指南針為什麼會指向北方?

琥珀
琥珀指南針不管帶到哪裡,都會指向北方呢。究竟是被什麼拉著呢?
30秒看懂答案
琥珀拉著它的,就是地球本身喔。

指南針會指向北方,是因為整個地球就像一塊大磁鐵,磁針會順著地球磁場的方向排列。地球磁場大部分是由地球深處液態外核的運動所產生的。不過,磁針指的北(磁北)和地圖上的北(真北)有一點偏差,在日本幾乎所有地區都偏西幾度。

打開蓋子的指南針
指南針。指針會順著該地點地球磁場的方向排列。照片:Jacek Halicki / CC BY-SA 4.0 / 維基共享資源

地球是一塊大磁鐵

根據美國國家海洋暨大氣總署(NOAA)國家環境資訊中心的說明,地球被一個很像在中心放了一根棒狀磁鐵時的磁場包圍著。在地表測得的磁場有90%以上是在地球內部的外核產生的。科羅拉多大學的解說指出,這個磁場是由外核的液體流動所形成的。

北方的其實是S極

磁鐵是不同的磁極會互相吸引。磁針的N極朝向北方,就表示位於北方的地球磁極,按照物理的規則其實是S極。因為在人們充分了解磁鐵的原理之前,指南針就已經被使用,所以習慣上仍稱它為「北磁極」。

琥珀
琥珀北方的竟然其實是S極,真是有點複雜呢。

和地圖的北有偏差

地球磁鐵的軸,和地球自轉的軸有一點傾斜。因此磁針指的「磁北」,和地圖上的北「真北」會有偏差。根據日本國土地理院的資料,日本除了南鳥島(日本最東端的小島)以外,所有地區的磁北都偏西,以2020年的數值來看,札幌約10度,那霸約6度。登山時使用地圖和指南針,必須考慮這個偏差。

圖:地圖的北(真北)與磁針的北(磁北)
真北(地圖的北)磁北(磁針的北)往西偏日本的磁北偏差(2020年)札幌往西約10度那霸往西約6度

上圖的角度為了方便觀看,畫得比較大。數字是日本國土地理院的數值。

偏差會慢慢改變

地球的磁場會隨著歲月慢慢改變。根據日本國土地理院的資料,以日本全體的平均來看,過去50年間往西的偏差增加了約1.4度。指南針所指的方向,也隨著時代一點一點地在改變。

想知道更多

  • 磁針指的不是北磁極本身,而是該地點磁場的水平方向。因此,偏差的程度會因地點而不同。
  • 北半球用和南半球用的指南針,用來讓指針保持水平的小砝碼位置不同。
  • 在日本,磁北沒有偏西的地方只有南鳥島,偏差是0度。
琥珀
琥珀地球是一塊大磁鐵。不過磁針的北和地圖的北有一點偏差,而且這個偏差每年都在變喔。

三選一小測驗

指南針為什麼會指向北方?

看答案
  1. 被北極星吸引
  2. 地球像一塊大磁鐵
  3. 跟著地球自轉的方向

地球像一塊大磁鐵 整個地球就像一塊大磁鐵,磁針會順著它的磁場方向排好。磁場主要來自液態外核的運動。

參考資料

  1. Geomagnetism Frequently Asked QuestionsNOAA National Centers for Environmental Information (NCEI)(英文)
  2. Historical Main Field Change and DeclinationUniversity of Colorado Boulder, Geomag(英文)
  3. 地磁気を知る国土地理院(日文)

本文內容是在 2026-10-03 確認上列資料後撰寫的。隨著研究進展,說明也可能改變。照片的出處標示在各照片下方。