磁気偏角

磁気偏角（磁気偏差とも呼ばれる）は、地球表面の特定の場所における磁北と真北の間の角度です。この角度は、極移動により時間の経過とともに変化することがあります。

磁北は磁化されたコンパスの針の北端が指す方向であり、地球の磁力線の方向と一致します。真北は、地理的な北極に向かう子午線に沿った方向です。

ボウディッチは、もう少し正式には、偏差を「任意の場所における磁気子午線と地理子午線の間の角度で、東西の度と分で表され、真北からの磁北の方向を示します。磁気子午線とグリッド子午線の間の角度は、グリッド磁気角、グリッド偏差、またはグラビエーションと呼ばれます。」と定義しています。^[1]

慣例により、磁北が真北より東にある場合は偏角は正、西にある場合は負になります。等角線とは、地球の表面上で偏角が同じ一定値になる線で、偏角がゼロになる線はアゴニック線と呼ばれます。ギリシャ文字の小文字 δ (デルタ) は、磁気偏角の記号としてよく使用されます。

磁気偏差という用語は、磁気偏角と同じ意味に広く使用されることもありますが、より正確には、船や航空機に搭載された鉄などの近くにある金属物体によって引き起こされるコンパスの読み取りの誤差を指します。

磁気偏角を、磁気傾斜角（磁気伏角とも呼ばれる）と混同しないでください。磁気傾斜角は、地球の磁力線が水平面の下側となす角度です。

磁気偏角は場所によっても時間によっても変化します。例えば、旅行者が米国東海岸をクルーズすると、偏角はメイン州では西に16度、フロリダ州では6度、ルイジアナ州では0度、テキサス州では東に4度と変化します。英国ロンドンの偏角は西に1度（2014年）でしたが、2020年初頭の時点では0度に減少しています。^{[2] [3]}遠方の場所で測定された磁気偏角の報告は17世紀に一般的になり、エドモンド・ハレーは1700年に大西洋の偏角の地図を作成しました。^[4]

ほとんどの地域では、空間的な変化は地球深部の流れの不規則性を反映しています。一部の地域では、地殻内の鉄 鉱石や磁鉄鉱の堆積が偏角に大きく影響している可能性があります。同様に、これらの流れの長期的な変化は、地球上の同じ地点での磁場の強度と方向の緩やかな変化をもたらします。

特定の地域の磁気偏角は、測定場所に応じて、時間とともにゆっくりと変化する可能性があり (おそらく変化するでしょう)、おそらく 100 年ごとに 2 ～ 2.5 度程度しか変化しません。イヴイヴィクのように極に近い場所では、偏角は 3 年ごとに 1 度変化する可能性があります。これはほとんどの旅行者にとっては重要ではないかもしれませんが、古い地図の磁気方位や古い証書の方向指示器を使用して場所を正確に特定する場合は重要になる可能性があります。

時間の経過とともにどのように変動するかの例として、124 年の間隔を置いて調査された、同じ地域 (ロング アイランド サウンドの西端) の 2 つのグラフをご覧ください。1884 年のグラフでは、西に 8 度 20 分変動しています。2008 年のグラフでは、西に 13 度 15 分変動しています。

特定の場所における磁気偏角は、天の極（星がその周りを回っているように見える天空の点、真の北と真の南の方向を示す）を基準にして直接測定できます。この測定を行うために使用される機器は、偏角計として知られています。

北極星のおおよその位置は、北極星（北極星）で示されます。北半球では、磁気方位と北極星の視覚方位の差から、偏角を概算することができます。北極星は現在、北極星の周囲に半径 0.73° の円を描いているため、この手法は 1 度以内の精度です。高緯度では、鉛直錘を使用して、地平線に近い基準物体に対して北極星を視認し、そこから方位を測定するのが便利です。^[5]

