Kompassen och jordens magnetfält
Jorden är i sig en stor magnet. Djupt under dina fötter, från omkring 2 900 kilometers djup och neråt, flyter smält järn i jordens yttre kärna, och den rörelsen skapar ett magnetfält som omger hela planeten. Fältet är svagt jämfört med en vanlig stavmagnet, bara några tiotals mikrotesla vid markytan, men det räcker för att vrida en kompassnål och för att forma norrskenet.
En kompassnål är själv en liten magnet som hänger fritt och ställer in sig efter jordens fält. Det som vanligen kallas jordens magnetiska nordpol ligger i Norra ishavet, några hundra kilometer från den geografiska nordpolen, och det är ungefär dit kompassnålens nordände pekar. I strikt magnetisk mening är den platsen faktiskt en sydpol – motsatta poler drar till sig varandra, så nålens nordände söker sig just dit. Namnet handlar om var polen ligger på kartan, inte om vilken typ av pol den är.
Kompassens nord stämmer sällan exakt med den geografiska norden. Skillnaden kallas missvisning och varierar beroende på var på jorden du står – på vissa platser bara någon grad, på andra betydligt mer. Dessutom vandrar den magnetiska polen sakta över åren, så gamla kartor och sjökort måste uppdateras. Navigatörer, lantmätare och piloter räknar alltid in missvisningen innan de litar på en kompass.
Fältet gör mer än att styra kompassnålar – det böjer av solvinden, den ström av laddade partiklar som ständigt strömmar från solen. De flesta partiklarna leds runt planeten, men i områdena runt polerna, där fältlinjerna pekar nästan rakt ner mot marken, kan partiklarna tränga in i atmosfären. Där kolliderar de med syre och kväve på kanske 100 till 300 kilometers höjd och får gaserna att lysa – det är norrskenet, och motsvarande sydsken på södra halvklotet.
Det här lär du dig
- Förklara varför jorden fungerar som en magnet
- Beskriva hur en kompassnål ställer in sig efter jordens magnetfält
- Förklara varför jordens magnetiska nordpol tekniskt sett är en sydpol
- Redogöra för vad missvisning är och varför den varierar
- Koppla norrskenet till solvinden och jordens magnetfält
Begrepp att kunna
- jordens magnetfält
- Magnetfältet som omger hela planeten, skapat av rörelser i det smälta järnet i jordens yttre kärna.
- magnetisk nordpol
- Den plats nära den geografiska nordpolen som kompassnålens nordände ungefär pekar mot. I strikt magnetisk mening är platsen en sydpol.
- missvisning
- Vinkeln mellan magnetisk nord, det en kompass visar, och geografisk nord, det en karta visar. Varierar med platsen och ändras sakta över tid.
- solvind
- En ström av elektriskt laddade partiklar som ständigt strömmar ut från solen och som jordens magnetfält böjer av runt planeten.
- norrsken
- Ljus på himlen nära polerna som uppstår när solvindens partiklar träffar atmosfärens gaser på hög höjd.
Vanliga svårigheter
Tror att magnetisk nord ligger på samma punkt som geografisk nord
En kompass pekar ungefär mot den magnetiska nordpolen, inte mot jordaxelns geografiska nordpol. De två platserna ligger några hundra kilometer isär, och skillnaden syns som missvisning på kartan. En navigatör som ignorerar detta hamnar snart fel.
Förvirras av att magnetisk nordpol egentligen är en sydpol
Namnet "magnetisk nordpol" beskriver var platsen ligger på jorden, inte vilken poltyp den har. Eftersom motsatta poler drar till sig varandra måste platsen som drar till sig kompassnålens nordände vara en sydpol i magnetisk mening, trots namnet.
Tror att jordens magnetfält är orörligt
Den magnetiska nordpolen står inte still. Den vandrar sakta från år till år på grund av rörelserna i jordens kärna, och gamla kartor med inritad missvisning blir med tiden föråldrade. Därför måste uppgifterna om missvisning på sjökort och flygkartor uppdateras med jämna mellanrum.
I verkligheten
En vandrare i obekant terräng använder en karta och en kompass tillsammans för att hitta rätt väg
Kompassen visar magnetisk nord, men kartan är ritad efter geografisk nord. Vandraren måste räkna in missvisningen för sin plats, annars hamnar hen snett ju längre sträckan är.
Norrsken syns som grönt och rött ljus på natthimlen i norra Sverige
Jordens magnetfält leder solvindens laddade partiklar ner mot områdena runt polerna, där de kolliderar med syre och kväve högt upp i atmosfären och får gaserna att lysa i olika färger.
Tips
- Ta en kompass och en karta över din egen hemtrakt, och slå upp den aktuella missvisningen för platsen. Räkna om en riktning för hand från kompassvisning till kartriktning, så märker du hur stor skillnaden faktiskt är där du bor.
- Rita jorden som ett klot med en stavmagnet lutande genom mitten, med magnetens sydpol uppåt mot norr. Märk ut var den geografiska nordpolen ligger och var den magnetiska nordpolen ligger i stället, så ser du tydligt att de inte är samma punkt.
- Håll koll på rymdväderprognoser under höst och vinter, när mörka kvällar gör norrsken lättare att se i norra Sverige. Koppla det du ser till att solvinden just då är ovanligt stark.
Testa dig själv
1. Varför pekar kompassnålens nordände mot jordens magnetiska nordpol, trots att den platsen i strikt magnetisk mening är en sydpol?
Motsatta magnetiska poler drar till sig varandra. Eftersom nålens nordände dras till platsen, måste platsen ha den motsatta egenskapen, alltså vara en sydpol i magnetisk mening. Platsen kallas ändå "magnetisk nordpol" eftersom den ligger i norr på kartan, inte för att den är en nordpol i magnetisk mening.
2. Vad händer om du använder en gammal karta med en missvisning som inte längre stämmer?
Kompassen fungerar som vanligt och ställer in sig efter jordens fält, men kartans angivna korrigering blir fel eftersom polen har vandrat sedan kartan ritades. Du riskerar att räkna fel och hamna åt sidan om din tänkta kurs, särskilt på långa sträckor.
3. Varför ser man norrsken långt norrut men nästan aldrig vid ekvatorn?
Jordens magnetfältlinjer pekar nästan rakt ner mot marken nära polerna, så solvindens laddade partiklar leds dit och in i atmosfären. Vid ekvatorn ligger fältlinjerna mer vågrätt, så partiklarna böjs av runt planeten i stället för att tränga ner i luften.
Ur kursplanen
- Fysik åk 7–9 · Fysiken i naturen och samhället
Sambandet mellan elektricitet och magnetism samt mellan ström och spänning i elektriska kretsar. Hur kretsarna kan användas i elektrisk utrustning.
Källa: Skolverket, centralt innehåll.
Träna vidare – gratis
Det här ämnet har inga egna träningsuppgifter än. De här närliggande ämnena har lösta exempel och uppgifter som anpassar sig efter dig: