刷されています。NOAAは磁極の近くに、磁場の水平成分が2,000 nT未満となり、方位磁針を信頼できない区域を示しています。

偏角Dは真北（黒、N）から磁北（赤、Nₘ）までの角度です。西は負なので、ここではD = 西へ10° = −10°です。

動く磁極

外核の流れが変わるため、磁場も変わります。北磁極はカナダの北極圏を横切り、シベリアへ向かって移動しています。2001年と2007年に位置が調査され、2007年の調査では北北西へ年間約55 kmの速さでした。NOAAの2025年12月の報告では、2025年中の移動速度は北磁極で年間約36 km、南磁極で年間約9 kmでした。磁場は変化し続けるため、NOAAと英国地質調査所は5年ごとに世界磁気モデルを更新します。2025年版は2024年12月に公開されました。海軍、航空関係機関、多くの航法システムが、磁気の測定値から真の方位を求めるために使っています。

はるかに長い時間では、磁場が逆転し、北と南が入れ替わることもあります。溶岩が約700 °C未満まで冷えると、その時点の磁場の向きを残すため、岩石に記録されます。NOAAによると、最後の逆転は約75万〜78万年前で、逆転の間隔は5,000年から5000万年までさまざまでした。逆転には数千年かかるとされています。次がいつかは、誰にもわかりません。

地球の磁場の発生源	主に液体の鉄からなる外核（90%超）
北極圏の磁極を磁石の極として見ると	S極
偏角	磁北と真北の間の角度（東は+、西は−）
真方位	磁方位 + 偏角
伏角の極	磁場が鉛直方向になる場所
最後の地磁気逆転	約75万〜78万年前

ポイント

地球の磁場は棒磁石の磁場に似ており、主に外核で生じます。
北極圏の磁極はS極として働き、方位磁針のN極を引きつけます。
双極子は9.41°傾いています（2020年版）。真方位 = 磁方位 + 偏角です。
北磁極は年間数十キロメートル移動し、モデルは5年ごとに更新されます。
磁場は何度も逆転しており、最後は約75万〜78万年前でした。

地理上の北極付近にある磁極は、磁石の極としては何ですか？
- S極
- N極
- 磁極ではない
- 両方の極
地球の磁場の大部分はどこで生じますか？
- 液体の外核
- 月
- 海洋
- オゾン層
磁方位が45°、偏角が西へ10°です。真方位は何度ですか？
磁方位が120°、偏角が東へ8°です。真方位は何度ですか？
2020年版のモデルで、地磁気双極子は自転軸から何度傾いていましたか？
北磁極が年間36 kmで移動すると、10年間で何km移動しますか？
世界磁気モデルは何年ごとに更新されますか？
- 5年ごと
- 毎月
- 100年ごと
- 1回だけ
伏角の極とは何ですか？
- 磁場が鉛直方向になる場所
- 自転軸
- 赤道上のあらゆる場所
- 磁化した岩石
地球の磁場が最後に逆転したのはいつですか？
- 約75万〜78万年前
- 1600年ごろ
- 約10,000年前
- 一度も逆転していない
磁極のすぐ近くで方位磁針が信頼できないのはなぜですか？
- 磁場の水平成分が非常に弱いから
- その一帯では磁場がすべてゼロだから
- 寒すぎて磁石が働かないから
- 磁極が方位磁針を反発させるから

このコースの出典 (16)

OpenStax College Physics 2e (openstax.org/books/college-physics-2e): 22.1 Magnets (all magnets have N and S poles, north-seeking and south-seeking, like poles repel and unlike attract, poles cannot be separated, the magnetic pole near the geographic North Pole is a south magnetic pole, sunspots come in N/S pairs)
22.2 Ferromagnets and electromagnets (iron, cobalt, nickel, gadolinium; neodymium alloys; domains grow to millimetre size; Curie temperature of iron 1043 K (770 °C); Oersted saw a compass needle deflected by a current; electromagnets in scrapyard cranes, particle accelerators and MRI; electric current is the source of all magnetism; no monopoles observed)
22.3 Magnetic fields and field lines (direction = where a compass north end points; four rules: tangent, density = strength, never cross, closed loops from N to S outside)
22.7 Magnetic force on a current-carrying conductor (F = I l B sin θ, 1 T = 1 N/(A·m), example 20.0 A, 5.00 cm, 1.50 T gives 1.50 N; motors)
22.9 Magnetic fields produced by currents (Oersted 1820, right hand rule 2, B = μ0 I ÷ (2π r), μ0 = 4π × 10⁻⁷ T·m/A, Earth's field about 5.0 × 10⁻⁵ T, 25 A at 5.0 cm gives twice that; loop centre B = N μ0 I ÷ 2R; solenoid B = μ0 n I, 2000 loops over 2.00 m with 1600 A gives 2.01 T, MRI; ferromagnetic cores)
23.1 Induced emf and magnetic flux (Faraday's iron-ring apparatus, emf only while the field changes, magnet pushed into a coil, faster motion gives more emf, generators, Φ = B A cos θ)
NIST CODATA 2022 vacuum magnetic permeability μ0 = 1.25663706127(20) × 10⁻⁶ N/A² (physics.nist.gov/cgi-bin/cuu/Value?mu0)
NOAA NCEI Geomagnetism Frequently Asked Questions (ncei.noaa.gov/products/geomagnetism-frequently-asked-questions): field like a dipole at Earth's centre, over 90% from the outer core, intensity roughly 25,000 to 65,000 nT (0.25 to 0.65 gauss)
1 gauss = 100,000 nT, declination = angle between magnetic north and true north (east positive)
inclination, dip poles, dipole axis 9.41° from the rotation axis (WMM2020, 2020.0)
north magnetic pole moving about 55 km per year north-northwest (2001 and 2007 surveys)
last reversal about 750,000 to 780,000 years ago, reversals spaced 5 thousand to 50 million years, a reversal would take several thousand years, models renewed every five years, blackout zones where H < 2000 nT, compass balance weights differ by hemisphere, true bearing = magnetic bearing + declination
NOAA NCEI news "World Magnetic Model 2025 Released" (17 December 2024)
NOAA NCEI "December 2025 State of the Geomagnetic Field" (north dip pole 36 km/yr and south dip pole 9 km/yr since 1 January 2025)
USGS, "Pre-gilbertian conceptions of terrestrial magnetism" (pubs.usgs.gov/publication/70009843): Gilbert's De Magnete (1600) first suggested that Earth behaves as a great magnet. Royal Institution, Michael Faraday's ring-coil apparatus (rigb.org): made August 1831, success on 29 August 1831, the first electric transformer
APS News "This Month in Physics History" (Aug 2001): Faraday's electromagnetic rotation experiments of September 1821, the principle behind the electric motor.

確認日: 2026-10-17