局所的な偏角の大まかな推定値（数度以内）は、上に示したような世界または大陸の一般的な等角図から判断できます。等角線は航空図や海図にも示されています。

より縮尺の大きい地域地図では、多くの場合、概略図を用いて、現在の地域偏角が示されることがあります。描かれている地域が非常に小さい場合を除き、偏角は地図の範囲にわたって測定可能な程度に変化する可能性があるため、データは地図上の特定の場所を参照できます。現在の変化率と方向も、たとえば年間のアーク分単位で示されることがあります。同じ図に、グリッド北の角度(地図の南北グリッド線の方向) が示されることがありますが、これは真北とは異なる場合があります。

たとえば、米国地質調査所(USGS)の地形図では、図に当該地域の磁北 (「MN」と記された矢印) と真北 (上部に五芒星がある垂直線) の関係が示され、MN 矢印と垂直線の間の角度の近くにラベルが付いており、偏角の大きさとその角度が度、ミル、またはその両方で示されています。ただし、図自体は記載されている数値の偏角を正確に表したものではなく、地図製作者が読みやすくするために意図的に誇張したものです。

上述の深層流の世界的な経験的モデルは、地球の磁場の特徴を記述および予測するために利用可能であり、これには、特定の時間内の任意の場所の磁気偏角が含まれます。そのようなモデルの 1 つが、米国と英国の世界磁気モデル(WMM) です。このモデルは、作成対象の 5 年間の開始時に地図作成者が利用できるすべての情報を使用して構築されています。このモデルは、予測可能な変化率を反映しており^[a]、通常は数か月または数年古い可能性のある地図よりも正確です。^{[要出典]履歴データについては、IGRF モデルと GUFM モデルを使用できます。このようなモデルを使用するためのツールには、次のもの}があります。

• アメリカ合衆国海洋大気庁の一部門である国立地球物理データセンターがホストするウェブアプリ。 ^[7]
• アメリカ国家地理空間情報局によるWMM用のCデモプログラムと、その他のさまざまなサードパーティの実装。^[8]

WMM、IGRF、GUFMモデルは、核マントル境界で放出される磁場のみを記述します。実際には、磁場は地殻によっても歪んでおり、その歪みが磁気異常です。より正確な推定には、拡張磁気モデルなどのより大規模な地殻を考慮したモデルを使用できます。（偏角コンターの比較については、引用ページを参照してください。）^[9]

磁気コンパスは、地理的な（真）北ではなく、磁北を指します。ハイキングによく使用されるタイプのコンパス（ベースプレートまたは分度器コンパス）は、磁針とは独立した、360 度回転するダイヤルまたはベゼルを使用します。真北の偏角を手動で設定するには、ベゼルを回転させて、ベゼルの N（北）の指示と、磁針の極性先端（通常は赤く塗られている）で示される磁北の方向（東または西）との間に必要な度数がくるようにします。次に、コンパス全体を回転させて、磁針がカプセルの底にある輪郭付きの方向矢印またはボックス内にくるようにします。すると、ベースプレートの移動方向矢印の基部に、コースの向き（度単位）が表示されます。このように調整されたコンパスは、同じ等角線上の領域内にある限り、磁北ではなく真北を基準としたコース方位を示します。

右の画像では、ベゼルの N がコンパスの針の磁極端が示す方向と揃っており、現地の偏角 (磁北の西 10 度) に合わせて調整されています。したがって、ベースプレートの移動方向矢印は、真北の方向を反映しています。

回転ダイヤル式コンパスは、現地の偏角を決定した後、コンパスのベゼルの真北を指す磁北の西または東に、小さなデルタポイントまたは矢印をコンパスのベースプレートにテープで貼ったりペイントしたりすることで、真北の読み取り値が得られるように変更できます。この設計の他のコンパスは、コンパスのベゼルに統合された調整可能な偏角メカニズムを使用しており、針が方向矢印に揃うたびに真北の読み取り値が得られます。

