냉장고 자석 두 장을 밀면 덜컥…90도 돌리면 매끈한 까닭

광고나 여행 기념품으로 받은 얇은 냉장고 자석 두 장. 붙는 면끼리 겹쳐 옆으로 밀면 부드럽게 움직이다가 덜컥, 다시 붙는 감각이 생길 수 있다. 그런데 한 장을90도 돌리면 그 느낌이 달라진다. NASA가 배포하는 초신성 교육자료에는 이 일상적인 동작으로 자석의 숨은 줄무늬를 알아보는 예가 담겨 있다.

막대자석 한 쌍이 아니라 줄지어 놓인 극들

교과서의 막대자석은 양 끝에 N극과 S극을 하나씩 그린다. 하지만 얇고 유연한 냉장고 자석의 붙는 면에는 서로 다른 극이 띠 모양으로 번갈아 반복될 수 있다. 아이오와대학교 물리학과의 시연 안내는 철가루가 나란한 줄로 정렬되는 모습을 이 배열의 단서로 설명한다. 모든 장식용 자석이나 둥근 강력자석에 똑같은 배열이 있다는 뜻은 아니다.

두 자석의 띠가 같은 방향일 때 옆으로 밀면 서로 다른 극끼리 만나는 자리와 같은 극끼리 마주치는 자리가 번갈아 온다. 끌리는 자리에 붙었다가 밀리는 구간을 지나 다음 자리로 이동하면서 손끝에 덜컥거림이 남는다. 교육자료는 한 장을90도 돌려 띠가 엇갈리면 이 줄맞춤이 되지 않아 비교적 매끈하게 미끄러진다고 설명한다.

‘자석은 앞뒤가 같다’는 생각도 달라진다

얇은 냉장고 자석은 인쇄된 면보다 반대쪽에서 더 잘 붙는 경우가 있다. 원문은 같은 자석의 위아래가 대칭인 막대자석과 달리, 냉장고 자석의 인쇄 면 쪽 자기장이 약하고 붙이는 쪽은 더 강한 구조를 구분한다. 그림의 작은 화살표들은 자화 방향이며, 실제 자석 안에 화살표 모양 부품이 들어 있다는 뜻은 아니다.

손끝 비교에는 평평하고 유연한 냉장고 자석 두 장이면 된다. 네오디뮴 같은 강한 자석을 새로 사거나 자석을 문질러 다시 자화하는 실험이 필요한 것은 아니다. 이 느낌은 배열을 알아보는 단서이지 자력의 수치나 제품 품질, 물건을 버틸 하중을 재는 시험은 아니다. 자석을 잘 붙게 만드는 내부 배열이 늘 눈에 보이는 막대자석 모양은 아니라는 발견이다.