鉄釘を引き寄せる磁石
スミソニアン博物館の宝石ホールにあるロードストーン
小さな鉄片を引き寄せる磁石

磁石は、天然に磁化された鉱物である磁鉄鉱の破片です。[1] [2] 天然に存在する磁石で、鉄を引き付けます。磁気の性質は、古代において磁石を通して初めて発見されました。[3]回転するように吊り下げられた磁石は、最初の磁気コンパスでした。[3] [4] [5] [6]初期の航海における磁石の重要性は、中英語で「コースストーン」または「リーディングストーン」を意味する「lodestone 」という名称からも明らかです。 [ 7] これは、現在では使われなくなった「旅、道」というlodeの意味に由来しています。 [8]

天然磁石は、自然に磁化された状態で発見される数少ない鉱物の一つです。[1] 磁鉄鉱は黒色または黒褐色で黒い縞があり、金属光沢があり、モース硬度は5.5～6.5です。

起源

磁石がどのようにして生成されるかは、地質学において長い間未解決の問題であった。地球上の磁鉄鉱のうち、磁石として磁化されたものはごくわずかである。通常の磁鉄鉱は鉄や鋼のように磁場に引き寄せられるが、それ自体は磁化しない。保磁力、つまり磁化や消磁に対する抵抗力が低すぎるからである。[9]磁石を顕微鏡で調べたところ、磁鉄鉱 (Fe 3 O 4 ) とマグヘマイト(立方晶系 Fe 2 O 3 )から できており、不純物としてチタン、アルミニウム、マンガンなどの金属イオンが含まれていることが多いことがわかった。[9] [10] [11] この不均一な結晶構造により、この種類の磁鉄鉱は磁化されたまま保磁力を持ち、永久磁石となる。[9] [10] [11]

もう一つの疑問は、磁石がどのように磁化されるかということです。地球の磁場は0.5ガウスで、磁石自身を磁化させるには弱すぎます。[9] [10]有力な説は、磁石は雷の 周囲の強力な磁場によって磁化されるというものです。[9] [10] [11]この説は、磁石が地中深くではなく、地表近くで見つかることが多いという観察結果によって裏付けられています。[10]

歴史

磁石の磁気特性に関する最も古い記録の一つは、紀元前6世紀のギリシャの哲学者ミレトスのタレスによるもので、[12]古代ギリシャ人はタレスが磁石が鉄や他の磁石に引き寄せられることを発見したと信じていました。[13] 「磁石」という名称は、アナトリア地方のマグネシアで発見された磁石に由来すると考えられます。[14]古代インドの医学書スシュルタ・サンヒターには、磁石の磁気特性を利用して人の体に刺さった矢を取り除くことが記されています。[要出典]

中国における磁気に関する最古の文献は、紀元前4世紀の『鬼谷子』に見られる。[15]紀元前2世紀の 年代記『呂氏春秋』には、「磁石は鉄を引き寄せる、あるいは引き寄せる」と明確に記されている。 [16] [17]針の吸引力に関する最古の言及は、西暦20年から100年の間に書かれた『論衡』に見られる。「磁石は針を引き寄せる」とある。[18]紀元前2世紀、中国の風水師たちは磁石の磁気特性を利用して、占いのための「南を指す匙」を作ろうとしていた。滑らかな青銅の皿の上に置くと、匙は必ず南北方向に回転した。[19] [20] [21]この方法が効果的であることは証明されているが、考古学者たちは漢代の墓で磁鉄鉱で作られた実際のスプーンをまだ発見していない。[22]

天文学者ジョン・カールソンは、北米でオルメカの遺物（形状と溝が刻まれた磁石の棒）を発見したことに基づき、中国での発見より1000年以上も前からオルメカ人が磁石を使用していた可能性があると示唆している。 [23]カールソンは、オルメカ人が占星術や風水学の目的で、同様の遺物を方位測定装置として、あるいは寺院、生者の住居、あるいは死者の埋葬地の方向を示すために使用していたと推測している。[23]オルメカの遺物の詳細な分析により、この「棒」は鉄(Fe 2–x Ti x O 3)のチタン層を含むヘマタイトでできており、これが遺物の異常な残留磁気の原因であることが明らかになった。 [24]

1世紀にわたる研究の結果、ヨーロッパにおける磁気コンパスの最初の記録は、西暦1190年頃のアレクサンダー・ネッカムに遡り、その後すぐに西暦1205年のギュイヨ・ド・プロヴァン、そして西暦1269年のジャック・ド・ヴィトリーが記録している。その他のヨーロッパの主張は、詳細な研究によって否定されている…」[25]

磁石は貴重品や権威ある品としてしばしば展示されてきました。オックスフォードのアシュモリアン博物館には、金箔の王冠で飾られた磁石が収蔵されています。これは1756年にメアリー・キャベンディッシュが寄贈したもので、おそらく夫がオックスフォード大学総長に就任するためだったと考えられます。[26] アイザック・ニュートンの印章指輪には、自重の200倍以上を持ち上げることができる磁石が埋め込まれていたと伝えられています。[27]また、17世紀のロンドンでは、王立協会が直径6インチ（15cm）の球形磁石（テラまたは「小さな地球」）を展示しました。これは地球の磁場と航海士の羅針盤の機能を説明するために使用されました。[28]当時の風刺作家ネッド・ウォードは、テララが「紙に貼った鋼鉄の削りくずが、互いに逆立ち、ハリネズミの毛のように尖った状態になり、針の束に生命と陽気さを与え、まるで悪魔が宿っているかのように踊った」と記している。[29]