浮遊する磁化ダイヤルまたはカードを使用するコンパスは、海洋コンパスや、レンズ式またはプリズム式の照準システムを備えた陸上ナビゲーション用の特定のモデルによく見られます。浮遊カード コンパスは常に磁北を基準とした方位を示し、偏角を調整することはできません。真北は、ローカル磁気偏角を加算または減算して計算する必要があります。左の例は、磁気偏角を加算することにより、浮遊カード コンパスの磁気方位を真方位に変換する一般的な方法を示しています。この例の偏角は 14°E (+14°) です。代わりに偏角が 14°W (-14°) の場合でも、真方位を取得するには、それを磁気方位に「加算」して、40°+ (-14°) = 26° になります。

逆に、実際の方位から局所偏角を減算すると、磁気方位が得られます。局所偏角が 14°E の場合、実際の方位 (つまり地図から取得) 54° は、偏角を減算することで磁気方位 (現場で使用) に変換されます: 54° – 14° = 40°。局所偏角が 14°W (-14°) の場合、実際の方位から再び減算すると、磁気方位が得られます: 54°- (-14°) = 68°。

航空機や船舶には、真方位、磁気方位、コンパス方位の3種類の方位がある。コンパス誤差は、磁気偏差と磁気偏差の2つの部分に分かれており、後者は船舶や航空機の磁気特性に由来する。偏差と偏差は符号付き量である。上で述べたように、正（東向き）の偏差は、磁北が地理的北よりも東にあることを示す。同様に、正（東向き）の偏差は、コンパスの針が磁北よりも東にあることを示す。^[10]

コンパス、磁気方位、真方位は次のように関連しています。

$${\displaystyle {\begin{aligned}T&=M+V\\M&=C+D\end{aligned}}}$$

コンパスと真方位を関係づける一般的な方程式は

$${\displaystyle T=C+D+V}$$

どこ：

• ${\displaystyle C}$コンパス方位は
• ${\displaystyle M}$磁気ベアリング
• ${\displaystyle T}$真方位
• ${\displaystyle V}$磁気変化です
• ${\displaystyle D}$コンパス偏差
• ${\displaystyle V<0,D<0}$西風の変動と偏差
• ${\displaystyle V>0,D>0}$東風の変動と偏差

たとえば、コンパスが 32° を示し、局所的な磁気偏差が -5.5° (つまり西)、偏差が 0.5° (つまり東) の場合、真の方位は次のようになります。

$${\displaystyle T=32^{\circ}+(-5.5^{\circ})+0.5^{\circ}=27^{\circ}}$$

コンパス方位（および既知の偏差と変動）から真方位を計算するには:

• コンパス方位 + 偏差 = 磁気方位
• 磁気方位 + 変化 = 真方位

真方位（および既知の偏差と変動）からコンパス方位を計算するには:

• 真方位 - 偏差 = 磁気方位
• 磁気方位 - 偏差 = コンパス方位

これらのルールは、多くの場合、「西が最も良く、東が最も悪い」という記憶法と組み合わされます。つまり、真方位から磁気方位に移行するときに W 偏角を追加し、E 偏角を減算します。

米国本土に修正を適用する方法を覚えておくためのもう 1 つの簡単な方法は次のとおりです。

• アゴニック線（偏角ゼロ）の東側、おおよそミシシッピ川の東側では、磁気方位は常に大きくなります。
• アゴニック線（偏角ゼロ）の西側、おおよそミシシッピ川の西側では、磁気方位は常に小さくなります。

一般的な略語は次のとおりです。

• TC = 真針路;
• V = 変化（地球の磁場の）
• MC = 磁気コース（局所的な偏差がない場合のコース）
• D = 船舶上の磁性材料（主に鉄鋼）によって生じる偏差。
• CC = コンパスコース。

