指南针和古代航海

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1、指南針與古代航海　一、改變世界的偉大發明--指南針指南針是一種磁性的指向器，與方向盤相結合就成為羅盤。指南針的發明對人類文明的發展具有舉足輕重的作用，它與造紙術、印刷術和火藥並稱為中國古代四大發明。英國哲學家弗蘭西斯．培根(FrancisBacon，1561-1626年)在《新工具》一書中指出：印刷術、火藥和指南針「這三種發明把世界上各種事物的全部面貌和情況都改變了，並因此而引起無數的變化，任何帝國、教派對人類的影響仿彿都不及這些機械性的發現。」事實上，指南針的出現及其應用於航海，再結合中國古代的造船技術、航海技術和天文學知識，

2、無疑對中國和世界航海事業的發展產生深遠的影響。。二、指南針與古代磁學知識　　指南針的創製要有一定的磁學知識基礎，包括知道長條磁棒有自取南北方向的性質，磁感應、磁極性、磁吸引與磁排斥的性質，以及地磁偏角的知識，即指南針所指南北方向與地理南北方向不完全重合，它們指向間的夾角稱為地磁偏角。而且還要懂得地磁偏角會隨地理位置的不同而有差別。只有在這些知識基礎上發明指南針，才稱得上是真正的發明。1磁石與慈石　　古人稱具有磁性的天然磁鐵為磁石，也即四氧化三鐵。最遲在戰國時期，人們已經發現了磁石能吸引鐵的現象，將磁石寫成「慈石」。漢代初年(公元

3、前2世紀)成書的《呂氏春秋》說：「慈石召鐵，或引之也。」漢代高誘等學者在該書注解中說：「慈石，能引其子」，「取鐵，如母之招子焉。」從創立「慈石」一詞起，人們就知道磁鐵的吸引性質，並將它的吸鐵特性人格化了。　　在中國漢語文字的歷史演變中，先後有三個字是表示磁石的：慈、和磁。慈為原文；為繁體，在「慈」旁加一「石」字，表明它是礦石；磁是的省略字，為今所通用。從唐宋以來，人們又將陶瓷的「瓷」假借為「磁」，稱瓷器為磁器。2.磁石的吸引現象　戰國時期成書的《管子．地數》中已有「慈石」一詞，表明戰國時期人們已發現了磁石吸鐵的現象。由於磁石是中

4、草藥之一，歷史上本草藥物學家創造了許多辨別磁石優劣的方法，其中之一就是試驗它的吸鐵性，以及觀察它的磁感應強度。公元5世紀時劉宋朝的雷、公元6世紀時蕭梁朝陶弘景都曾說過，好的「慈石能懸吸針，虛連三、四針為佳。」所謂「懸連」就是一根鋼針連著一根鋼針。唐代蘇恭和宋代蘇頌都指出，好的磁石「能虛連十數針，一二斤刀鐵亦回轉不落」。　　磁石「虛連」鋼針，實質上就是磁感應現象的發現。當這些被感應磁化的鋼針，置於光滑板面上或懸吊於空中，就能指示方向而成為指南針。至少從唐代蘇恭時起，距離指南針的發明已為期不遠了。5斥現象，也即是同性相斥的現象。3.

5、磁的極性　　古人雖然發現了磁體有吸引和排斥兩種現象，但是對磁體有南、北兩極的認識卻比較晚。直到宋代，科學家沈括(公元1031-1095年)才記述了磁極性。他在《夢溪筆談》中說：「以磁石磨針鋒，則銳處常指南，亦有指北者，恐石性亦不同。」這裡的「針」是指縫紉用的鋼針，一端為針鋒，另一端有穿線用針眼，較粗大。以磁石北極磨針鋒，則鋼針受感應後而指向北；以磁石南極磨針鋒，則鋼針指向南。　　沈括雖發現了磁極性現象，但不明白其中的道理，更不知道地球本身是一個大磁體，具有南北兩種磁極性。磁針之所以指南或指北，是因為它與地磁的兩極彼此產生作用的結

6、果。4.地磁偏角的發現北宋初，天文學家和堪輿家楊維德於慶曆元年(公元1041年)撰寫相墓書《塋原總錄》，記述了指南針在羅盤上「取丙子、壬午之間」，這是「約而取於大概」的地理南北方向。與楊維德幾乎同時或更早的堪輿師王伋(約公元988-1058年)也曾以詩歌形式記下了地磁偏角。王伋指出，指南針所指的不是正確的地理南北極方向，而是在羅盤的「虛危之間」。「虛」與「危」是天上星宿的名稱，用24天宿表示羅盤方向與用干支表示是相同的。「虛危之間」與「丙子、壬午之間」實則是一個方向，相當於南偏東7.5度。楊維德與王伋所測定的地磁偏角是在北宋京都

7、汴京(今開封)測得的。　　其後，沈括在《夢溪筆談》中也記述了汴京的地磁偏角：「方家以磁石磨針鋒，能指南，然常微偏東，不全南也。」至此時，磁偏角知識已為許多學者所知曉而堪輿師和方家也為它的成因而展開了熱烈的爭論。明代王子朱載堉(公元1536-1611年)又測得洛陽的地磁偏角為4°46'，並指出「八方之地，各有偏向」，也即地磁偏角各地並不相同。　　5.人造磁體　歷史上所謂的磁石，大多是指天然磁鐵礦。基於某些特殊需要，如磁遊戲、磁幻術等，人們學會製造磁體。一般的方法是將含有磁性的鐵沙、鐵粉末，用雞血或膠作為凝固劑或膠合劑，就可以將它們

8、製成各種形狀的人造磁。在製造鋼針或縫紉針時，需要將針的一端在鋼銼上磨鋒利，此時掉落的鋼鐵粉末多含有磁性。這是因為鋼針與鋼銼總是在一個方向上銼磨的結果。明代宋應星《天工開物》繪「抽線琢針」圖中一人用鋼銼上磨鋒利，掉落的鋼鐵粉末多含有磁性。　　有關人造磁體最早的記載