1樓:東往往西娟子
指南針的發明並無確切的時間及發明者出現,在北宋曾公亮的《武經總要》中曾提及在行軍時用「指南魚」來幫助辨別方向,至於「指南魚」則是一片薄如魚狀的鋼片,五分寬,兩寸長,肚皮處有下凹,形狀有如小船般,在經過磁化的步驟後,浮於水面!
指南針談到指南針,許多人都會聯想到黃帝大戰蚩尤的故事。
但是實際上故事中所提到的指南器具並非指南針,當然黃帝更非指南針的發明者。傳說中的指南器具是指南車,並非指南針。
指南車是利用齒輪讓木車上的木人手指永遠指向南方,完全和磁性無關,而指南針卻得利用磁體的指極性製作,兩者是截然不同的事物。
指南針的起源
談到指南針的起源就得上推至戰國時代,當時有一種稱為「司南」的指南器具,那就是指南針的雛形。
在戰國時代,採玉的工人四處去採玉時,往往需要帶著「司南」以幫忙指引方向。至於「司南」究竟形狀、使用方法為何,依據東漢王充在《論衡》一書中的敘述,它應該是以一塊天然的磁石仔細雕琢成勺子的形狀,南極位在勺子的長柄,在雕琢過程中還需使勺子的重心位在底部中心,再加上由「四維」(即乾、坤、巽、艮)、「八幹」(即今之天干)、「十二支」(即今之地支)組成二十四向而雕刻其上的底盤。
其使用方法,則是先把底盤放正,再把「司南」放上讓其旋轉,一旦「司南」停止,長柄所指之處就是南方。
指南針的發明
指南針的發明並無確切的時間及發明者出現,在北宋曾公亮的《武經總要》中曾提及在行軍時用「指南魚」來幫助辨別方向,至於「指南魚」則是一片薄如魚狀的鋼片,五分寬,兩寸長,肚皮處有下凹,形狀有如小船般,在經過磁化的步驟後,浮在水面就能辨別南北。
北宋的沈括在《夢溪筆談》一書中,更記載往後對於指南針的製作方法、及世上最早發現磁偏角、人工磁化製作指南針這三件關於指南針的相關記載,除了記錄下當時發展,沈括更把製作方法加以比較出優劣,成為了解當時指南針發明的最佳參考資料。
指南針的發展
一般談到指南針的發展,就讓人立刻聯想到「羅盤」。
所謂的「羅盤」指得是磁針和方位盤的相結合,它又稱為「羅經盤」,我國在南宋時代就出現了,當時稱為「地螺」。
「羅盤」依照磁針在方位盤的放置方法而分為水針和旱針兩種,兩者分述如下:
水針 出現年代:宋代
製作方式:磁針用水浮法放在方位盤上
史書證明:1、徐競所著之《宣和奉使高麗田經》
2、《事林廣記》中所稱之指南魚
旱針 出現年代:宋末元初
製作方式:不用水浮法者即是
史書證明:1、於《事林廣記》中所稱之指南龜│
外傳與影響
指南針大約在十二世紀末十三世紀初之際,傳到阿拉伯,然後又由阿拉伯傳入歐洲,後來歐洲演變出旱羅盤,再於明代時經日本傳回我國。
指南針對西方最大的影響莫過於西方開始海外大探險。
結合當時國家有計畫的海外探險,以及天文、地理、造船、航海技術的配合,再加上羅盤的使用,因而造成西方一連串的海外探險。
在各國相競的向外發展下,新航線、新大陸逐一被發現,讓歐洲人在短時間內看到更多不同的事物與民族,進而促使歐洲人以客觀的觀察和比較的眼光來看待不同的民族與文化,是為指南針的另外更深遠的影響。
2樓:匿名使用者
司南是我國春秋戰國時代發明的一種最早的指示南北方向的指南器。是指南針的原型。
具體發明者不詳。
在漢時期(公元前206-公元220年),中國人就發現山上的一種石頭具有吸鐵的神奇特性,並發現一種長條的石頭能指南北,他們管這種石頭叫做磁石。
