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    指南针和北箭:哪一个是最先发明的?

    发布日期:2021-01-14 06:15 风水

    指南针的始祖出现在战国时期。它是由天然磁铁制成的。它看起来像一把圆底风水勺,可以放在光滑的“草皮”上保持平衡,可以自由旋转。当它静止时,勺柄会指向南方。古人称之为“新浪”。当时《韩非子》书里有一个指南针和一个北箭头:“王力新浪日夜取。”“抓住今天”的意思是要光明正大,摆正位置。新浪的申请记录在《鬼谷子》,郑国仁摘玉的时候带了司南,保证他不迷路。

    春秋时期的风水中,人们已经能够将软玉、硬玉等硬度在5-7度的东西磨成各种形状的器具,所以也可以用硬度只有5.5-6.5度的天然磁铁制作司南。东汉王充在《论衡》一书中对新浪的形制和用法做了明确的记载。司南是用整块天然磁铁做成的,形状像勺子。勺子的手柄极具导向性,整个勺子的重心正好落在勺子底部的中心。勺子放在一个光滑的地方,这个地方由外到内,四周刻有四维分支,合成二十四个方向。这种设计是由古人仔细观察自然界中许多与磁性有关的现象,积累了大量的知识和经验,并进行长期研究而完成的。司南的出现是人们对磁铁手指极性认识的实际应用。

    但是司南也有很多缺陷,因为天然磁铁很难找到,加工过程中容易因吹、热而失磁。所以新浪的磁性比较弱,和站点的接触应该很顺畅,否则会因为旋转摩擦阻力太大而难以旋转,达不到预期的导向效果。而且新浪有一定的体积和重量,携带不方便,这可能是新浪长期没有被广泛使用的主要原因。

    SiNa由青铜盘制成的磁性勺子和天然磁铁组成。青铜板上刻有二十四个方向。磁性勺子放置在盘子的中心圆形表面上。静止时,勺尾指向南方。

    古代把薄薄的铁叶切成鱼形,鱼腹略凹,像一条船,磁化后浮在水面上,可以指南北。当时是作为游戏使用的。东晋崔豹在《古今注》中提到了这条“导鱼”。

    北宋曾公亮在《武经总要》中载有制作和使用导鱼的方法:“用薄铁叶切割,长两寸,宽五分,首尾锋利如鱼,用炭火焚烧。后同池,先以铁钹烧制,尾对对,蘸盆,以密器停。使用时,将水碗平放在无风的地方,鱼就会浮在水面上,第一条往往要到中午。”这是一种人工磁化的方法,利用地球磁场磁化铁片。即把烧红的铁皮放在子午线方向。红热铁皮内部的分子处于相对活跃的状态,使铁分子沿着地球磁场的方向排列,达到磁化的目的。浸入水中,这种排列可以很快固定,而鱼尾稍微向下倾斜以增加磁化程度。人工磁化的发明对指南针的应用和发展起到了很大的作用。也是磁学和地磁发展史上的一件大事。北宋沈括在《梦溪笔谈》中提到另一种人工磁化的方法:“方家可以用搓磁铁来引导。”沈括说,当时的技术人员用磁铁摩擦缝针,使针具有磁性。从目前来看,这是一种利用天然磁铁的磁场使钢针中磁畴的排列趋向于某一方向,从而使钢针显示磁性的方法。这种方法比地磁法简单,磁化效果比地磁法好。摩擦法的发明不仅是世界上最早的,而且为具有实用价值的磁性指针的出现创造了条件。

    《梦溪笔谈》中,沈括还谈到了用摩擦法磁化时产生的各种现象:“用磁铁摩擦头,总会急剧引导,但也会指北,不怕石头.相反,南北之间应该有差异。”也就是说,用磁铁摩擦缝针后,针锋相对有时指的是北方。从现在的角度来看,磁铁有两个磁极,N和s,针被磁化时,它们针锋相对的方向是不同的,所以磁化后的方向也是不同的。但是沈括不知道这个道理。他真实而坦率地记录了这一现象,并承认自己没有深入思考。以期后人进一步探索。

    沈括也比较了四种方法。他指出,水浮法最大的缺点是水面容易晃动,影响测量结果。碗唇旋转法和指甲旋转法,因为摩擦力小,旋转非常灵活,但容易脱落。沈括强调绳股悬挂法,他认为这是一种理想而实用的方法。其实沈括指出的四种方法,到现在已经总结出了指南针装置的两个体系:——水针和干针。

