首 页 四大发明
 
指南针
 
发布日期:2011/7/30 来源:中博网
 
   

 

 

指南针是用以判别方位的一种简单仪器。前身是司南。主要组成部分是一根装在轴上可以自由转动的磁针(俗称吸铁石)。磁针在地磁场作用下能保持在磁子午线的切线方向上。磁针的北极指向地理的南极,利用这一性能可以辨别方向。常用于航海、大地测量、旅行及军事等方面。

  历史沿革

  指南针的发明是汉族在长期的实践中对物体磁性认识的结果。古代中国人接触了磁铁矿,开始了对磁性质的了解。人们首先发现了磁石引铁的性质,后来又发现了磁石的指向性。经过多方的实验和研究,终于发明了可以实用的指南针。
  指南针辗转传入欧洲后在航海大发现中发挥出不可替代的作用。但是最早解答“指南针为何能够指南”问题的并不是中国人,而是英国科学家吉尔伯特。
  指南针是磁铁做成的。磁铁能吸铁,通常称为“吸铁石”,古代称为“慈石”因为它一碰到铁就吸住,好一个慈祥的母亲吸引自己的孩子一样。后来,人们才称它为“磁石”。
  每块磁铁两头都有不同的磁极,一头叫S极,另一头叫N极。我们居住的地球,也是一块天然的大磁体,在南北两头也有不同的磁极,靠近地球北极的是S极,靠近地球南极的是N极,也正是因为地磁极和地理两级不完全重合,才出现了地磁偏角现象。我们知道,同性磁极相斥,异性磁极相吸引,所以,不管在地球表面的什么地方,拿一根可以自由转动的磁针,它的N极总是指向北方,S极总是指向南方。
  二千多年以前,也就是春秋战国时候,我国已经用铁来制造农具了。劳动人民在寻找铁矿的时候,就发现了磁铁,并且知道它能够吸铁。
  我国古书《管子》上有这样的记载:“上有慈石者,下有铜金。”“铜金”就是一种铁矿。《管子》这部书产生在公元前三世纪,这说明我国最迟在公元前三世纪就知道磁石能够吸铁了。
  秦朝时候,还有这样有趣的传说,秦始皇统一中国以后,在陕西咸阳造了一个很大的阿房宫,阿房宫中有一个磁石门,完全用磁铁造成。如果有谁带着铁器想去行刺,只要经过那里,磁石门就会把这个人吸住。
  另外,根据古书记载,汉武帝时候,胶东有个栾大,献给汉武帝一种斗棋。这种棋子一放到棋盘上,就会互相碰击,自动斗起来。汉武帝看了非常惊奇。原来来大的棋子是用磁石做的,所以有磁性,能互相吸引碰击,只是汉武帝不懂这个道理罢了。
  

  装置方法

  关于磁针的装置方法,沈括介绍了四种方法:
  1.水浮法——将磁针上穿几根灯心草浮在水面,就可以指示方向。
  2.碗唇旋定法——将磁针搁在碗口边缘,磁针可以旋转,指示方向。
  3.指甲旋定法——把磁针搁在手指甲上面由于指甲面光滑,磁针可以旋转自如,指示方向。
  4.缕悬法——在磁针中部涂一些蜡,粘一根蚕丝,挂在没有风的地方,就可以指示方向了。
  沈括还对四种方法做了比较,他指出,水浮法的最大缺点,水面容易晃动影响测量结果。碗唇旋定法和指甲旋定法,由于摩擦力小,转动很灵活,但容易掉落。沈括比较推重的是缕悬法,他认为这是比较理想而又切实可行的方法。事实上沈括指出的四种方法已经归纳了迄今为止指南针装置的两大体系——水针和旱针。
  要确定方向除了指南针之外,还需要有方位盘相配合。最初使用指南针时,可能没有固定的方位盘,随着测方位的需要,出现了磁针和方位盘一体的罗盘。罗盘有堪舆用的罗经盘和水罗盘、旱罗盘。
  方位盘仍是二十四向,但是盘式已经由方形演变成圆形。这样一来只要看一看磁针在方位盘上的位置,就能断定出方位来。南宋时,曾三异在《因话录》中记载了有关这方面的文献:“地螺或有子午正针,或用子午丙壬间缝针。”这是有关罗经盘最早的文献记载。文献中所说的“地螺”,就是地罗,也就是罗经盘。文献中已经把磁偏角的知识应用到罗盘上。这种罗盘不仅有子午针(确定地磁场南北极方向的磁针),还有子午丙壬间缝针(用日影确定的地理南北极方向)这两个方向之间的夹角,就是磁偏角。

  盘面周围刻二十四方位,内中盛水,磁针横穿灯草,浮于水面。

历史功绩

 指南针一经发明很快就被应用到军事、生产、日常生活、地形测量等方面,特别是航海上。指南针在航海上的应用有一个逐渐发展过程。成书年代略晚于《梦溪笔谈》的《萍洲可谈》中记有:“舟师识地理,夜则观星,昼则观日,阴晦则观指南针。”这是世界航海史上最早使用指南针的记载。文中指出,当时只在日月星辰见不到的时候才使用指南针,可见指南针刚开始使用时,使用还不熟练。二十几年后,许兢的《宣和奉使高丽图经》也有类似的记载:“惟视星斗前迈,若晦冥则用指南浮针,以揆南北。”到了元代,指南针一跃而成海上指航的最重要的仪器了。不论昼夜晴阴都用指南针导航了。而且还编制出使用罗盘导航,在不同航行地点指南针针位的连线图,叫做“针路”。船行到某处,采用何针位方向,一路航线都一一标识明白,作为航行的依据。

  
 
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