利用Phyphox和国旗杆测定当地磁偏角
1 引言
前一段时间，微主利用Phyphox里面的GPS描绘了焦作十一中田径场的轮廓，发现了地理南北与地磁南北存在11.24°的偏角，起初以为是磁偏角，后来查资料，发现焦作当地的磁偏角是5.1°，这就有麻烦了。
创客焦作
按照最合理的推测，焦作当地的磁偏角是5.1°应该是焦作某地的磁偏角，应不能代表焦作的每一处，因为焦作地下富含煤矿。
资料显示：煤层中金属含量及其它成分的不同，会造成同一煤矿不同煤层的磁偏角有所差异，有的甚至差异很大。由此可见，地下矿藏对磁偏角的影响是不能被忽略的。
焦作十一中所在地的真实磁偏角到底是多少呢？在安徽池州一中詹善生老师的提议下，微主决定测量之。
2 测量原理
2.1 任何一地下午太阳高度最大时，除直射点所在地，太阳总在正南或正北。
2.2 地理时区的东八区基线是东经120度这条线。全球一圈是360度，一天是1440分钟，即地球每４分钟自转１度。
3 测量步骤
3.1 测量当地经度
利用Phyphox中的GPS确定当地的经度值，实测发现，焦作十一中的经度是东经113.23°。
测定当地经纬度
3.2 确定当地正午
在使用北京时间的情况下，需要将当地正午的地方时12点整换算成对应的北京时间。
以微主所在的焦作十一中为例，当地经度为东经113.23度，与北京时间所在东经120度差6.77°，所以时差为27分钟，则焦作十一中的地方时所对应的正午时刻为北京时间的12点27分，再加上太阳光照射到地球需要滞后8分钟，正午时刻的观测时间应该在12点35分。
在此测量中，忽略了地球自转速率不均匀等因素所产生的误差。
3.3 以日影定南北
在北京时间12点35分这一特定时刻，观察、确定和标记学校国旗杆的影的方向，该方向即为当地标准的正北方向。
选定研究对象
3.4 以指南针确定地砖缝走向
微主用手机指南针仔细测量了国旗台上地砖缝的走向，发现地砖缝隙与地磁南北方向并不十分吻合而是存在5°的偏差，这说明地砖铺设者是参考指南针方向进行施工的，只是操作不太精细。
测量地砖缝隙与地磁北极夹角
3.5 测量正北方向与地砖缝的夹角
高三学生复学，新冠疫情防控，家校两点一线，实施闭环管理。微主在2020年4月11日12点35分，将国旗杆在地面上的投影拍摄下来，然后将照片导入几何画板，测量旗杆影子在地砖上形成三角形的短直角边和长直角边的长度，并用比值作为待测角度的正切值，即可计算出地理北方与地砖缝隙的夹角。
国旗杆正午影子与地砖网格
测量正北方向与地砖缝夹角
实测发现，当地正午国旗杆影子指示的正北方向与瓷砖缝隙夹角为16.51°。
3.6 测量磁偏角
考虑到国旗杆影子指示的正北方向与地砖缝隙的夹角为16.51°，地砖缝隙与地磁北极的夹角为5°，可知焦作十一中所在地的磁偏角为11.51°。
与前一次利用GPS定位系统测量的地磁偏角11.24°相比，存在2.4%的相对误差，这意识着此次测量十分可靠。
即焦作十一中所处位置的地磁北方与地理北方的夹角为11.24度，地磁北方在地理北方的西北方。
4 实验心得
经过本次测量，深刻地理解了地理正北方向与地磁正北方向的关系，掌握了地理正北方向的标定方法，测定了当地的磁偏角，并与先前的研究实现了相互印证。
在讲授高中物理选修3-1中的“磁现象和磁场”一节后，如果能带领学生按照上述方式实地测量校园的磁偏角，那一定是一件十分有意义的事情。
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