Lodestone は マグネタイト の塊です 自然に磁化されたものです。ロードストーンという名前は、道または旅を意味する中期英語の用語「ロード」に由来し、ロードストーンという用語の意味は、道を導く石です。
Lodestone には、このユニークな石に見られる磁気特性に部分的に役立つ独自の定義があります。この用語は、天然の磁気コンパスとしての磁鉄鉱の最も初期の用途の 1 つを反映しており、ナビゲーションで頻繁に使用されていました.
マグネタイトとは?
マグネタイトは、化学式 Fe3 の鉄の酸化物です。 O4 .マグネタイトは黒色または暗褐色で、ほとんどの火成岩や一部の堆積岩にマグネタイトの小片が見られます。マグネタイトは、南アメリカ、オーストラリア、米国、ヨーロッパ、中国など、世界の多くの地域で見られます。磁鉄鉱の自然に磁化されたバージョンである高濃度のロードストーンがタンザニアで発見されており、コンパスの読みに影響を与えることが知られています.通常、Lodestone は地表近くで発見されます。
鉱物として、磁鉄鉱は結晶の微細構造を持っています。これは、マグネタイトを構成する原子が特定の格子構造に高度に秩序化されていることを意味します。マグネタイトの場合、結晶系は等尺性です。つまり、結晶の単位セルは立方体です。磁鉄鉱が見つかる最も一般的な形態は、八面体結晶です。
磁鉄鉱は自然に磁場に引き付けられますが、それ自体は磁石ではありません (つまり、磁場を生成しません)。
マグネタイトはどのようにして磁性を帯びるのですか?
磁鉄鉱になるには、マグネタイトを磁化する必要があります。通常のマグネタイトは磁性を帯びておらず、実際、ほとんどのマグネタイトはまったく磁化できません。マグネタイトが磁化されるためには、特定の結晶構造と化学組成が必要です。ロードストーンは主にマグネタイトで形成されていますが、マグヘマイト (酸化マグネタイト) やその他の金属イオン不純物も含まれています。これらの不純物と含有物により、マグネタイトの結晶構造が不均一になり、鉱物が磁化されると減磁に抵抗することができます.
地球の磁場によってマグネタイトが磁化されて磁鉄鉱を形成したことが最初に理論化されました。ただし、地球の磁場は弱すぎるため（0.25～0.65 ガウス）、鉱物磁鉄鉱にそのような変化を引き起こすことがわかっています。それ以来、人間によって発見された磁鉄鉱を形成するために磁化されるマグネタイトは、落雷によってそうなると理論付けられてきました。
雷は、嵐の雲と地面との間の電気的不均衡の結果です。不均衡は不安定であり、電流の形での放電によって修正されます。雲から地面への電子の急速な流れが可視光として黒体放射を放出するプラズマを生成するため、電流は稲妻のように見えます。雷が地球に落ちると、一時的に非常に強い電磁界が発生します。マグネタイトを磁化してロードストーンを生成すると考えられているのは、この非常に強い磁場です。通常、磁鉄鉱は地中に深く埋まっているわけではなく、地表近くで見つかるため、磁鉄鉱を磁鉄鉱に磁化するために必要な磁場を提供するのは雷である可能性が非常に高い.
1500 年代に、古地磁気学（岩石の磁性の研究）の分野における最初の科学者であるウィリアム ギルバート博士は、ロードストーンの磁性とロードストーンの用途を支配する規則、および特性がどのように変化するかを発見するために働きました。地球の磁場をよりよく理解するためにロードストーンを研究することができます。 Gilbert 博士は、磁場の存在下で物体を加熱してから冷却する熱残留磁化と呼ばれるプロセスで、熱を使用しても磁化が発生することを発見しました。
磁気の仕組み
磁気は、力場の影響を受ける可能性のある物体の引力または反発を引き起こす力です。
磁性は、磁性体の原子内の電子のスピンによって引き起こされます。電子は負に帯電した亜原子粒子で、スピンに対して特定の方向を持っています。電子が不対の場合、反対方向にスピンする他の電子はなく、不対のスピン電子によって生成された小さな磁場を相殺します。材料内のすべての不対電子がランダムな方向にスピンする場合、材料によって加えられる磁場の力は弱いか、まったく存在しません。ただし、すべての不対電子が同じ方向にスピンする場合、その結果、材料によって生成される強力な磁場が発生する可能性があります.
たとえば、鉄の各原子には 4 つの不対電子があり、それらはすべて同じ方向のスピンを持っています。ロードストーンなどの比較的強い磁場を生成する物体を鉄片が同じ方向に繰り返し通過すると、鉄の各原子のすべての不対電子が整列し、鉄片が磁化されます。 .
ロードストーンはどのような目的で使用されましたか?
ロードストーンの一部がひもから吊り下げられ、自由な平面運動が許可されると、ロードストーンの最長軸に沿って地球の磁場の南北極性に整列します。当然のことながら、ロードストーンのこの特性により、天然の羅針盤として使用されました。鉄片がロードストーンに触れると、鉄は一時的に磁化され、北と南を指す地球の磁場と整列します。これが最初のコンパスの針が作られた方法です。
紀元前 600 年以来、人々はロードストーンの磁気特性を知っていました。古代ギリシャ人は、ロードストーンには魂があり、それが石に「魔法の」特性を与えたと信じていました.中国人は磁鉄鉱を羅針盤としてだけでなく、未来を予測するためのツールとしても使用しました。今日の磁気の理解により、磁力石は、磁気がどのように機能するかを学生に示すのに役立つ教育ツールとしてより一般的に使用されています.長い間、ロードストーンは人類と共に素晴らしい旅をしてきました。