    《梦溪笔谈》是沈括(1031-1095)写的一本关于中国古代科技的书,讲的是磁学和指南针的一些问题。

    《事林广记》年,南宋陈引进了另一种观赏鱼和导盲龟的制作方法。与《武经总要》这本书不同,这种导鱼是用木头雕刻成鱼的形状,有手指那么大。木鱼的肚子里放一个天然磁铁,磁铁的S极指向鱼头。用蜡封好后,从鱼的嘴里插入一根针,成为引导鱼。它浮在水面上,鱼头导向,这也是一种水针。

    导盲龟是当时比较流行的新设备。木刻龟腹部放置一个天然磁铁,在木刻龟腹部下方挖一个光滑的洞,对准放置在顶端锋利光滑的竹钉上,让木刻龟放置在一个可以自由转动的固定支点上。因为支点处的摩擦力很小,所以木龟可以自由转动。当时不是用来导航的,是用来幻视的。但这是干旱指南针的第一个声音。

    海龟最迟在1325年被发明。木块被雕刻成乌龟的形状,磁铁嵌在乌龟腹部的中心。木龟放在一根尖尖的立杆上,静止时从头到尾指南北。

    为了确定方向,除了指南针,还需要有一个承重板。最初使用指南针时,可能没有固定的承重板。随着方位测量的需要,出现了带磁针和承压板的罗盘。指南针有指南针盘,水指南针,干旱指南针。

    方位盘还是二十四,但是盘已经从方形演变成圆形了。这样,只要看一看磁针在方位盘上的位置,就可以确定方位。南宋时,曾三义在《因话录》中记载了这方面的文献:“蜗牛不是有经络针,就是用经络针来缝。”这是关于指南针的最早文献记录。文献中提到的“蜗牛”就是蜗牛,也就是指南针盘。文献中磁偏角的知识已应用于指南针。这个罗盘不仅有子午针(决定地磁场南北极方向的磁针),还有子午针(太阳阴影决定的地理南北极方向),就是两个方向之间的夹角,也就是磁偏角。

    现在人们已经知道,地球的两个磁极只是在地理上接近南北两极,并不重合。磁针指向地球的磁极,而不是地理上的南北两极,使磁针不指向南北方向,略有偏差。这个角度叫做磁偏角。而且由于地球近似球形,磁针指向磁极时必然向下倾斜,与水平方向有夹角,称为磁倾角。磁偏角和倾角在不同的地方是不同的。《武经总要》,北宋人,在谈到用地磁方法制作指南针时,注意到了磁倾角的使用

    指南针已经应用于军事、生产、日常生活、地形测量等领域,尤其是航海。指南针在航海中的应用有一个逐渐发展的过程。比《梦溪笔谈》晚一点写的《梦溪笔谈》里写的是:“船主懂地理,晚上看星星,白天看太阳,黑夜看指南针。”这是世界航海史上最早使用指南针的记录。有人指出,指南针只有在太阳、月亮和星星看不见的时候才使用。可以看出指南针刚用的时候并不熟练。20多年后,许婧的《萍洲可谈》也有类似的记载:“只盼星星,死了用导浮针赢南北。”元代,指南针成为海上最重要的航海工具。不管是晴天还是阴天还是晚上,我都用指南针导航。而且编制了罗盘指针位置在不同导航地点的连接图,称为“指针路径”。船到某处,采用针位方向,将所有航线逐一标注清楚,作为航行依据。

    指南针的发明是古代先民对磁现象观察研究的结果。在观察和研究磁现象的过程中,古代先民对磁性有了更多的了解,并试图更多的应用。传说秦始皇建造阿房宫时,有一座宫门是用磁铁做成的。如果刺客带着剑经过,他会立即被吸走,当场被卫兵抓住。这样的故事还有很多。《宣和奉使高丽图经》记载马龙率军西进甘肃陕西,在敌人必经的狭窄道路两旁堆积磁铁。当穿着盔甲的敌军士兵经过时,他们被牢牢地吸引住了,动弹不得。马龙的士兵穿犀牛,磁铁对他们没有影响,可以自由活动。敌人以为魔兵不战而退。东汉《晋书.马隆传》记载,南海诸岛周围有一些暗礁、浅滩,内含磁铁,往往会吸引“披着铁叶”的船只,使其难以逃脱。

    魏晋南北朝时期,我们的祖先对磁铁的性质有了很多了解。就连当时的诗人曹植也用“磁铁吸铁,不吸金。”这句话。可见他也明白磁铁的本质。南北朝梁代陶弘景在《异物志》年提出了磁测法。他指出,优秀的磁铁产于南方,磁性强,能吸引三四根铁针,以至于几根针首尾相连挂在磁铁上。磁性更强的磁铁可以吸引十几根铁针,甚至可以吸一两斤刀。陶弘景不仅指出了磁性的强弱,还指出了测量方法。这可能是世界上最早的磁测量记录


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