はじめに

キミの筆箱ふでばこのフタを「パチン！」と閉とじる力ちからと、地球ちきゅうを宇宙うちゅうの危険きけんから守まもる巨大きょだいなエネルギーシールドが、実じつは【まったく同おなじ力ちから】だって知しっていましたか？

冷蔵庫れいぞうこのドアにお気きに入いりのプリントをペタッと貼はるマグネット。筆箱ふでばこのフタを閉とじるときに吸すい寄よせられるフタ。学校がっこうのホワイトボードに貼はられたカラフルな丸まるい磁石じしゃく。

私わたしたちの身みの回まわりには、たくさんの「磁石じしゃく」がありますよね。

でも、ちょっと不思議ふしぎに思おもったことはありませんか？ 磁石じしゃくを鉄てつのクリップやハサミに近ちかづけると、まだ手てで触ふれてもいないのに、スーッと吸すい寄よせられるようにくっつきます。まるで見みえない透明とうめいな手てが引ひっ張ぱっているかのような、不思議ふしぎな感覚かんかくが手てから伝つたわってきますよね。

この「磁石じしゃくがモノを引ひきつけたり、反発はんぱつして押おし戻もどしたりする目めに見みえない力ちから」のことを、科学かがくの世界せかいでは【磁力じりょく】と呼よびます。

実じつはこの磁力じりょく、ただ冷蔵庫れいぞうこに紙かみを貼はるためだけのおもちゃのような力ちからではありません。 毎日まいにち使つかっているスマートフォンやゲーム機き、時速じそく500km以上いじょうで宙ちゅうに浮ういて疾走しっそうする未来みらいの新幹線しんかんせん、さらには私わたしたちの住すむ「地球ちきゅうそのもの」を宇宙うちゅうの危険きけんから守まもる巨大きょだいシールドまで、世界中せかいじゅうでとんでもない大活躍だいかつやくをしているのです！

目めには見みえないけれど、世界せかいを動うごかしている磁力じりょくのひみつを、一緒いっしょに楽たのしく解とき明あかしていきましょう！

はると

筆箱ふでばこのフタがパチンと閉しまるの、超ちょう気持きもちいいよな！でも、触さわってもいないのに吸すい寄よせられるなんて、やっぱり不思議ふしぎだよな。

ひまり

ふふ、目めに見みえないけれど確たしかにそこにある力ちから、それが「磁力じりょく」なのよ。実じつは身みの回まわりだけじゃなくて、地球全体ちきゅうぜんたいを守まもるとってもスケールの大おおきな力ちからなの。一緒いっしょに調しらべてみましょう！

磁石じしゃくの基本きほんルール！引ひき合あう・退しりぞけ合あう力ちから

理科りかの実験じっけんで使つかう「棒磁石ぼうじしゃく」を見みたことがありますか？赤あかと青あおの2色しょくに塗ぬり分わけられていて、端はしっこに「N」と「S」のアルファベットが書かかれていますよね。

磁石じしゃくには必かならず、北きたを指さす「N極きょく（エヌきょく）」と、南みなみを指さす「S極きょく（エスきょく）」という2つの端はしっこがあります。どんなに小ちいさな磁石じしゃくでも、真まん中なかでポキッと半分はんぶんに折おっても、新あたらしくできた破片はへんにまたN極きょくとS極きょくが生うまれます。絶対ぜったいに片方かたほうだけの極きょくになることはありません。

そして、磁石じしゃくには絶対ぜったいに破やぶられない「2つの鉄則てっそくルール」があります。

1. 違ちがう極きょくどうし（N極きょくとS極きょく）は、仲良なかよくギュッと「引ひき合あう」！
2. 同おなじ極きょくどうし（N極きょくとN極きょく、S極きょくとS極きょく）は、激はげしくツンツンと「退しりぞけ合あう（反発はんぱつする）」！

同おなじ極きょくどうしを正面しょうめんから無理むりやりくっつけようとすると、まるで硬かたい見みえない空気くうきのクッションを押おし込こんでいるように、ググッと押おし戻もどされる強つよい抵抗ていこうを感かんじますよね。

では、なぜ磁石じしゃくは触ふれてもいないのに力ちからを及およぼし合あえるのでしょうか？ 磁石じしゃくのまわりには、目めには見みえませんが「磁界じかい」と呼よばれる磁力じりょくの空間くうかんが広ひろがっています。 磁石じしゃくの上うえに透明とうめいな下敷したじきを置おき、その上うえに細こまかな「砂鉄さてつ」をパラパラとまいて軽かるくトントンと叩たたくと…なんと、N極きょくから出でてS極きょくへと吸すい込こまれていくような、無数むすうの美うつくしい縞模様しまもようが浮うかび上あがります！

