誰發明了指南針？

指南針的始祖——新浪指南針的始祖出現在戰國時期。它是由天然磁鐵制成的。它看起來像壹個圓底的勺子，可以放在光滑的“場地”上保持平衡，可以自由旋轉。當它靜止時，勺子的柄會指向南方。古人稱之為“司南”，在當時的《韓非子》壹書中有:“王力司南取時先。”“早晚收場”的意思是方，東方。《鬼谷子》中記載了新浪的應用，鄭人采玉時帶著新浪，以確保不迷路。春秋時期，人們已經可以將硬度為5-7度的軟玉、硬玉打磨成各種形狀，因此也可以用硬度只有5.5-6.5度的天然磁鐵來制作司南。東漢王充在《論衡》壹書中對司南的形狀和用法做了明確的記載。新浪是經過琢磨用壹整塊天然磁鐵做成的，勺子的手柄經過極導，使整個勺子的重心正好落在勺子底部的正中間，勺子放在壹個光滑的場地，周圍是壹個四維的莖幹和樹枝，合成24個方向。這個設計是古人仔細觀察了自然界中許多與磁性有關的現象，積累了大量的知識和經驗後，經過長期研究完成的。新浪的出現是人們對磁鐵手指極性認識的實際應用。但是，新浪也有很多缺陷。天然磁鐵不好找，加工過程中受沖擊受熱容易失磁。所以新浪的磁性比較弱，與站點的接觸要非常順暢，否則會因為轉動摩擦阻力太大而難以轉動，達不到預期的引導效果。而且新浪有壹定的體積和重量，不方便攜帶，這可能是新浪長期沒有被廣泛使用的主要原因。新浪由壹個青銅圓盤和壹個天然磁鐵制成的磁勺組成。青銅盤刻有24個方向，磁勺放在盤的中心圓形面上。當它靜止時，勺子的尾部指向南方。指南針的發明在古代，人們經常把薄鐵葉切成魚的形狀。魚的腹部略凹，像船壹樣。磁化後浮在水面，可指南北。那時候是當遊戲用的。東晉的崔寶曾在《古今筆記》中提到過這種“導盲魚”。北宋曾公亮在《五經總論》中載有導魚的制作和使用方法:“以薄鐵葉割之，長二寸，寬五分，頭尾如魚之尖，以炭火燒之。侯同池，以鐵鑊、鐵鍋魚為初火，尾正，蘸盆，密器止。使用時，把水碗平放在無風的地方，魚就會浮在水面上，它的第壹個方向永遠是正午。”這是壹種人工磁化方法，利用地球磁場來磁化鐵片。也就是把燒紅的鐵片放在子午線方向。熾熱的鐵片內部的分子處於相對活躍的狀態，使得鐵分子沿著地球磁場的方向排列，達到磁化的目的。這種排列可以通過將其浸入水中來快速固定，並且可以通過將魚尾稍微向下傾斜來增加磁化程度。人工磁化法的發明對指南針的應用和發展起到了巨大的作用。這也是磁學和地磁發展史上的壹件大事。北宋沈括在《孟茜筆談》中提到了另壹種人工磁化的方法:“方家可以用磁鐵引導。”據沈括介紹，當時的技術人員用磁鐵摩擦縫衣針，使針具有磁性。從現在來看，這是壹種利用天然磁鐵的磁場，使鋼針內磁疇的排列趨向某壹方向，從而使鋼針呈現磁性的方法。這種方法比地磁法簡單，磁化效果比地磁法好。摩擦法的發明不僅是世界上最早的，也為實用磁指向儀的出現創造了條件。沈括在《孟茜筆談·補談》中也談到了摩擦法磁化過程中的各種現象:“若用磁石針鋒相對，則銳而總導，有人指北方，而不怕石頭...相反，應該有南北差異，這壹點還沒有深入研究。”也就是說，用磁鐵摩擦縫衣針後，有時會針鋒相對地指向北方。從現在來看，所有的磁鐵都有N和s兩個磁極，磁化時縫紉針的朝向不同，所以磁化後的方向也不同。但是沈括並不知道這個道理。他真實記錄了這壹現象，並坦率承認自己沒有深入思考。希望後人能進壹步探索。關於磁針的安裝方法，沈括介紹了四種方法:1。水漂法——在磁針上放幾根燈芯草浮在水面上，可以指示方向。2.碗唇旋轉法——將磁針放在碗口邊緣，磁針可以旋轉指示方向。3.指甲旋轉法——把磁針放在指甲上。由於指甲表面光滑，磁針可以自由旋轉，指示方向。4.暮光掛法——在磁針中間塗上壹些蠟，粘上壹根絲，掛在無風的地方指明方向。沈括也比較了四種方法。他指出，水浮法最大的缺點是水面容易晃動，影響測量結果。碗唇旋轉和指甲旋轉因為摩擦力小所以靈活，但是容易脫落。沈括強調懸掛法，他認為這是壹種理想而實用的方法。實際上，沈括指出的四種方法已經概括了迄今為止指南針裝置的兩種體系——水針和幹針。《孟茜筆談》是沈括(1031—1095)寫的壹部關於中國古代科技的書，書中談到了磁學和指南針的壹些問題。南宋時，陳在《廣記》中介紹了另壹種導魚、導龜的制作方法。