정답
최근 60년 동안 평균 이동 속도가 가장 큰 극은 A 중 북극(자기북극)이다. 최적지구중심쌍극자 모델에서 최근 120년 동안 쌍극자 방향과 지구 자전축이 이루는 각은 증가하였다. 관계식 \( \tan I = 2 \tan \lambda \)는 지구 자기장이 지구 중심에 위치한 이상적인 쌍극자 자기장이며, 연년변화가 없고 지리상북극과 자기극이 일치한다는 가정하에서 성립한다.
출제 의도
이 문항은 지구 자기극과 지자기극의 정의 차이를 이해하고, 실제 관측된 극 이동 자료를 통해 이동 속도와 대칭성의 차이를 해석하며, 지구 자기장을 이상적인 쌍극자 모델로 근사할 때 필요한 가정과 그 한계를 설명할 수 있는지를 평가한다.
풀이 과정
자료에 따르면 A는 실제 지구 자기장의 복각이 ±90°가 되는 지점으로 정의된 자기극이며, 비쌍극자 성분의 영향을 받아 북극과 남극의 위치가 비대칭이고 이동 속도도 서로 다르다. 반면 B는 최적지구중심쌍극자 모델에서 정의된 지자기극으로, 지구 중심에 놓인 이상적인 쌍극자를 가정하므로 북극과 남극이 대칭이고 이동 속도도 같다.
그림에서 1900년 이후의 이동 경로를 비교하면, 최근 수십 년 동안 북반구의 A(자기북극)가 매우 빠르게 이동한 것이 나타난다. 특히 1960년 이후 이동 거리가 급격히 증가하므로, 최근 60년 동안 평균 이동 속도가 가장 큰 극은 A 중 북극이다.
다음으로 최적지구중심쌍극자 모델에서 1900년부터 2020년까지의 지자기극(B)의 위치 변화를 보면, 쌍극자 축이 지구 자전축으로부터 점점 더 기울어지는 방향으로 변화하였다. 이는 쌍극자 방향과 자전축이 이루는 각이 시간이 지남에 따라 증가했음을 의미한다.
마지막으로 암석의 고지자기 복각 \(I\)를 측정하여 대륙의 고위도 \(\lambda\)를 추정할 때 사용하는 관계식 \( \tan I = 2 \tan \lambda \)는 지구 자기장을 단순한 이상적 쌍극자 자기장으로 가정한 결과이다.
이 관계식이 성립하려면 지구 자기장이 지구 중심에 위치한 쌍극자이고, 시간에 따른 자기장의 연년변화가 없으며, 지리상북극과 자기극이 일치하거나 그 차이를 무시할 수 있어야 한다. 실제 지구 자기장은 비쌍극자 성분과 극 이동을 가지므로, 이 관계식은 근사적으로만 적용된다.
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