Trong những chuyến phiêu lưu hay các bài học địa lý, la bàn luôn là một công cụ định hướng kỳ diệu và đáng tin cậy. Nhưng bạn có bao giờ tự hỏi, làm thế nào mà chiếc kim nhỏ bé đó luôn biết đâu là hướng Bắc không? Đó không phải phép thuật, mà là một trong những màn trình diễn vĩ đại nhất của ngành vật lý.
Từ trường khổng lồ trong lòng trái đất được tạo ra như thế nào?
Để hiểu vì sao la bàn chỉ hướng bắc, chúng ta phải bắt đầu từ tâm hành tinh. Sâu hàng nghìn km dưới chân chúng ta là lõi ngoài của Trái Đất, một đại dương khổng lồ chứa đầy sắt và niken nóng chảy, luôn trong trạng thái chuyển động và cuộn xoáy.
Sự chuyển động của dòng kim loại lỏng này hoạt động giống như một máy phát điện tự nhiên khổng lồ (dynamo). Theo các định luật về điện từ học, dòng chảy của vật liệu dẫn điện sẽ tạo ra các dòng điện.
Những dòng điện khổng lồ này lại tiếp tục tạo ra một từ trường bao bọc toàn bộ hành tinh của chúng ta. Từ trường này có hai cực, một ở phía Bắc và một ở phía Nam, biến Trái Đất thành một thanh nam châm vĩ đại.
>>> Khám phá thêm: Thử thách trứng rơi không vỡ: Bí mật khoa học đằng sau thí nghiệm
Kim la bàn thực chất là gì và tại sao nó lại bị từ trường trái đất tác động?
Bí mật thứ hai nằm ở chính chiếc kim la bàn. Thực chất, kim la bàn là một thanh nam châm nhỏ, nhẹ và được chế tạo để có thể xoay tự do. Giống như mọi thanh nam châm khác, nó có hai cực: cực Bắc và cực Nam.
Quy tắc cơ bản của nam châm là "trái dấu thì hút nhau". Khi đặt chiếc kim nam châm nhỏ này trong từ trường khổng lồ của Trái Đất, nó sẽ tự động xoay để hướng các cực của mình về phía các cực đối diện của Trái Đất.
Cực Bắc của kim la bàn bị hút về phía Cực Nam từ của Trái Đất. Và điều thú vị là, Cực Nam từ của Trái Đất lại nằm rất gần Cực Bắc địa lý. Chính vì vậy, chúng ta thấy kim la bàn luôn chỉ về hướng Bắc.
>>> Đọc thêm tại đây: Lò năng lượng mặt trời tập trung tia nắng để nấu chín thức ăn ra sao?
Có phải bắc cực địa lý và bắc cực từ của trái đất là một không?
Đây là một sự thật gây ngạc nhiên cho nhiều người: chúng không phải là một!
- Bắc Cực địa lý: Đây là một điểm cố định, là đỉnh của trục quay Trái Đất. Mọi kinh tuyến đều hội tụ tại đây. Vị trí của nó không bao giờ thay đổi.
- Bắc Cực từ: Đây là điểm mà từ trường của Trái Đất hướng thẳng xuống lòng đất. Do được tạo ra bởi dòng chảy không ngừng của lõi sắt, vị trí của Cực Bắc từ liên tục dịch chuyển qua từng năm. Hiện tại, nó đang nằm ở phía bắc Canada và đang di chuyển về phía Siberia.
Và như đã nói ở trên, điểm từ trường gần Bắc Cực địa lý thực chất lại là Cực Nam từ của hành tinh. Sự khác biệt góc giữa hướng Bắc địa lý và hướng Bắc từ tại một địa điểm được gọi là "độ từ thiên".
Đối với chúng ta, sự khác biệt này không đáng kể, nhưng với phi công hay thủy thủ, việc tính toán nó là cực kỳ quan trọng để định hướng chính xác.
Vậy là bạn đã có câu trả lời cho việc vì sao la bàn chỉ hướng bắc. Đó là vũ điệu giữa một thanh nam châm nhỏ bé trên tay chúng ta và một trường điện từ khổng lồ sinh ra từ tâm Trái Đất. Lần tới khi cầm trên tay một chiếc la bàn, hãy nhớ rằng bạn đang nắm giữ một công cụ kết nối trực tiếp với trái tim đang hoạt động của hành tinh.
>>> Chi tiết tại: Tìm hiểu về năng lượng: Vì sao một con lắc có thể dao động qua lại?