古代的能工巧匠把磁石打磨鑿雕成一個勺形,放在青銅製成的光滑如鏡的底盤上,再鑄上方向性的刻紋。這個磁勺在底盤上停止轉動時,勺柄指的方向就是正南,勺口指的方向就是正北,這就是我國祖先發明的世界上最早的指示方向的儀器,叫做司南。
司南的「司」就是「指」的意思。
根據春秋戰國時期的《韓非子》書中和東漢時期思想家王充寫的《論衡》書中的記載,以及現代科學考石學家的考證和所制的司南模型,說明司南是利用天然磁石(古代稱慈石,用慈愛來描述磁石吸鐵現象)製成湯勺形,由其勺柄指示南方。
而在春秋戰國時期的《管子》書中和《山海經》書中便有了關於慈石的記載,而在這一時期的《鬼谷子》書中和《呂氏春秋》書中還進一步有了慈石吸鐵的記載。這可以說是古代最早的磁指南器
3樓:匿名使用者
指南針的始祖——司南
指南針的始祖大約出現在戰國時期。它是用天然磁石製成的。樣子象一把湯勺,圓底,可以放在平滑的「地盤」上並保持平衡,且可以自由旋轉。
當它靜止的時候,勺柄就會指向南方。古人稱它為「司南」,當時的著作《韓非子》中就有:「先王立司南以端朝夕。
」「端朝夕」就是正四方、定方位的意思。《鬼谷子》中記載了司南的應用,鄭國人採玉時就帶了司南以確保不迷失方向。
春秋時代,人們已經能夠將硬度5度至7度的軟玉和硬玉琢磨成各種形狀的器具,因此也能將硬度只有5.5度至6.5度的天然磁石製成司南。
東漢時的王充在他的著作《論衡》中對司南的形狀和用法做了明確的記錄。司南是用整塊天然磁石經過琢磨製成勺型,勺柄指南極,並使整個勺的重心恰好落到勺底的正中,勺置於光滑的地盤之中,地盤外方內圓,四周刻有干支四維,合成二十四向。這樣的設計是古人認真觀察了許多自然界有關磁的現象,積累了大量的知識和經驗,經過長期的研究才完成的。
司南的出現是人們對磁體指極性認識的實際應用。
但司南也有許多缺陷,天然磁體不易找到,在加工時容易因打擊、受熱而失磁。所以司南的磁性比較弱,而且它與地盤接觸處要非常光滑,否則會因轉動摩擦阻力過大,而難於旋轉,無法達到預期的指南效果。而且司南有一定的體積和重量,攜帶很不方便,這可能是司南長期未得到廣泛應用的主要原因。
司南由青銅盤和天然磁體制成的磁勺組成,青銅盤上刻有二十四向,置磁勺於盤中心圓面上,靜止時,勺尾指向為南。
指南針的發明
古代民間常用薄鐵葉剪裁成魚形,魚的腹部略下凹,像一隻小船,磁化後浮在水面,就能指南北。當時以此做為一種遊戲。東晉的崔豹在《古今注》中曾提到這種「指南魚」。
北宋時,曾公亮在《武經總要》載有製作和使用指南魚的的方法:「用薄鐵葉剪裁,長二寸,闊五分,首尾銳如魚型,置炭火中燒之,侯通赤,以鐵鈐鈐魚首出火,以尾正對子位,蘸水盆中,沒尾數分則止,以密器收之。用時,置水碗於無風處平放,魚在水面,令浮,其首常向午也。
」這是一種人工磁化的方法,它利用地球磁場使鐵片磁化。即把燒紅的鐵片放置在子午線的方向上。燒紅的鐵片內部分子處於比較活動的狀態,使鐵分子順著地球磁場方向排列,達到磁化的目的。
蘸入水中,可把這種排列較快地固定下來,而魚尾略向下傾斜可增大磁化程度。人工磁化方法的發明,對指南針的應用和發展起了巨大的作用。在磁學和地磁學的發展史上也是一件大事。