磁気偏差とは、特定の磁気方位からコンパスの関連する方位マークまでの角度です。コンパスの方位マーク (例: コンパスの北) が関連する磁気方位 (例: 磁北) の右側にある場合、偏差は正となり、その逆も同様です。たとえば、船が磁北に向いていて、コンパスの北マークが 3° 東を指している場合、偏差は +3° となります。偏差は同じ場所にあるコンパスごとに異なり、船舶の磁場、腕時計などの要因によって決まります。また、値は船の向きによっても異なります。磁石や鉄の塊で偏差を補正できるため、特定のコンパスは磁気方位を正確に表示します。ただし、より一般的には、補正カードにコンパスの誤差が記載されており、それを算術的に補正できます。磁気方位を取得するには、コンパスの方位に偏差を追加する必要があります。

航空航法は磁気方位に基づいているため、経時的な磁気偏角の変化を反映するために航法補助装置を定期的に改訂する必要があります。この要件は、VORビーコン、滑走路番号、航空路ラベル、航空管制による航空機の誘導方向に適用されます。これらはすべて磁気方位に基づいています。

滑走路は01から36までの番号で指定され、これは通常、滑走路の進行方向の磁気方位の10分の1である。すなわち、滑走路番号09は東（90°）、滑走路18は南（180°）、滑走路27は西（270°）、滑走路36は北（0°ではなく360°）を指す。^[11]しかし、磁気偏角のため、滑走路の磁気方位に合わせて滑走路の指定を変更する必要があることがある。カナダ北部国内空域内の滑走路は例外であり、磁北極に近いため磁気偏角が大きく、その変化が速いため、真北を基準に番号が付けられている。

VORなどの地上にある無線航法補助装置も、パイロットが磁気コンパスを使用して正確で信頼性の高い機内航行ができるよう、磁北と一直線になるようにチェックおよび更新されます。

航空セクションチャートは、簡略化のため真北を使用して描かれているため、磁気偏角が変わってもチャート全体を回転させる必要はありません。代わりに、チャート上の個々の印刷要素（VORコンパスローズなど）は、磁気偏角の変化を反映するためにチャートの改訂ごとに更新されます。例として、 2021年3月のノースカロライナ州ウィンストンセーラムの少し西にあるセクションチャートを参照してください。磁北は真北から8度西にあります（8°Wとマークされた破線に注目してください）。^[12]

小型飛行機のパイロットの中には、コースを計画する際に、セクション チャート (地図) 上で真北を使用して旅程を計画し、磁気コンパスを使用して機内ナビゲーション用に真北方位を磁北に変換する人もいます。これらの方位は、セクション チャートに表示されるローカルな変動を加算または減算して、飛行前計画で変換されます。

航空機のナビゲーションに使用されるGPSシステムも、その固有の座標系が真北に基づいているにもかかわらず、磁北で方向を表示します。これは、磁気偏角を考慮した GPS 内のルックアップ テーブルによって実現されます。有視界飛行規則に従って飛行する場合は、古い GPS 偏角データベースを使用して飛行しても問題ありませんが、IFRで飛行する場合は、FAA 規制に従って 28 日ごとにデータベースを更新する必要があります。

最も先進的な航空機であっても、万が一の安全策として、操縦室には磁気コンパスが搭載されています。機内の電子機器が故障しても、パイロットは紙の海図と、古くからある信頼性の高い装置である磁気コンパスに頼ることができます。

• USGS 地磁気プログラム
• IP アドレスの場所を検索し、偏角を通知します。
• 国立地球物理データセンター (NGDC) のオンライン偏角計算機
• NGDC のオンライン偏角および磁場強度計算機
• NGDC の磁気偏角用モバイル Web アプリ
• NGDC の歴史的な磁気偏角ビューア
• カナダ天然資源省の磁気偏角計算機^{[永久リンク切れ‍ ]}
• 磁気偏角を一括計算する Google スプレッドシート アプリケーション
• 世界磁気モデル ソースコード ダウンロード サイト