指南針的發明,尤其是指南針在航海中的應用,開啟了世界磁導航的先河。
最初的指南針被古人稱為“司南”。“新浪”的意思是向導。它是由天然磁鐵制成的。
磁鐵的南極磨成長柄,放在青銅制成的鏡面光滑的場地上,然後用定向24向雕刻鑄造而成。當磁勺在遺址上停止轉動時,勺柄方向為正南,勺口方向為正北,傳統上認為這是世界上最早的磁導儀。
東漢王充曾在他的《論天平,是壹個應用》中說:“新浪的平臺,被扔到地上就是壹個導向。”這裏的“地”,就是上面說的“址”。
從戰國、秦漢、六朝到隋唐的古籍中,都有很多關於司南的記載。比如《萬事有度》中有壹句話,“只爭朝夕”就是方。《鬼谷子謀篇》中還記載,鄭國的人去遠方采玉時,為了不迷路,就帶上了司南。
古代的Sina是由天然磁鐵通過人工切割玉石制成的。商周時期,玉雕工人的技藝已經高超。最遲在春秋時期,軟玉和硬玉可以雕刻成各種形狀的玉器,所以硬度較低的天然磁鐵也可以制成形狀相對簡單的司南。
因為在天然磁鐵切割成SiNa的過程中不容易找出磁極的準確方向,也容易因地震而失磁,成品率低。
同時,這種SiNa由於磁性弱,與場地接觸時旋轉摩擦阻力大,壹直沒有得到廣泛應用。
北宋初年,出現了指南針和指南針。導盲魚需要行進的時候,只需要用盛有半碗水的碗,放在無風的地方,然後讓鐵葉魚浮在水面上,就可以導向了。但這種地磁場磁化方法得到的磁體磁性較弱,實用價值不大。
指南針是用天然磁鐵摩擦鋼針制成的。鋼針被磁鐵摩擦後被磁化,磁鐵也可以作為導向。
關於磁針的安裝方法,北宋科學家沈括親自做了四種實驗,分別是水漂法、碗唇固定法、釘固定法、懸掛法。
水漂就是在磁針上漂幾個燈芯來指示方向;碗唇旋轉法是將磁針放在碗口邊緣,磁針可以旋轉指示方向;指甲旋轉法是將磁針放在指甲上。由於指甲表面光滑,磁針可以自由旋轉,指示方向。掛法是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。
其實這四種方法各有優勢。後來都有不同程度的發展,在實踐中也都有不同程度的應用。而前兩者的應用更為普遍。特別是水漂法,在中國指南針發展史上占有重要地位。
從地下出土的古代文獻和文物可以看出,水浮羅盤從宋代開始,到元明清時期,壹直用於航海和風水。其中有些在清朝中後期還在使用。
這種水漂,據元代藥師寇宗宣《本草》記載,是用燈心草或其他較輕的物體做浮標,讓磁針穿過,使其浮在水面上。
磁性勺子