這種無指魚和《武經通論》中記載的不壹樣。用手指大的木頭雕刻成魚的形狀。在木魚的肚子裏放壹塊天然磁鐵，磁鐵的S極指向魚的頭部。用蠟封住後，從魚的口中插入壹根針，就成了無指魚。把它浮在水面上，壹個魚頭導，也是水針的壹種。導遊龜在當時是壹種流行的新設備。在木龜的腹部放置壹塊天然磁鐵，在木龜的腹部下方挖壹個光滑的洞，並將其對齊，放在壹個尖尖的竹釘上，竹釘直立在木板上，這樣木龜就被放置在壹個固定的可自由旋轉的支點上。因為支點處的摩擦力很小，所以木龜可以自由轉動導軌。當時不是用來導航的，是用來幻術的。但這是後來出現的幹旱羅盤的前身。導遊龜發明的時間不晚於1325。木塊雕刻成烏龜形狀，在烏龜腹部中央嵌有磁鐵。木龜被放在壹根尖尖的立柱上，靜止時分別指向南北。確定羅盤定位的方向，除了羅盤，還需要有方位盤配合。最初使用指南針時，可能沒有固定的方位盤。隨著方位測量的需要，出現了磁針和方位盤壹體化的羅盤。羅盤包括風水羅盤、水羅盤和幹旱羅盤。方位盤面還是24個方向，但是盤面已經從方形演變成了圓形。這樣，只要看方位板上磁針的位置就可以確定方位。南宋時，曾三益在《銀華錄》中記載了這方面的文獻:“田螺或有子午針，或在子午針間縫壹針。”這是關於指南針的最早文獻。文獻中提到的“地螺”就是地螺，也就是指南針。磁偏角的知識在文獻中已經應用到指南針上。這種羅盤不僅有子午針(決定地磁場南北極方向的磁針)，還有子午針(由日影決定的南北極地理方向)。這兩個方向之間的夾角就是磁偏角。圓盤周圍刻二十四個方向，裏面裝水。磁針穿過燈草，漂浮在水面上。現在知道地球的兩個磁極只是靠近地理上的北極和南極，並不重合。磁針指向的是地球的磁極而不是地理上的南北極，所以磁針指向的是稍微偏離而不是正南正北的方向。這個角度叫做磁偏角。因為地球幾乎是球形的，磁針指向磁極時會向下傾斜，與水平方向有壹個角度，稱為磁傾角。不同位置的磁偏角和磁傾角是不同的。北宋《吳要》在論述用地磁方法制作羅盤時，註意到了磁傾角的運用。沈括在《孟茜筆談》中談到了不完整的羅盤，它常常是略偏東的。指出了磁偏角的存在。磁偏角和磁傾角的發現使指南針指向更加準確。磁性的應用指南針壹經發明，就迅速應用於軍事、生產、日常生活、地形測量等各個方面，尤其是航海。指南針在航海中的應用有壹個逐漸發展的過程。比《孟茜筆談》稍晚的《周萍客談》中記載:“船師通地理，但夜觀星宿，晝觀太陽，暗觀羅盤。”這是世界航海史上最早使用指南針的記錄。指出指南針只有在日月星辰都看不見的時候才使用，說明指南針剛開始使用的時候並不熟練。20多年後，許婧的《玄鶴峰李誌高圖經》也有類似記載:“只望群星，若陰郁，用導浮針拍擊南北。”在元朝，指南針成為海上導航最重要的工具。無論晴天還是陰天，我都用指南針導航。而且還編制了使用羅經導航的不同航行地點的羅經針位連接圖，稱之為“針路”當船舶行駛到某壹地點時，針位的方向和沿途的路線都被明確標示出來，作為航行的依據。指南針的發明是古代先民對磁現象觀察和研究的結果。在觀察和研究磁現象的過程中，古代先民進壹步了解了磁性的性質，並試圖更多地應用這些性質。傳說秦始皇修建阿房宮時，其中壹個宮門是用磁鐵做的。如果壹個刺客拿著劍經過，他會立刻被衛兵抓住。這樣的故事還有很多。《晉書·馬龍傳》記載，馬龍率部西進甘肅、陜西，在敵人必經的羊腸小道兩側堆積磁鐵。當穿著真甲的敵兵經過時，被牢牢吸住，動彈不得。馬龍的士兵穿著犀牛甲，磁鐵對他們沒有影響，可以自由行動。敵人以為法寶不戰而退。東漢時期的《異物誌》中記載，南海諸島周圍有壹些暗礁、淺灘中含有磁鐵，磁鐵經常吸引“被鐵葉遮擋”的船只，使其難以出航。在魏晉南北朝時期，我們的祖先已經有了很多關於磁鐵性質的知識。就連當時的詩人曹植也在焦植的詩中用了“磁石吸鐵，黃金不相連”。句子。可以看出他也了解磁鐵的性質。梁南北朝陶弘景在《名醫錄》中提出了磁測法。他指出，優秀的磁鐵產於南方，磁性很強，能吸引三四根鐵針，這樣磁鐵上就能首尾相連掛幾根針。磁性更強的磁鐵可以吸引十多根鐵針，甚至可以裝下壹兩斤刀。陶弘景不僅指出了磁性有強有弱，還指出了測量方法。這可能是世界上最早的磁測量記錄。