この砂鉄さてつが描えがく線せんのことを「磁力線じりょくせん」といいます。目めには見みえないけれど、磁石じしゃくのまわりには磁力線じりょくせんのネットワークが張はり巡めぐらされていて、お互たがいを引ひき寄よせたり押おし返かえしたりしているのです。

はると

同おなじ極きょくどうしを近ちかづけたときの手てごたえ、すげー面白おもしろいよな！いくら力ちからいっぱい押おし込こんでも、ツルッと横よこに逃にげちゃうんだよな。

ひまり

そうね！その「退しりぞけ合あう力ちから」があるからこそ、反発はんぱつする力ちからを利用りようしてすごい乗のり物ものを作つくることができるのよ。でもその前まえに、磁石じしゃくと電気でんきのびっくりする関係かんけいを見みてみましょう！

電気でんきと合体がったい！「電磁石でんじしゃく」のすごい仕組しくみ

普通ふつうのマグネットは、一度いちど磁石じしゃくになったらずっと磁石じしゃくのままです。鉄てつをくっつける力ちからはずっと消きえません（これを永久磁石えいきゅうじしゃくといいます）。 しかし科学者かがくしゃたちは、驚おどろくべき大発見だいはっけんをしました。なんと「電気でんきを流ながすことで、磁石じしゃくのパワーを自由自在じゆうじざいに生うみ出だしたり消けしたりできる」という仕組しくみです。

これを【電磁石でんじしゃく】と呼よびます。小学校しょうがっこう5年生ねんせいの理科りかの授業じゅぎょうでも実験じっけんする大人気だいにんきテーマです。

作つくり方かたはとてもシンプルです。鉄てつのクギや棒ぼうに、細ほそい銅線どうせん（エナメル線せん）をぐるぐると何十回なんじゅっかい、何百回なんびゃっかいもきれいに巻まきつけます。これを「コイル」と呼よびます。 そのコイルに乾電池かんでんちをつないで電気でんき（電流でんりゅう）を流ながすと…なんと！ただの鉄てつのクギだったものが、突然とつぜんクリップを何十個なんじゅっこもバチバチと引ひきつける強力きょうりょくな磁石じしゃくに大変身だいへんしんするのです！

電磁石でんじしゃくには、普通ふつうの磁石じしゃくには真似まねできない「3つのスーパー特徴とくちょう」があります。

1. スイッチ1つでON/OFFできる：電気でんきを流ながせば磁石じしゃくになり、スイッチを切きればパッとただの鉄てつに戻もどる。
2. 強つよさを自由じゆうに変かえられる：巻まき数すうを増ふやしたり、電気でんきを強つよく流ながせば、車くるまを持もち上あげるほど超強力ちょうきょうりょくになる。
3. 極きょくを簡単かんたんにひっくり返かえせる：乾電池かんでんちの向むき（プラスとマイナス）を逆ぎゃくにすると、N極きょくとS極きょくの向むきが瞬時しゅんじに入いれ替かわる。

この「電気でんきでコントロールできる磁石じしゃく」は、私わたしたちの生活せいかつのあらゆるところで使つかわれています。 たとえば、リサイクル工場こうじょうや製鉄所せいてつじょで働はたらく「電磁石でんじしゃくクレーン」です。巨大きょだいな円盤えんばんの電磁石でんじしゃくをクレーンで吊つるし、鉄てつくずの山やまに下おろしてスイッチをON！すると、何なんトンもの重おもい鉄てつくずが一瞬いっしゅんでバチバチッと吸すい付つきます。トラックの荷台にだいの上うえまで運はこんだら、スイッチをOFFにするだけで、ドサドサッと鉄てつくずを一気いっきに落おとすことができます。もし普通ふつうの磁石じしゃくだったら、手てで引ひっ張ぱって外はずすことなんて到底とうていできませんよね。

さらに、クルクル回まわる「モーター」や、スマホやテレビから音おとを出だす「スピーカー」、ゲームのコントローラーをブルブル震ふるわせる仕組しくみも、すべてこの電磁石でんじしゃくがミリ秒単位びょうたんいで磁力じりょくを切きり替かえているからこそ動うごいているのです。

はると

電磁石でんじしゃくクレーン、テレビで見みたことあるぞ！重おもい鉄てつくずを山やまほど持もち上あげて、スイッチひとつでドサッと離はなすの、めちゃくちゃかっこいいよな！

ひまり

ええ！普通ふつうの磁石じしゃくじゃあんなことできないものね。スイッチのON/OFFだけで磁力じりょくを操あやつれるからこそ、ゲーム機きのモーターやスピーカーにも欠かかせないのよ。

