指南针的历史与应用

指南针的发明不是一蹴而成的,而是经过了漫长的辛勤研究和不断的改进,逐渐发展而制成的。据史书记载,最初人们发现天然的磁石能吸铁,继而又发现磁铁利用地磁吸引,总是指向南端,从而在公元前三世纪的战国年代,人们用天然磁铁 skyoga 矿琢磨成当时称为“司南”的指南针。还发明了一种车上安装木头人,车子里边有许多齿轮,无论车子如何转动,木头人的手总是指向南方的“指南车”。公元一世纪初,即东汉初年,王充在《论衡》中记述了磁勺柄指南的史实。但“司南”等由于是用天然磁石制成的,容易失去磁性,使用起来既不方便,效果又不很好。在北宋时,著名的科学家沈括总结了前人的经验,在物理方面又发现地磁偏角的存在,利用人工磁化法制成了使用方便、效果较好的指南针,就是用天然磁石上磨擦后带磁性的钢针来指南。此法制成的各种指向性的仪器,虽然在形状上和装置方法上有新的发展和差异,但其原理基本上是一样的。
到了宋代,劳动人民掌握了制造人工磁体的技术,又制造了指南鱼。Cheap North Face Jackets UK 指南针的发明是我国劳动人民,在长期的实践中对物体磁性认识的结果。由于生产劳动,人们接触了磁铁矿,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,终于发明了极具实用价值的指南针。
指南针是中国古代四大发明之一。早在春秋战国时期,人们对磁现象有了深刻的认识。古代中国人认为,磁石吸铁,有如慈母怀子,因此在先秦的许多文献中,多将“磁石”写作“慈石”。战国后期的哲学家韩非的著作中,不但有关于磁现象的记载,而且有把磁性用于辨别方位的记载。这表明,在那时人们已开始用磁石来制造最初的罗盘。
到了西汉时期,中国古代磁学有了进一步发展。东汉哲学家王充在其著作《论衡》中曾有过这样的记述:“司南之杓,投之于地,其柢指南。”这说明,作为指南针前身的司南在当时已得到较为广泛的应用。指南龟是当时流行的一种新装置,将一块天然磁石放置在木刻龟的腹内,在木龟腹下方挖一光滑的小孔,对准并放置在直立于木板上的顶端尖滑的竹钉上,这样木龟就被放置在一个固定的、可以自由旋转的支点上了。由于支点处摩擦力很小,木龟可以自由转动指南。当时它并没有用于航海指向,而用于幻术。但是这就是后来出现的旱罗盘的先声。
磁石吸铁是因为每块磁石两头都有不同的磁极,一头叫正极,另一头叫负极。人类居住的地球也是一块天然大磁铁,地球的南北两头也有不同的磁极,地球的北极是负磁极,地球南极为正磁极。根据同性磁极相排斥,异性磁极相吸引的原理,拿一根可以自由转动的磁针,无论站在地球的什么地方,它的正极总是指北,负极总是指南。
战国时期,人们利用磁石指示南北的特性制成了指南工具──司南。但是,战国时期的司南是什么样子无法考证。《中国历史》课本插图──“司南”,是根据中国历史博物馆展品“汉代司南模型”绘制的。这个模型是后人根据史书记载以及地下出土的汉代地盘实物制成的。地盘是青铜做成的,内圆外方,中心圆面磨得非常光滑,以保证勺体指示方向的准确性。中心圆外围依次布列八卦、天干、地支和二十八宿,共计二十四个方位。地盘中心的小勺是用整块的天然磁铁磨成的,磁铁的正极磨成司南的长柄,勺头底部是半球面,非常光滑。使用时先把地盘放平,再把司南放在地盘中间,用手拨动勺柄,使它转动,等到司南停下来,勺柄所指方向就是南方。这种勺形司南直到八世纪时仍在应用。

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