나침반은 왜 항상 북쪽을 가리킬까?

아인슈타인이 처음 과학에 관심을 두게 된 것은 그가 나침반을 보고 나서였다. 그가 쓴 회고록에 보면 “나는 지금도 생생히 기억하고 있다. 그때 그 경험은 내게 영원히 사라지지 않을 깊은 인상을 심어주었다. 사물의 이면에는 반드시 깊숙이 감춰진 무언가가 있다.” 어느 방향으로 돌려도 항상 일정하게 북쪽만을 가리키는 나침반의 바늘이 어린 아인슈타인을 과학의 세계로 인도하게 되었던 것이다. 

  나침반이 항상 북쪽을 가리키는 이유는 무엇일까? 그것은 바로 지구 전체가 하나의 자석과 같은 역할을 하기 때문이다. 자유롭게 회전할 수 있는 나침반을 막대자석의 남극(S극) 근처에 놓으면 나침반의 남극은 밀쳐지고 북극(N극)은 끌어당겨진다. 나침반 바늘은 흔히 물리학에서 말하는 회전운동의 원인인 토크를 받게 되고 이로 인해 나침반 바늘은 새로운 평형 상태에 이르게 된다. 이것은 나침반 바늘이 자기장에 정렬하려고 하는 성질로 인한 것이다. 

  나침반은 아주 작은 막대자석으로서 자기장에 접하게 놓이며 그 지점에서의 자기장의 방향은 나침반의 남극에서 북극으로 향하는 화살표 방향을 나침반이 놓여 있는 장의 방향으로 정하게 된다. 

  지구는 마치 거대한 자석이 지구 내부에 있는 것과 같은 자기장을 발생시킨다. 이를 지구 자기장이라고 하는데 지구의 지리적인 북쪽의 자석의 S극에 해당하고 지리적인 남쪽이 지구라는 자석의 N극에 해당된다. 따라서 나침반의 북극이 지구의 북쪽을 항상 가리키는 것이다. 지구가 하나의 커다란 자석의 역할을 하는 이유는 바로 지구 내부에 엄청나게 많은 금속으로 인한 결과이다. 

  이러한 지구 자기장은 지구 외부로부터 오는 많은 전자기파에 대한 방패 역할을 함으로써 지구 표면에 수많은 생명체가 살아갈 수 있는 환경도 제공한다. 만약 지구 자기장이 존재하지 않는다면 지구 위에서 제대로 살아갈 수 있는 생명체는 거의 드물 것이다. 

  지구는 하나의 거대한 자석이기에 생명체도 보존될 수 있으며 나침반의 바늘이 항상 북쪽을 가리키고 있어 우리가 방향을 찾아 생활하는 데 있어서도 많은 도움을 주는 것이다.