▲ 導線どうせんを巻まいて電気でんきを通とおすと磁石じしゃくになる電磁石でんじしゃくの仕組しくみ（出典しゅってん: Wikimedia Commons）

地球ちきゅうが巨大きょだいな磁石じしゃく！？見みえない宇宙うちゅうバリア

山登やまのぼりやキャンプで使つかう「方位磁針ほういじしん（コンパス）」。箱はこをどんなにぐるぐる回まわしても、赤あかい針はりはいつでもピタッと「北きた」を指さしますよね。 でも、なぜコンパスの針はりは、誰だれにも教おしえられていないのに正確せいかくに北きたがわかるのでしょうか？

答こたえは壮大そうだいです。なんと、私わたしたちが暮くらす「地球ちきゅうそのもの」が、宇宙うちゅうに浮うかぶ超巨大ちょうきょだいな磁石じしゃくだからです！

地球ちきゅうの表面ひょうめんから何千なんぜんキロも深ふかい地下ちかの中心部ちゅうしんぶ（外核がいかく）には、ドロドロに溶とけた超高温ちょうこうおんの鉄てつやニッケルが存在そんざいしています。地球ちきゅうが自転じてんして回転かいてんするのに合あわせて、この液体金属えきたいきんぞくが激はげしくグルグルと対流たいりゅうし、巨大きょだいな発電機はつでんきのように電気でんきと磁力じりょくを生うみ出だしています（これを地磁気ちじきといいます）。

地球ちきゅうの北極付近ほっきょくふきんには「S極きょく」の性質せいしつがあり、南極付近なんきょくふきんには「N極きょく」の性質せいしつがあります。磁石じしゃくの基本きほんルールは「違ちがう極きょくどうしが引ひき合あう」でしたよね。だから、方位磁針ほういじしんのN極きょく（赤あかい針はり）は、北きたにある地球ちきゅうのS極きょくに引ひき寄よせられて、必かならず北きたを指さすのです！

そして、地球ちきゅうが磁石じしゃくであることの最大さいだいの恩恵おんけいは、方角ほうがくがわかることだけではありません。 実じつは、地球ちきゅうの磁力じりょくは「宇宙うちゅうの危険きけんから全人類ぜんじんるいを守まもる最強さいきょうのバリア」なのです！

宇宙うちゅうからは、太陽たいようが吹ふき出だす「太陽風たいようふう」という超高速ちょうこうそくのプラズマ粒子りゅうしや、危険きけんな放射線ほうしゃせん（宇宙線うちゅうせん）がものすごい勢いきおいで地球ちきゅうに向むかって降ふり注そそいでいます。もし地球ちきゅうに磁力じりょくがなかったら、大気たいきや海うみは宇宙うちゅうへ吹ふき飛とばされ、地上ちじょうの生いき物ものは強烈きょうれつな放射線ほうしゃせんを浴あびて生いき残のこることができませんでした。かつて海うみがあったとされる火星かせいがカラカラに干ひからびてしまったのも、火星かせいの磁場じばが消きえて太陽風たいようふうに大気たいきを剥はぎ取とられてしまったからだと考かんがえられています。

地球ちきゅうのまわりには、地球ちきゅうの磁力線じりょくせんが幾重いくえにも張はり巡めぐらされた巨大きょだいなシールド（磁気圏じきけん）があります。このシールドが、太陽風たいようふうをカキーンと弾はじき返かえして宇宙うちゅうへそらしてくれているのです。 そして、シールドに受うけ止とめられた粒子りゅうしのほんの一部いちぶが北極ほっきょくや南極なんきょくの空そらへと導みちびかれ、大気たいきの粒つぶとぶつかってエメラルドグリーンに美うつくしく輝かがやく現象げんしょう――それこそが、みんなの知しっている「オーロラ」の正体しょうたいなのです！

はると

北極ほっきょくなのに磁石じしゃくのS極きょくだなんて、ちょっと頭あたまがこんがらがりそうだったけど、違ちがう極きょくが引ひき合あうからなんだな！しかも宇宙うちゅうからの攻撃こうげきを弾はじき返かえすシールドを張はってるなんて、まるでゲームの伝説でんせつの盾たてみたいでワクワクするな！

ひまり

ふふ、「北きた（North）だからN極きょく」って思おもっちゃうけれど、コンパスのNを引ひきつけるのはS極きょくですものね！綺麗きれいなオーロラも、地球ちきゅうの磁力じりょくバリアが命いのちを守まもってくれているサインなのよ。目めに見みえない磁力じりょくのおかげで、私わたしたちは安全あんぜんに暮くらせているのね。

磁力じりょくで宙ちゅうに浮うく！？リニアモーターカー

地球ちきゅうを守まもる巨大きょだいな磁力じりょくから、今度こんどは人間にんげんのテクノロジーが生うみ出だした最先端さいせんたんのスーパーマシンに目めを向むけてみましょう。 それが、日本にほんが世界せかいに誇ほこる夢ゆめの超特急ちょうとっきゅう「超電導ちょうでんどうリニア（リニア中央新幹線ちゅうおうしんかんせん）」です！

