《真南北与磁南北论文-孙文航正本.jsp1》由会员分享，可在线阅读，更多相关《真南北与磁南北论文-孙文航正本.jsp1（9页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、天文小组实验研究论文利用真南北和磁南北测量磁偏角度数中关村三小孙文航二零一一年八月摘要：论文论述了磁南北与地理南北之分，东西南北有两种定义。地球上方向的确 定与地球的自转有关，也就是地理南北。地球本身是一个大磁铁，磁南北就是地球 磁场的南北两极，论述了地理南北和磁南北在生活中的不同运用及测量方法。通过 实地测量地磁夹角，深刻的证明了这两种南北的不同含义、目录一地理南北二磁南北三测量地理南北方法四测量磁南北方法五测量真南北和磁南北的夹角方法六实地测量七.汇报数据八. 结论自从我上了天文小组，才知道了有磁南北与地理南北之分。它们是一样的吗？ 它们有什么区别吗？于是，我查了资料，原来东西南北还有两种
2、定义呢。磁南北就 是地球磁场的南北两极，近似的认为是地球南极和北极两端的中心点。这才是指南 针上所说的南北。但是地理南北是和地球一样倾斜，在南北极两端。 一地理南北第一种说法：平时我们常用的方向，主要有东、西、南、北。在地平面上，东 （正东）、西（正西）、南（正南）、北（正北），是最基本的四个方向。（东西 南北是根据太阳的周日视运动确定的）第二种说法：地球上方向的确定与地球的自转有关。人们把地球自转的方向， 叫做自西向东。在地球上，顺地球自转的方向为东，逆地球自转的方向为西，与东 西方向相垂直的地平方向，则称为南北方向。地平方向是根据经线和纬线来确定的。具体的说，一切纬线都表示正东正西方，是无
3、头向。沿着纬线顺地球自转方向为正东，反之即为正西。由于纬线就是纬 无尾的闭合的圆，所以，东、西方向都是无限的。这就是说，一直沿纬线顺地球自 转方向前进，就永远是向东，没有穷尽；反之，一直沿纬线逆着地球自转方向前进， 便永远是向西，也永无穷尽。南、北方向是根据经线确定的。一切经线都表示正南正北方向。沿着经线朝着 北极的方向为正北；反之，沿经线朝着南极的方向，就是正南。由于经线都是具有 一定长度的半圆形线段，两端分别连接着南极和北极，所以沿经线朝着南极方向（正 南）前进，到了南极，就到了南的尽头。到了南极，如果还一直向前，便不再是朝 正南，而是朝正北方向了。在北极，情况则正好相反。在南极和北极，纬
4、线已不是线，而是点。按照几何概念来讲，南纬90和北纬 90这两个特殊的纬线，已不能表示东、西方。所以，在南极和北极，应该说是没 有东、西方向。南、北两极都无数条表示南北方向的经线集结点，那里的方向分别 只有北和南：在南极，向周围的任何方向都是正北；在北极，向周围的任何方向都 是正南。二磁南北大概在 2000 多年前战国时代，我们的祖先就发现，天然的磁石能够稳定地指 示地面的绝对方向，因此发明了司南，初步体验到了大地冥冥之中存在一种神秘力 量；随后的 1000年里，人们逐渐学会了在更多的领域利用这个现象，到了宋朝就 已经在航海时广泛地运用灵巧的指南鱼和指南针导航，为后来的郑和与哥伦布实现 远洋航
5、海提供了重要的技术保障。随着环球航海的兴盛与电磁学的建立，人们发现 指南针的奥秘全在于地球本身是一个大磁铁，正是由于这个大磁铁的磁极方向恰好 稳定在接近地球自转轴的方向上，所以它的磁场方向在地球表面的大部分地区，都 近似地表示了地面的磁南北方位。如果说利用地磁导航对于人类来说还不是不可或缺的，因为我们还可以利用星 辰和惯性等等其他方法来进行导航，那么在进入 20世纪后，人们进一步发现，地球磁场其实还为人类乃至地球上的一切生命提供了至关重要的保护作用，甚至可以 说，如果地球没有这个大磁铁所产生的磁场，生命就几乎没有可能在地球出现与生 存下去，因为地球磁场阻挡了绝大部分的来自太空的宇宙射线。人们发
