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指南针有哪些种类 是怎么发明出来的 原来是这样

时间:2013-12-29

但是,有一点是清楚的:它是我国古代劳动人民在长期的生产和生活实践中集体智慧的产物

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大家好,今天给大家介绍一下指南针的种类有哪些!

指南针的发明和种类

是谁发明的,什么时候发明的?现在已无法查考。但是,有一点是清楚的:它是我国古代劳动人民在长期的生产和生活实践中集体智慧的产物。发明的年代,大约是战国时期。韩非子在《韩非子:有度篇》中说:”衔王立司南,以端朝夕。”"朝”指东,“夕”指西,"端朝夕”即正方向之意说:”司南之杓,投之于地, 其柢指南。”

学术界公认这是最早记载。但是,对于这两段记载却有不同的解释。最早研究这两段文字并复制司南的学者,是中国王振铎先生。他认为” 司南之杓”是用磁铁制成的勺子; "投之于地”,不是投之于土地,而是“地盘";“其柢指南”是杓把。

王振铎先生的复原模型。他认为”地” 是地盘。汉代占测用的底盘是方形,四周刻有八干:甲、乙、丙、丁、庚、辛、壬、癸;十二支:子、丑、寅、卯、辰、已、午、未、申、酉、戌、亥;四维:乾、坤、巽、艮,共24个方向。”司南之杓”是用天然磁石琢磨而成,它很可能出自琢玉工人之手。他们深入高山峡谷寻玉能够发现磁,他们琢磨坚硬的玉石,有琢磨”司南之杓”的技能。

”司南之杓”尖底磨得十分光滑, 在平如镜面的底盘容易转动,当它停止时,其杓指向南。杭州大学的王锦光和闻人军先生对这段话提出了不同的解释。他们认为"投之于地”的”地”字是”池”字之误。”投之于池”的"池”,以水银充其中,水银足以浮起”司南之杓”。他们进行了实际实验,浮于水银之池的磁铁勺子,确可指向南。

第二种类型又称指南鱼

天然磁磨制的” 司南之杓”虽可指向南,但是有很多缺点。第一,磁性较弱,性能不强;第二,放在地盘或地池中,受到震动容易滑落或不准。所以,不便使用。到了宋代,就出现了另一种磁性指向仪器鱼。宋代初年,由曾公亮主编的军事著作《武经总要》中介绍了鱼。最晚在庆历四年(1044) 已发明了鱼。鱼是用薄铁片做成鱼形,然后将它人工磁化。

人工磁化采用3种方法,其一是用磁铁在铁片鱼上摩擦,经过长时间摩擦,就达到了目的。其二是将铁片鱼和磁铁长时间放在一个小盒内,也就达到了磁的目的。其三是用钢片做成鱼形,将钢片鱼放在炭火中烧红,用铁钳钳住鱼头,拿出火外,将鱼尾正对北方,使鱼尾浸在水里,然后放入密封的盒子里,使其成为指向南鱼。

这是采取的地磁场化法。为什么要将钢片烧红才能化呢?因为钢铁里面的每一个分子都有磁性的两极,没有化的钢铁薄片,它的分子排列无序,各个分子的磁性互相抵消了。如果将钢片鱼烧红,使其所有分子处于运动的活跃状态,由于地球磁场的巨大作用,就能使钢片鱼中的每一个分子顺着同一方向排列,具有了较大的磁性,又在冷水中迅速冷却,使排列顺序固定不动。

这样,钢片鱼的化就完成了。钢片鱼长2寸,宽5分,肚皮部分宽而向下凹陷,使它像小船一样,可以浮在水面上,其鱼头可以指向南。北宋沈括在《梦溪笔谈》中也写道: "方家以磁石磨针锋,则能指向南。”《梦溪笔谈》成书略晚于《武经总要》。在19世纪现代电磁铁出现以前,几乎所有的针都是采用上述人工磁化方法制成的。

南宁陈元靓写的《事林广记》中,还记载了一种用木头做成的指指向南。它是一条用木头做成的鱼,有手指大小,从鱼嘴向里挖一个洞,拿一条磁铁放入洞中,使磁铁条的S极向着鱼头,再用蜡封好。用一根弯针插入鱼嘴,针头露出水面,放入水中,针头的方向,就是南方。

陈元靓记的另一种指向仪器叫指向龟。它是将木头做成龟形,人工磁铁也是嵌入木龟腹中。但是,它的放置方法有了进步。木龟不是置于水中,而是将木龟腹部挖一小穴, 将木龟放置在竹钉上,使其自由转动,停止时龟头与龟尾指向南北。这个固定的支点,又向现代的指南针跟进了一大步。

化的方法,在欧洲是英国科学家吉尔伯特于1600年首次记入《磁石》一书的。比我国晚了500多年。在科技方面,博采广记的沈括实验了4种方式。第一,他将缝衣的钢针化,采用的也是摩擦传磁法,把化的钢针穿在灯芯草上,浮在水中。沈括认为这种方法太容易震荡,不太实用。第二,他将化的钢针顶在指甲上,停下时自然指向南。这种方法不灵敏,也不十分准确。

第三,他将磁针放在碗边上,也可指,这种方法虽然灵敏却容易掉下来。第四,他将磁针悬挂在单丝上。这根丝必须是新茧中抽出的独丝,其弹性韧性都很均匀,没有扭转的毛病。这根磁针不是系上的,而是用芥子大的蜡粘上的。因为系上或拴上都容易扭结,产生偏转。沈括对第四种方法最满意,认为既灵活又实用。磁针与罗盘的配合使用,始见于南宋。

曾三异在《因话录》中说:”地螺或有子午正针,或用子午、丙壬间缝针。”文中的”地螺”,即地罗,也就是罗盘。这一种堪舆用的旱罗盘,地盘呈环形,刻上干支、四卦,定出24个方位。让人一看便知磁针的方位。曾三异的话告诉我们。这时已把磁偏角的知识应用到了罗盘上。

罗盘的子午正针,是以磁针确定的地磁南北极方向; "子午、丙壬间的缝针”是指以日影确定的地理南北极方向;两个方向之间,有一个夹角,这就是磁偏角。世界上最先发现磁偏角的是沈括,他在《梦溪笔谈》中记载人工磁化钢针指南时说: "然常微偏东,不全南也。欧洲人首先发现磁偏角的是哥伦布,地点是由西班牙航行美洲的途中,时间是1492年,比沈括晚了400多年。

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