普通ふつうの新幹線しんかんせんの最高さいこうスピードは時速じそく300km前後ぜんごですが、リニアモーターカーはなんと時速じそく500km以上いじょうというケタ違ちがいのスピードで走はしります。東京とうきょうから名古屋なごやまでを、わずか40分ぷんほどで結むすんでしまう計画けいかくです。プロサッカー選手せんしゅの蹴ける強烈きょうれつなシュート（時速約じそくやく120km）の4倍以上ばいいじょうもの超ちょうハイスピードです！

なぜ、そんなとんでもないスピードが出だせるのでしょうか？ 最大さいだいの秘密ひみつは、「磁石じしゃくの力ちからで空中くうちゅうに浮ういて走はしるから」です！

普通ふつうの電車でんしゃは、鉄てつの車輪しゃりんが鉄てつのレールの上うえをガラガラとこすれ合あいながら走はしります。スピードを出だそうとすればするほど、車輪しゃりんとレールの摩擦まさつ（こすれ合あう抵抗ていこう）やガタガタした振動しんどうが激はげしくなり、スピードに限界げんかいが来きてしまいます。

そこでリニアモーターカーは、磁石じしゃくの基本きほんルールを徹底的てっていてきに活用かつようしました。 車両しゃりょうの底そこにある超電導磁石ちょうでんどうじしゃくと、専用せんようの線路せんろ（ガイドウェイ）に埋うめ込こまれた磁石じしゃくの「同おなじ極きょくどうしが退しりぞけ合あう（反発はんぱつする）力ちから」を使つかって、重おもい車体しゃたいを約やく10センチメートルもふわりと空中くうちゅうに浮うかせます。

地面じめんから完全かんぜんに浮うき上あがっているため、線路せんろとの摩擦まさつはゼロ！ガタつきも一切いっさいありません。 さらに、前まえに進すすむ推進力すいしんりょくにも磁力じりょくを使つかっています。線路せんろの側面そくめんの磁石じしゃくの極きょくをコンピュータで高速こうそくにパッパッと切きり替かえ、車両しゃりょうの前まえからは「引ひき合あう力ちから」で引ひっ張ぱり、後うしろからは「退しりぞけ合あう力ちから」でグイッと強つよく押おし出だします。

「退しりぞけ合あう力ちからで浮うき、引ひき合あう力ちからと退しりぞけ合あう力ちからで進すすむ」。 磁石じしゃくの性質せいしつを極限きょくげんまで研とぎ澄すましたからこそ、宙ちゅうに浮ういて時速じそく500kmで疾走しっそうする夢ゆめの乗のり物ものが実現じつげんしたのです！

はると

地面じめんから10センチも浮ういて走はしるなんて、空飛そらとぶ絨毯じゅうたんみたいだな！時速じそく500kmの世界せかい、俺おれも一度いちどでいいから乗のって体感たいかんしてみたい！

ひまり

レールとこすれないから、揺ゆれも少すくなくて乗のり心地ごこちも最高さいこうなのよね。小ちいさなマグネットの反発力はんぱつりょくが、こんな未来みらいのハイテク乗のり物ものを生うみ出だすなんて、科学かがくの力ちからって本当ほんとうにすごいわね！

▲ 時速じそく500kmで宙ちゅうに浮ういて疾走しっそうする超電導ちょうでんどうリニアL0系けい（出典しゅってん: Wikimedia Commons）

まとめ

はると

磁石じしゃくって、最初さいしょは冷蔵庫れいぞうこにプリントを貼はるくらいしか知しらなかったけど、地球ちきゅうを守まもってたり時速じそく500kmで浮ういて走はしったり、めちゃくちゃかっこいいパワーだったんだな！

ひまり

ええ！目めには見みえないけれど、私わたしたちの暮くらしも命いのちも、磁力じりょくのふしぎな力ちからに支ささえられているのよね。はると、理科りかの授業じゅぎょうで磁石じしゃくの実験じっけんをするときも、この仕組しくみを思おもい出だしてみてね！

はると

おう！次つぎの理科りかの実験じっけんが待まちきれないぞ！磁石じしゃくの反発力はんぱつりょくみたいに、苦手にがての宿題しゅくだいもパーンと一瞬いっしゅんで吹ふき飛とばして片付かたづけちゃうぞ！

ひまり

ふふ、宿題しゅくだいは吹ふき飛とばすんじゃなくて、引ひき合あう力ちからで机つくえにピタッとくっついて集中しゅうちゅうしなきゃダメよ。終おわったら一緒いっしょに美味おいしいカレーライスを食たべに行いきましょうね！

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