N極クイズというテーマのクイズを10問載せた記事を作ります。磁石のN極（北極）に関する基本的な性質や、地球の磁場、コンパスなどについて出題されるクイズです。これらの問題を通して、磁気の基本的な挙動や特性について理解を深めていくことができます。磁石の性質は日常生活でも身近に感じられるテーマですが、その詳細な仕組みを把握するのは意外と難しい面もあります。本記事のクイズにチャレンジすることで、磁気の基礎知識を確認し、興味を持ってさらに学習を深めていけるでしょう。
Q1 : 磁石同士の力学について、N極同士を近づけるとどうなるか？
磁石の基本法則として、同じ極同士は反発し、異なる極同士は引き合います。したがってN極同士を近づけると反発力が働き、互いに押し合うようになります。これは磁場の向きが同じ方向を向く領域で磁束が重なり合い、エネルギー的に不利なためです。日常的にはバー磁石や小型磁石で簡単に観察でき、磁石の極同士の相互作用は磁気回路や磁気センサの設計でも重要な概念です。
Q2 : 地球の磁北極は長期間にわたり移動するが、その主な原因は何か？
地球の磁場は主に地球内部の外核にある液体鉄・ニッケルなどの導電性流体の運動によるジオダイナモ作用で生成されています。外核の流れや対流様式の変化は磁場分布を時間とともに変え、磁北極や磁南極の位置も数年から数十年スケールで移動します。近年では北極付近をかなり速い速度で移動していることが観測されており、これは外核流動の変化を反映しています。
Q3 : 磁気単極子（isolated N極やS極）は自然に存在するか？
現在の実験的観測では、孤立した磁気単極子は自然には発見されていません。理論的にはパウリやディラックの理論などで単極子の存在は議論され、素粒子理論や大統一理論の文脈でも検討されていますが決定的な検出は行われていません。ただし凝縮系物理ではスピンアイスなどの系において準粒子として単極子に類似した励起が観測され、これを「擬似単極子」と呼ぶことがあります。
Q4 : 地理的北極と地磁気北極の位置関係で正しいのはどれか？
地理的北極は地球の自転軸が貫く点であり、地磁気北極は地球磁場の北側に相当する点です。これらは近接している場合もありますが一致するものではなく、地磁気極は外核の磁場生成過程や時間変動により地理的北から離れて移動します。したがって地図上での磁北と真北の差（磁気偏角）が生じ、航法や測量ではこの差を補正する必要があります。
Q5 : 棒磁石を途中で二つに切断するとどうなるか？
磁性体を切断しても、元々の磁場分布に応じて各断片は依然として双極子として振る舞います。つまり切断された各部分に新たなN極とS極の対が現れ、もとの磁石が小さくなった状態の磁石が複数できるだけです。これは磁気が常に閉じた磁力線のループを形成するという性質に由来し、孤立した単極子は生成されないためです。結果として、複数の小さな磁石ができ、それぞれにNとSが存在します。
Q6 : 実験で磁石のN極を識別する最も簡単な方法はどれか？
磁石の極性を調べる最も実用的で簡便な方法はコンパスを用いることです。コンパスの北を指す針先（通常Nと表示される側）は地磁気の北向きに引かれるため、磁石のどの側がコンパスのN針を引き寄せるかで磁石のN極を判定できます。視覚的な色や触感は信頼できず、磁力線は通常目で見えないため、コンパスや別の既知の極性を持つ磁石を使った相互作用で確かめるのが確実です。
Q7 : 磁石のN極（北極）に関して、外部の磁力線はどのように向かうか？
磁石の外部における磁力線は、一般にN極（北極）から出てS極（南極）へ向かいます。これは磁場の向きを示す基本的な性質で、磁力線は矢印で外側から見るとN→Sの向きに描かれます。一方、磁石内部では磁力線はS→Nの向きで閉じたループを作ります。したがってN極は外向きに磁力線が出ていく側であり、これが磁気の基本挙動を理解する上で重要です。磁気双極子としての性質からも、この外部での流れが説明されます。
Q8 : コンパスのN極（北を指す針の先端）が地球の地理的北に向かう理由は何か？
コンパスの先端（北を示す針先）は『北向きに引かれる性質を持つ極』であり、それが地理的北の方向を指すのは、地理的北付近に地球の磁場を発生させる磁極が存在するためです。ただし呼称に注意が必要で、地理的北にある「磁北」はコンパスの北向き針を引き寄せるため磁気的にはS極に相当します。つまり名称上は磁北と呼ぶが、物理的な極性はコンパスのN極を引き寄せる逆の極性となっています。この混同は歴史的命名に由来します。
Q9 : 磁気偏角（磁北と真北のズレ）とは何を指すか？
磁気偏角（declination）は、その地点での真北（地理的北）と磁北（コンパスが指す方向）との水平面上の角度差を指します。これは地域ごとに異なり、プラスやマイナスの符号で東西のずれを表現します。航海や測量では補正が必要で、地図上の方位（真北基準）とコンパス方位（磁北基準）を一致させるためにこの偏角を考慮します。偏角は地球磁場の時間変化により長期的に変動します。
Q10 : 地球の磁北極における磁場の傾斜角（磁気傾斜、dip angle）は理想的にはどれか？
磁気傾斜角（inclination、dip）は地球の磁場が水平面に対してなす角度です。磁極付近では磁力線がほぼ鉛直に地面に入るため、傾斜角は約90度（下向き）になります。赤道付近では逆に傾斜角は約0度となり磁力線が水平に近くなります。したがって磁北極では針が鉛直に下向きに引かれるような状態になり、地場の三次元的な構造を示しています。
まとめ
いかがでしたか？ 今回はN極クイズをお送りしました。
皆さんは何問正解できましたか？
今回はN極クイズを出題しました。
ぜひ、ほかのクイズにも挑戦してみてください！
次回のクイズもお楽しみに。
