中国古代四大发明之一:指南针

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指南针又称指北针,主要组成部分是一根装在轴上的磁针,磁针在天然地磁场的作用下可以自由转动并保持在磁子午线的切线方向上,磁针的北极指向地理的北极,利用这一性能可以辨别方向。常用于航海、大地测量、旅行及军事等方面。物理上指示方向的指南针的发明由三部曲组成:司南、磁针和罗盘。他们均属于中国的发明。

据《古矿录》记载最早出现于战国时期的磁山一带。

指南针是古代汉族劳动人民在长期的实践中对物体磁性认识的结果。作为中国古代四大发明之一,它的发明对人类的科学技术和文明的发展,起了无可估量的作用。在中国古代,指南针起先应用于祭祀、礼仪、军事和占卜与看风水时确定方位。11世纪末或12世纪初,中国船舶开始使用指南针导航。北宋《萍州可谈》:"舟师(掌舵者)识地理,夜则观星,昼则观日,阴晦观指南针。"

指南针应用在航海上,是全天候的导航工具,弥补了天文导航、地文导航之不足,开创了航海史的新纪元。

基本信息:中国是世界上公认发明指南针(Compass)的国家。据《古矿录》记载最早出现于战国时期的河北磁山(今河北省邯郸市磁山一带)一带。指南针的发明是我国汉族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吸引铁的性质,后来又发现了磁石的指向性。经过多方面的实验和研究,终于发明了实用的指南针。最早的指南针是用天

中国古代四大发明之一:指南针

然磁体做成的,这说明中国汉族劳动人民很早就发现了天然磁铁及其吸铁性。据古书记载,远在春秋战国时期,由于正处在奴隶制社会向封建社会过渡的大变革时期,生产力有了很大的发展,特别是农业生产更是兴盛发达,因而促使了采矿业、冶炼业的发展。在长期的生产实践中,人们从铁矿石中认识了磁石。最早的指南针是司南。

公元前7世纪成书的《管子·地数》中就记载:“上有磁石者,下有铜金”。意思说,如果山上有磁石时,山里就藏有铁矿。地理名著《山海经》中,也曾记载“题灌山中多磁石”。《水经注》里记载了秦国阿房宫前面,用磁石制成大门,防避有人进宫谋刺暗杀,如坏人暗披盔甲、暗藏兵器入宫,就会被门吸住而被发现,这说明人民很早就发现了磁石的吸铁性,并加以利用了。

在长期的生产斗争中,我国汉族劳动人民进一步利用磁体的指极性,制成指示方向的机械,这就是指南针。这在《韩非子·有度篇》中和《鬼谷子》一书中都有记载。在《鬼谷子》中记载说,郑国人到深山密林中去采集玉石时,为了不迷失方向,带着“司南”。这“司南”就是指南针这种机械。东汉王充在《论衡》中描述过“司南”,它象只水勺,用天然磁石磨制面成,勺底为球面体,勺呈椭圆状,勺柄通体渐渐缩成柱状。为了确定方向,还配有一个“地盘”,它是铜质或涂漆木制盘,中央是平滑圆槽,形状可能是内圆外方,框上刻划出定向的刻度,用“干”、“支”(即甲、乙、丙、丁……和子、丑、寅、卯……)以及八卦等表明二十四方位。将会投于地盘中央时,它的柄部就会大体停止在指南的方位上。以上可知司南是现代指南针(磁罗盘)的原型。“指南”是张衡在《东京赋》中第一次提出来的,以后经过魏晋、南北朝、隋、唐,直到宋代经过一千多年才逐渐发展起来了。宋代杰出的科学家沈括在《梦溪笔谈》中,对指南针发展的当时状况作了详尽的论述。当时在生产和科学实验发展的推动下,特别是航海事业和外贸的兴起扩大下,指南针逐步发展起来。沈括总结了劳动人民在实践在创造的四种指南针的装置方法。第一种是水浮法,将磁针浮于水面进行指南,虽然比较平稳,但容易动荡不定;第二种是指甲旋定法,将磁针置于指甲上,转动灵活,也容易滑落;第三种是碗唇旋定法,将磁针置于碗口边上,转动较灵活,但易滑落;第四种是缕旋法,用蚕丝将磁针悬挂起来,可达到转动灵活而又稳定。他还记载了人工授磁方法即“以磁石磨针锋,则能指南”。这种用人工制成磁体,是一个巨大的进步。此外,还曾制出过“指南鱼”、“旱针”、“水针”。旱针、水针这两种指南针,成为近代指南针(罗盘针)的基本结构原理奠定了基础。沈括在研究指南针的过程中,还总结和发现了地磁有偏角存在。也就是说,指南针指示的方向,“常微偏东,不全南也”。这是我国对地磁学做出的伟大贡献。

磁子午面:经过地心和磁针静止时所指示的南北方向所作的垂直平面。