6、现地磁场的这种保护作用的是美丽的极光。人们通过仔细地观测在高纬 度地区天空常见的如九天瀑布一般的、如梦如幻的极光，发现她们是由漫天而来的 宇宙高能带电粒子雨撞击大气分子而产生的发光现象。这种宇宙射线主要来自太 阳，也包含来自四面八方的宇宙射线，那么在正对着太阳的赤道天空应该能够看到 更多的极光现象，为什么我们只能在接近极地的高纬度地区看到呢？正是由于地磁 场的作用，使得带电粒子在进入地磁场后，都顺着磁力线奔向南北两个磁极，这才 使得粒子雨只降落在高纬度地区。在了解南北方位的时候，我产生了疑问，真南北与磁南北它们的磁偏角究竟是 多少，为了解开这个迷，我们做了实验.三测量地理南北方法（方法一）将钟
7、表平放，时针指向太阳，将时针与“ 12”间的夹角平分，那么夹角的平分 线所指的方向就是“南”（方法二）准备门型设施，线坠，细线，钟表，铅笔，直尺。把门型设施放在平地上，用 细线一头绑住门型设施的上框，一头绑在线坠上，垂直不动，待当天十二点整，线 坠投到地面上的影子，线坠端的方向就是正北。四.测量磁南北方法磁南北就是指南针，罗盘等所指出的方向，也就是南极北极贯穿极轴的两端。测量的方法是把指南针平放在地上，待指针稳定后，红色指针指向南，蓝或白色指 针指向北。两人各牵住线的一端拉紧缓缓轻轻下落与磁针两尖端重合用笔画直线， 这直线指示的就是磁南北。五测量地理南北和磁南北的夹角方法这时磁南北和地理南北那
8、两条线的夹角就可以用量角器测出来了。六.实地测量七月三日，这是我们第一次测量。我们都非常兴奋，第一次测量时间在九点。 我们准备了铅笔，钟表，线坠，和门型设施。我们用钟表的时针对准太阳，虽然当 时太阳被云遮住了，但是我们还是不敢直接看那蒙蒙的亮光。所以，我们用剪刀在 纸上剪了一个大大的圆，一头绑上绳子，垂在时针上，纸圆正好遮住了太阳，那条 时针也跟太阳对齐了。我一手扶在表面上，一手用尺子沿时针的方向在地上划一条 直线，又把分针的方向划一条直线，（此时时针的位置指向9，分针的位置指向12） 取时针和分针这两条线的中心点，再划一条直线，这就是地理南北的方向。我们又以此类推，用指南针继续测定了磁南北，
9、在指针两端又画了一条直线这时我们拿出了量角器把两条直线的夹角测出来了，11.3度。为了测量准确，在中午12点整，我们就用一个十分简单的小方法，在中午测 定南北在哪里。我们用高脚板凳的两个腿当作一个门型设施，它长25cm，宽42cm, 我用一个线坠，穿上线，绑住门型设施放到正午时分的太阳底下，太阳照在线坠尖 上的影子指的方向是正南,线坠的影子端刚好是正北。这时,我们再拿出指南针测 定磁南北,量出来的夹角是 15.7度。 7月3日我们测量完毕又连着四天测了几组数 据,真幸运这几天没有下雨,都是大晴天。七汇报数据以下是我们一共连续做了五天实验的准确数据，（2011 年的7月3 日至7月7日每天的上午
10、九点和中午十二点）上午9点测量数 据正午12点测量数据7月3日113度157度7月4日9.5度13.5 度7月5日108度124度7月6日14.6 度12.2 度7月7日109度141度综合这五天测量的十组数据平均后得到磁偏角为 12.5 度。科学数据是11.5度， 仅差 1度。八结论虽然测出的平均度数颇为接近科学数据，但每次测量都相差很远，因此我们做 了调查：误差一：我们测试的时间都是每天的 12 点正，但这个时间并不是当地太阳的中 天时间。太阳的中天时间每天都变化的，并不都在 12 点正的时刻。所以测量在时 间上就有了误差。误差二：指南针在该地可能受了旁边带有磁性物体的吸引，变得不那么准确，我 们曾经做过调查，发现把六只指南针放在不同的地方，指针指的方向总不是都一致。误差三：我们的钟表虽然精确，但我们用纸圆垂线这种方法，毕竟是手来操作的，难免会因个人因素带有误差。这一次的测量激发了我对天文实践的兴趣，又帮我解开谜团，假如我长大了当 上一名工程师我就会把学到的知识运用到实地房屋建造中，假如我当了航海家我会 在困境中找到正确方向安然返航，假如有天自驾旅行也许会在迷途中镇静自若。它 让我真正体会到学习天文的乐趣。中关村第三小学（万柳部 ） 五年级八班 孙文航