参考文献

  1. ^ ab ハールバット、コーネリアス・サール、W・エドウィン・シャープ、エドワード・ソールズベリー・ダナ (1998). 『ダナの鉱物とその研究法』 ジョン・ワイリー・アンド・サンズ. pp. 84. ISBN 0-471-15677-9。
  2. ^ Bowles, JFW; RA Howie; DJ Vaughan; J. Zussman (2011). 岩石形成鉱物：非珪酸塩：酸化物、水酸化物、硫化物、第5A巻、第2版、英国：ロンドン地質学会、p. 403. ISBN 978-1862393158。
  3. ^ ab Du Trémolet de Lacheisserie、エティエンヌ;ダミアン・ジヌー。ミシェル・シュレンカー (2005)。磁性: 基本。スプリンガー。ページ 3 ～ 6。ISBN 0-387-22967-1。
  4. ^ Dill, J. Gregory (2003年1～2月). 「Lodestone and Needle: The rise of the magnetic compass」. Ocean Navigator online . Navigator Publishing . 2011年10月1日閲覧。
  5. ^ メリル、ロナルド・T.、マイケル・W・マケルヒニー、フィリップ・L・マクファデン (1998). 『地球の磁場』 アカデミック・プレス p. 3. ISBN 0-12-491246-X。
  6. ^ ニーダム、ジョセフ、コリン・A・ロナン（1986年）『中国の科学と文明の短縮版』ケンブリッジ大学出版局、6、18頁。ISBN 0-521-31560-3。
  7. ^ "Lodestone". Merriam-Websterオンライン辞書. Merriam-Webster, Inc. 2009年. 2009年6月12日閲覧。
  8. ^ "lodestone" .オックスフォード英語辞典（オンライン版）. オックスフォード大学出版局. (サブスクリプションまたは参加機関のメンバーシップが必要です。) : 「文字通り「道の石」であり、船乗りを導くために磁石が使われたことに由来します。」
  9. ^ abcde リビングストン、ジェームズ・D. (1996). 『ドライビング・フォース：磁石の自然の魔法』ハーバード大学出版局. pp.  14– 20. ISBN 0674216458。
  10. ^ abcde Wasilewski, Peter; Günther Kletetschka (1999). 「Lodestone: 自然界唯一の永久磁石 - その正体と帯電メカニズム」. Geophysical Research Letters . 26 (15): 2275–78 . Bibcode :1999GeoRL..26.2275W. doi :10.1029/1999GL900496.
  11. ^ abc Warner, Terence E. (2012). 重要な無機物質の合成、特性、鉱物学. John Wiley and Sons. pp.  114– 115. ISBN 978-0470976029。
  12. ^ ブランド、マイク、シャロン・ニーブス、エミリー・スミス (1995). 「Lodestone」.電気と磁気の博物館、Mag Lab U.米国国立高磁場研究所. 2009年5月1日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2009年6月21日閲覧。
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  14. ^ ギリシャ語のμαγνῆτις λίθος magnētis lithos（プラトニス・オペラ、マイヤー＆ツェラー、1839年、989ページ参照）は「マグネシアの石」を意味する。形容詞 μαγνῆτις「マグネシアの」は、リディア（現在のトルコ、マニサ）の都市マグネシア・アド・シピュルムを指すのか、それともギリシャ領マグネシア（リディアの都市を建設した植民者がここから来た）を指すのかは定かではない。例えば「マグネット」を参照のこと。Language Hatブログ。2005年5月28日。 2013年3月22日閲覧。参照: Paul Hewitt, Conceptual Physics . 10th ed. (2006), p. 458。
  15. ^ 『The Guiguzi』のセクション「Fanying 2」（反泳第二）：「其観察言也、不失若現之取鍼、舌之取燔骨」。
  16. ^ ディロン、マイケル (2017).中国史百科事典. ラウトレッジ. p. 98. ISBN 978-0415426992。
  17. ^ 李淑華 (1​​954). 「ブソールの起源 II. エマンとブソール」。イシス（フランス語）。45 (2): 175–196。土井:10.1086/348315。JSTOR  227361. S2CID  143585290. un passs dans le Liu-che-tch'ouen-ts'ieou [...]: "La pierre d'aimant fait venir le fer ou elle l'attire."
    『季秋紀』の「精通」の項より：「慈石召鐵，または引之也]」
  18. ^ 『 論衡』の「亂龍篇阮龍」の項に「琥珀は藁を取り、荷石は針を引き寄せる」（頓牟掇芥、百引針）。
  19. ^ トム・KS（1989年）『古代中国からの響き：中王国時代の生活、伝説、伝承』ハワイ大学出版局、108ページ。
  20. ^ 銭公林（2000年）『中国の扇子：芸術性と美学』ロングリバープレス、98頁。ISBN 978-1592650200。
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  24. ^ エヴァンス、BJ、「磁性と考古学：アメリカ初期文明における磁性酸化物」、p. 1097、エルゼビア、Physica B+C 86-88 (1977)、S. 1091-1099
  25. ^ ニーダム『事務員と職人』240ページ。
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  27. ^ トンプソン、シルバヌス (1891). 『電磁石と電磁気機構』（PDF）ロンドン：E. & FN Spon. p. 128.
  28. ^ 「A terella」.王立協会写真図書館.
  29. ^ ファラ、パトリシア（1996年）『共感的魅力：18世紀イングランドにおける磁力的な実践、信仰、象徴主義』プリンストン大学出版、23頁。ISBN 9780691634913。
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