북극과 남극에서 편각

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편각은 관측자가 위치한 지점에서 자침의 북쪽지시극**이 가리키는방향과 진북 방향 사이의 수평면상의 각도를 의미합니다. 자침의 북쪽지시극이 가리키는 방향은 그 지점을 지나는 자기장의 북쪽 방향을 의미합니다. 남반구의 관측자라고 해서 편각 측정의 기준점이 진남(지리상의 남극)이나 자침의 남쪽지시극으로 바뀌지 않는다는 점에 주의해야 합니다.

그렇다면, 지리상의 북극이나 자기 북극(North Magnetic Pole)***에서의 편각은 어떨까요? 또한 지리상의 남극이나 자기 남극(North Magnetic Pole)에서의 편각은 어떨까요?

관측자가 지리상의 북극에 있다면 편각 측정의 기준점에 관측자가 위치하므로 편각을 정의할 수 없습니다. 진북에서는 편각이 없다는 말이 됩니다. 진북의 관측자라면, 진북에 가까운 지점에서 편각을 측정한 값을 참고할 필요가 있겠습니다. 자기북극에서도 마찬가지로 해당 지점이 측정의 기준이 되므로 정의할 수 없습니다. 더구나, 자기 북극에서는 자침이 연직 방향으로 서기 때문에 자기장의 수평 성분이 없어서 편각을 정의할 수 없습니다. 같은 이유로 자기남극에서의 편각도 정의할 수 없습니다.

한편, 지리상의 남극에서는 지리적으로 동과 서 및 남쪽을 정의할 수 없으며 오로지 북쪽만 존재합니다. 그 뿐 아니라, 관측자가 바라보는 지평면상의 모든 방향이 북쪽입니다. 따라서 편각을 정의할 수 없습니다.

다음은 지리상의 북극과 남극에 대하여 NOAA의 편각계산기로 계산한 편각입니다. 편각이 0으로 나오는 것은 편각이 정의되어 있지 않기 때문입니다.

<지리상의 북극에서의 편각>



<지리상의 남극에서의 편각>



<자기 북극에서의 편각>




<자기 남극에서의 편각>




** 자침의 북쪽지시극은 자침의 두 극 가운데 지구자기장의 북극을 가리키는 극을 지칭하기 위하여 사용하였습니다. 자침의 두 극 중 지구자기장의 북극을 가리키는 극은 N극이 아니라 S극이라는 주장이 있습니다. 서로 끌어 당기는 두 극은 다른 극성을 가져야 하기 때문입니다. 따라서, 지구자기장의 북극의 극성과 지구자기장의 북극을 가리키는 자침의 극성은 반대입니다. 하지만, 자침이 만들어진 것은 그러한 자기장의 성질이 발견되기 훨씬 전이었고, 사람들은 북쪽을 가리키는 극을 자침의 북극(또는 N극)이라고 불러왔으므로 관습적으로는 자기북극을 가리키는 자침의 극이 N극 또는 북극이기도 합니다. 이에 대한 국제 기구의 정확한 정의가 있는지는 확인하지 못했습니다. 이 글에서는 혼선을 피하기 위하여 '북쪽지시극'이라고 하였습니다.

*** 지구자기장은 지구 중심을 관통하는 막대 자석에 의해 나타나는 것이 아니며 다양한 자기장의 합성에 의해 나타나고 있습니다. 자기 북극과 자기 남극은 지구 중심에 대해 서로 대칭되지도 않습니다. 지구자기장을 가장 근사하게 나타낼 수 있는 쌍극자기장을 구현하였을 때, 그것이 지표와 만나는 지점을 지자극 또는 지자기극(geomagnetic poles)이라고 하여 자기북극 또는 자기남극과 구별합니다. 2009년의 지자기극은 대략 79.9N/71.9W - 79.9S/108.1E에 위치합니다. 지자기극은 지구자기장을 쌍극자기장으로 표현하기 위한 수학적인 해석일 뿐이며, 실제 자기장과 관련된 극은 자기북극(자북)과 자기남극(자남)입니다.


참고문헌
편각 계산기, http://ngdc.noaa.gov/geomagmodels/Declination.jsp
지구자기장, http://ngdc.noaa.gov/geomag/geomag.shtml
지구자기도표, http://geomag.usgs.gov/charts/




푸른행성의 과학, http://www.skyobserver.net/