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方位——指南针
文章来源:古代科技   发布时间: 2014-8-1   浏览次数:   字号:[ ] [打印]
 

  只要走在人烟稠密的城市或乡间,人们都不用担心迷失方向,因为那些地方都有明显的地标以及可以询问的路人。但是,如果置身于人迹罕至的丛林或茫茫无际的大海,确定方位就是行进中的头等大事。今天的人们可以使用卫星定位系统以及各种现代通信手段,古代的人们却只能依靠小小的指南针。正因为如此,指南针被列为中国古代四大发明之一。

  指南针是一种磁性指向仪器,利用磁性物质与地球内部磁轴的相吸作用指示方位。最早的指南针称为“司南”,大约出现于春秋战国时期(前770—前221)。《鬼谷子》曰:“郑人取玉,必载司南,为其不惑也。”东汉王充(27—约97)《论衡》曰:“司南之杓(biāo),投之于地,其柢(dǐ)指南。”这里的“地”,是指汉代占卜时所用的“地盘”。地盘中央平净光滑,四周刻有由八干、十二支、四卦组成的二十四向。司南勺底部呈圆球形,由天然磁石琢成,可以在平滑的地盘上自由旋转。当勺静止时,勺柄就会指向南方,故而称为司南。

  天然磁石并不多见,至迟北宋时期,人们就已利用各种人工磁化方法来制作指南针,如将细长的薄铁片烧红,再按南北方向放置使其冷却磁化以及用天然磁石摩擦钢针等人工磁化方法。

  有了磁性材料,还要加工成相应装置,才能方便使用。为此,宋人发明了多种简易的指南针装置。北宋沈括(1031—1095)《梦溪笔谈》中记录了四种磁针使用方法即:贯穿灯草,浮于水面的水浮法;将针置于指甲上的指甲法;将针置于碗唇边的碗唇法;以丝线悬吊磁针的缕悬法。四种方法中,水浮法既简单又实用,最先用于海上导航。

          方位——指南针       方位——指南针

                   汉代司南模型                           南宋持罗盘陶俑

          方位——指南针      方位——指南针

                指甲法和碗唇法示意图                       缕悬法指南针模型      

  元代时,出现了支撑式的指南龟,即以木块刻成龟形,腹内嵌入磁体,将木龟置于一根端头较尖的支柱上,木龟即能以端类为支点为旋转。静止时,木龟首尾分指向南北方向。

          方位——指南针      方位——指南针

                    水浮法指南针模型                        指南龟原理示意图

  最初的指南针,没有固定的方位盘。南宋时,首先出现了带有方位刻度的指南针,称为罗盘。罗盘分为两种:一种称水罗盘,即以水浮法指示方位的罗盘;另一种称旱罗盘,即以一根支轴顶住磁针,使之平衡旋转的装置。

 
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