北宋的沈括在《夢溪筆談》中提到另一種人工磁化的方法:「方家以磁石摩針鋒,則能指南。」按沈括的說法,當時的技術人員用磁石去摩擦縫衣針,就能使針帶上磁性。
從現在的觀點來看,這是一種利用天然磁石的磁場作用,使鋼針內部磁疇的排列趨於某一方向,從而使鋼針顯示出磁性的方法。這種方法比地磁法簡單,而且磁化效果比地磁法好,摩擦法的發明不但世界最早,而且為有實用價值的磁指向器的出現,創造了條件。
沈括還在《夢溪筆談》的補筆談中談到了摩擦法磁化時產生的各種現象:「以磁石摩針鋒,則銳處常指南,亦有指北者,恐石性亦不……,南北相反,理應有異,未深考耳。」這是說,用磁石去摩擦縫衣針後,針鋒有時指南,也有時指北。
從現在的觀點來看,磁石都有n和s兩個極,磁化時縫衣針針鋒的方位不同,則磁化後的指向也就不同。但沈括並不知道這個道理,他真實的記錄了這個現象並坦白承認自己沒有做深入思考。以期望後人能進一步**。
關於磁針的裝置方法,沈括介紹了四種方法:
1.水浮法——將磁針上穿幾根燈心草浮在水面,就可以指示方向。
2.碗脣旋定法——將磁針擱在碗口邊緣,磁針可以旋轉,指示方向。
3.指甲旋定法——把磁針擱在手指甲上面由於指甲面光滑,磁針可以旋**如,指示方向。
4.縷懸法——在磁針中部塗一些蠟,粘一根蠶絲,掛在沒有風的地方,就可以指示方向了。
沈括還對四種方法做了比較,他指出,水浮法的最大缺點,水面容易晃動影響測量結果。碗脣旋定法和指甲旋定法,由於摩擦力小,轉動很靈活,但容易掉落。沈括比較推重的是縷懸法,他認為這是比較理想而又切實可行的方法。
事實上沈括指出的四種方法已經歸納了迄今為止指南針裝置的兩大體系——水針和旱針。
《夢溪筆談》是沈括(1031—2023年)所著的有關我國古代科學技術的著作,書中談到磁學和指南針的一些問題。
南宋陳元靚在《事林廣記》中介紹了另一類指南魚和指南龜的製作方法。這種指南魚與《武經總要》一書記載的不一樣,是用木頭刻成魚形,有手指那麼大,木魚腹中置入一塊天然磁鐵,磁鐵的s極指向魚頭,用蠟封好後,從魚口插入一根針,就成為指南魚。將其浮於水面,魚頭指南,這也是水針的一類。
指南龜是當時流行的一種新裝置,將一塊天然磁石放置在木刻龜的腹內,在木龜腹下方挖一光滑的小孔,對準並放置在直立於木板上的頂端尖滑的竹釘上,這樣木龜就被放置在一個固定的、可以自由旋轉的支點上了。由於支點處摩擦力很小,木龜可以自由轉動指南。當時它並沒有用於航海指向,而用於幻術。
但是這就是後來出現的旱羅盤的先聲。
指南龜發明年代不晚於2023年。木塊刻成龜型,龜腹部中心嵌以磁體,木龜安放在尖狀立拄上,靜止時首尾分指南北。
羅盤定位
要確定方向除了指南針之外,還需要有方位盤相配合。最初使用指南針時,可能沒有固定的方位盤,隨著測方位的需要,出現了磁針和方位盤一體的羅盤。羅盤有堪輿用的羅經盤和水羅盤、旱羅盤。
方位盤仍是二十四向,但是盤式已經由方形演變成圓形。這樣一來只要看一看磁針在方位盤上的位置,就能斷定出方位來。南宋時,曾三異在《因話錄》中記載了有關這方面的文獻:
「地螺或有子午正針,或用子午丙壬間縫針。」這是有關羅經盤最早的文獻記載。文獻中所說的「地螺」,就是地羅,也就是羅經盤。
文獻中已經把磁偏角的知識應用到羅盤上。這種羅盤不僅有子午針(確定地磁場南北極方向的磁針),還有子午丙壬間縫針(用日影確定的地理南北極方向)這兩個方向之間的夾角,就是磁偏角。
