Detaljerad förklaring:
Materialets magnetiska egenskaper:
Vissa material, som järn och nickel, uppvisar ferromagnetiska egenskaper, vilket innebär att de kan magnetiseras permanent. När ett ferromagnetiskt material utsätts för ett externt magnetfält, kommer dess interna magnetiska domäner i linje med det applicerade fältet, vilket skapar ett magnetiskt nettomoment.
Jordens magnetfält:
Jordens magnetfält genereras av rörelsen av smält järn i planetens yttre kärna. När jorden roterar skapar dessa konvektiva rörelser elektriska strömmar som genererar magnetiska fält. Jordens magnetiska fältlinjer liknar de för en stångmagnet, med en magnetisk sydpol nära den geografiska nordpolen och en magnetisk nordpol nära den geografiska sydpolen.
Magnetiska poler:
Jordens magnetiska nordpol och magnetiska sydpol är inte i linje med den verkliga geografiska nordpolen respektive sydpolen. De magnetiska polerna förskjuts hela tiden, men de förblir ungefär mitt emot varandra på jorden.
Magnetisk dipolmoment:
En kompassnål är i huvudsak en liten magnet, och som alla magneter har den ett magnetiskt dipolmoment. Det magnetiska dipolmomentet är ett mått på styrkan och orienteringen av en magnets magnetfält.
Interaktion med jordens magnetfält:
När en kompassnål placeras inom jordens magnetfält upplever den ett vridmoment på grund av interaktionen mellan dess magnetiska dipolmoment och jordens magnetfältlinjer. Kompassnålen riktar in sig efter jordens magnetfält för att minimera systemets potentiella energi.
Nord-sydlig linje:
Den nordsökande polen (även kallad den röda eller positiva änden) av kompassnålen pekar ungefär mot den geografiska nordpolen. Detta beror på att jordens magnetfältslinjer konvergerar vid den magnetiska sydpolen, som är nära den geografiska nordpolen. Kompassnålen riktar sig längs fältlinjerna, vilket indikerar den ungefärliga riktningen för geografiskt norr.
Avvikelser från True North:
Jordens magnetfält är inte perfekt i linje med jordens rotationsaxel, vilket leder till en avvikelse mellan verkligt geografiskt norr och magnetiskt norr. Denna avvikelse är känd som magnetisk deklination och varierar beroende på var på jorden.
Sammanfattningsvis pekar kompassnålen norrut på grund av jordens magnetfält, som utövar ett vridmoment på dess magnetiska dipolmoment, vilket får den att rikta in sig längs fältlinjerna och indikera den ungefärliga riktningen för geografiskt nord.
