天然的指南针有哪些,追溯指南针发明的故事

 

天然的指南针有哪些,追溯指南针发明的故事

指南车模型

昼夜守视惟谨 毫厘之差 生死系矣

在船舶诞生之初,人类大抵只敢于在目力所能达到的最远范围内航行。茫茫的大海之上,并没有多少明显的标志。波浪和鱼,太阳和星星,来了又去,周而复始。能依托头顶星空在洋面上弄清方位的,只是极少数最杰出的航海族群。而指南针的出现,造成了新的可能。

根据现代学者的研究,我国最初的指南针采用的是水浮法。后来,水浮法指南针被称为水罗盘,即把磁化了的铁针穿过灯芯草,浮在水上,磁针浮在水上转动来指引方向。把指南浮针与方位盘结合在一起,就成了水罗盘。出现时间大约在南宋。南宋赵汝适在《诸蕃志》中说:“渺茫无际,天水一色,舟舶来往,惟以指南针为则。昼夜守视惟谨,毫厘之差,生死系矣。”船上有专门的人负责守着罗盘,不断修正航向。这是一船安全的关键,丝毫不敢大意。

用罗盘导航,应该说是今天海图经纬化之肇始。借助这样的先进设备,宋朝的海外贸易超过了前代,成为世界上从事海外贸易的重要国家。那时,中国商船的踪迹,近至朝鲜、日本,远达阿拉伯半岛和非洲东海岸。

不过这时候,古老的“牵星术”依然继续存在。明代郑和下西洋的船队中,我们就见到有结构精巧的牵星板。这是古代观星导航技术发展到成熟阶段的一项重要发明。古代航海家一代代积累起来的海洋地理知识,对信风、洋流的认识,当然也是船家的必修课。还能有什么像脾气难测的波涛那样,更适合做一个好老师呢?

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沈括

漫长的发展 遥远的传播

指南针在中国古代的演进经历了很长时间。学者指出,王充《论衡》中所记“司南之构杓,投之于地,其抵抵指南”,应是模仿当时使用的圆底搏勺的形式,将磁石琢成磁勺,放在栻占用的地盘上来旋定南北方向。庄季裕《鸡肋篇》记载在两只水瓢中置磁石铁屑,进行两瓢相互吸引的幻术,这反映南宋初年司南已被指南针所代替了。

中国古代还掌握了利用磁石对钢铁进行人工磁化,制造指南针的技术。用磁石制造司南,需要通过琢玉工艺手段,费工费时,而且如果质料不精,极向不准,是很难完成的。人工磁化的指南针就不然,只要将一根钢针在磁石上摩擦,顷刻之间钢针就能磁化。这项发明最早的记载见于北宋科学家沈括(1031~1095)所著《梦溪笔谈》:“方家以磁石磨针锋,则能指南,然常微偏东,不全南也。水浮多荡摇,指爪及碗唇上皆可为之,运转尤速,但坚滑易坠,不若缕悬为最善。其法取新渡中独茧缕,以芥子许蜡缀于针腰,无风处悬之,则针常指南”。关于磁偏角,沈括又做了试验。沈括精于天文历法,因而他从圭表的地理子午观测比较中加以证明。磁针偏角的发现,是古代科学史上的重要成果。欧洲到了13世纪才知道磁针偏角,那时多误解为指南针工艺装置上的缺点。

沈括在指南针装制技术上做了四种试验——水浮法、指甲旋定法、碗唇旋定法、缕悬法。但实际的指南针制作中,广泛应用的是第一种。

在明嘉靖年(1522~1566)以前,我国海航一直使用水罗盘,其制作简单方便,但不太平稳,易随船舶的摇动而摇晃。中国传统式样的指南针于十二三世纪传入阿拉伯,后又传入欧洲。欧洲最早对磁针的描写见于英国亚历山大·内卡姆在1195年所写的《论物质的本性》,书中的磁针装置与中国宋代所记的浮针完全一致。之后,欧洲人将磁针放在钉子尖端,可自由转动,制成了旱罗盘,旱罗盘有固定的支点,不像水罗盘那样不平稳,性能更适用于航海。在明嘉靖年间,我国也开始使用旱罗盘。

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