盤面周圍刻二十四方位,內中盛水,磁針橫穿燈草,浮於水面。
現在人們已經知道,地球的兩個磁極和地理的南北極只是接近,並不重合。磁針指向的是地球磁極而不是地理的南北極,這樣磁針指的就不是正南、正北方向而略有偏差,這個角度就叫磁偏角。又因為地球近似球形,所以磁針指向磁極時必向下傾斜,和水平方向有一個夾角,這個夾角稱為磁傾角。
不同地點的磁偏角和磁傾角都不相同。成書於北宋的《武經總要》在談到用地磁法制造指南針時,就注意利用了磁傾角。沈括在《夢溪筆談》談到指南針不全指南,常微偏東。
指出了磁偏角的存在。磁偏角和磁傾角的發現使指南針的指向更加準確。
磁性質的應用
指南針一經發明很快就被應用到軍事、生產、日常生活、地形測量等方面,特別是航海上。指南針在航海上的應用有一個逐漸發展過程。成書年代略晚於《夢溪筆談》的《萍洲可談》中記有:
「舟師識地理,夜則觀星,晝則觀日,陰晦則觀指南針。」這是世界航海史上最早使用指南針的記載。文中指出,當時只在日月星辰見不到的時候才使用指南針,可見指南針剛開始使用時,使用還不熟練。
二十幾年後,許兢的《宣和奉使高麗圖經》也有類似的記載:「惟視星斗前邁,若晦冥則用指南浮針,以揆南北。」到了元代,指南針一躍而成海上指航的最重要的儀器了。
不論晝夜晴陰都用指南針導航了。而且還編制出使用羅盤導航,在不同航行地點指南針針位的連線圖,叫做「針路」。船行到某處,採用何針位方向,一路航線都一一標識明白,作為航行的依據。
指南針的發明是古代先民對磁現象的觀察和研究的結果。古代先民對磁現象的觀察和研究的過程中,進一步瞭解了磁的性質,並試圖更多地應用這些性質。傳說秦始皇修建阿房宮時,有一宮門是用磁鐵製造的。
如果刺客帶劍而過,立刻會被吸住,被衛兵當場捕獲。這樣的故事還很多,《晉書.馬隆傳》記載馬隆率兵西進甘、陝一帶,在敵人必經的狹窄道路兩旁,堆放磁石。
穿著鐵甲的敵兵路過時,被牢牢吸住,不能動彈了。馬隆的士兵穿犀甲,磁石對他們沒有什麼作用,可自由行動。敵人以為神兵,不戰而退。
東漢的《異物志》記載了在南海諸島周圍有一些暗礁淺灘含有磁石,磁石經常把「以鐵葉錮之」的船吸住,使其難以脫身。
魏晉南北朝時,我國先民對磁石的性質已有了很多認識。就連當時的詩人曹植在矯志詩中也用了「磁石引鐵,於金不連。」的句子。
可見他也瞭解磁石的性質。南北朝樑代的陶弘景在《名醫別錄》中提出了磁力測量的方法,他指出:優良磁石出產在南方,磁性很強,能吸引
三、四根鐵針,使幾根針首尾相連掛在磁石上。磁性更強的磁石,能吸引十多根鐵針,甚至能吸住
一、二斤刀器。陶弘景不僅提出了磁性有強弱之分,而且指出了測量方法。這可能是世界上有關磁力測量的最早記載。
我國先民對磁石的性質的研究和認識是指南針發明和發展的基礎。
什麼是指南針,指南針是什麼
指南針是一種判別方位的簡單儀器,又稱 指北針 指南針的前身是司南,主要組成部分是一根裝在軸上可以自由轉動的磁針。磁針在地磁場作用下能保持在磁子午線的切線方向上,磁針的南極指向地理的南極,人們利用這一效能可以辨別方向。什麼是指南針?指南針和造紙術 印刷術 火藥是舉世聞名的我國古代發明,是中華民族對世界...
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